董晓庆，胡 杰，岳 堃，张 莹，张 颖，陆春花，林 清

医用直线加速器物理楔形板的质控方法研究

董晓庆，胡 杰，岳 堃，张 莹，张 颖，陆春花，林 清

目的：研究并设计放射治疗设备医用直线加速器中楔形板使用技术的质量控制方法，以保证放射治疗的精确执行，从而提高肿瘤控制率。方法：分析在使用楔形板时可能导致剂量出现误差的原因，并实际测量某院直线加速器不同机架角度和不同准直器角度组合下楔形野和平野照射时的吸收剂量，分别计算楔形野和平野下的楔形板运动重复性和到位精度。结果：实验证明，某院直线加速器楔形板运动重复性和到位精度达到相关技术标准，可以安全使用。结论：楔形板的运动重复性和到位精度是放射治疗质量保证体系中的一项重要内容，该质控方法可作为楔形板的常规质量控制方法，填补了该领域空白。

直线加速器；放射治疗；质量控制；楔形板

0 引言

在放射治疗过程中，为了满足临床放射治疗的需要，通常利用楔形板对射线进行修整，以获得楔形剂量分布，达到射束修整的效果。根据使用原理不同，楔形板可分为物理楔形板和动态楔形板。动态楔形板已有学者研究过[1-5]，本文不再赘述。物理楔形板一般由铜、铅等重金属铸成，对射线束进行滤过修整，从而改变剂量分布的形状。它分2种类型：一种是楔形角分别为15、30、45和60°4种不同规格的楔形板，临床上按实际需要选用；另一种是将楔形角60°的楔形板作为主楔形板，用电动方式驱动主楔形板按一定的剂量比例与平野轮流照射，合成0～60°范围内任意楔形角的楔形板[6]。物理楔形板的运动和到位依赖限位开关和电动机的联动，长期使用后，这些驱动部件会不可避免发生磨损及损坏，由此导致楔形板到位发生偏差，进而影响临床患者的剂量分布，但目前各类放射设备质量控制方面的文献中未见楔形板重复性和到位精度检测的相关报道，并在临床工作中被忽略，存在一些隐患。因此本文旨在探讨并形成一种物理楔形板到位精度的质量控制可行方法，供同行参考。

1 材料和方法

1.1 测量设备及条件

（1）测量设备：Synergy VMAT（旋转容积调强）直线加速器（瑞典，医科达）；RW3固体水（德国，PTW），其技术参数见表1；UNIDOS E剂量仪（德国，PTW），0.125 mL指型电离室（德国，PTW）。

（2）标准测量条件：6 MV X线，SCD（source-chamber distance）=100 cm（SCD是指源到电离室中心的距离），照射野为10 cm×10 cm，医用直线加速器每次开机预设机器跳数100 MU，实时温度和大气压输入剂量仪自动修正，并进行相关吸收剂量校正因子修正，计算吸收剂量，以保证不同时间段测量实验的可比性。

电离室在固体水中的测量如图1所示。

表1 RW3固体水（PTW）技术参数

图1 电离室在固体水中测量

1.2 测量方法

1.2.1 楔形板重复性测量

在常规标定刻度条件（即固体水5 cm深度）、相同温度和大气压下，采用6 MV X线，分别测量以下4种情况的吸收剂量：

（1）机架0°准直器90°（G0C90）；

（2）机架0°准直器270°（G0C270）；（3）机架90°准直器90°（G90C90）；（4）机架90°准直器270°（G90C270）。

测量时电离室轴线与射野中心轴垂直，与楔形方向垂直，楔形板60°（楔形野）和0°（平野）状态各测量10次，其他条件不变，做实时温度和气压的修正，得到UNIDOS剂量仪10个读数，并计算每次的吸收剂量D1，D2，…，D10，单位为cGy。

1.2.2 楔形板到位精度测量

在常规标定刻度条件、X线6 MV下，机架保持0°不变，楔形板60°（楔形野）和0°（平野），交替旋转准直器90和270°，其他条件不变，准直器每一状态下各测量10次，做实时温度和气压的修正，得到UNIDOS剂量仪的10个读数，并计算每次的吸收剂量D1，D2，…，D10，单位为cGy。

1.3 数据分析

重复性是加速器剂量监测系统的最基本性能。根据贝塞尔公式，医用电子加速器剂量监测系统的重复性可按公式1[7]计算变异系数S：式中：Ri为第i次测量时剂量监测系统的计数值与吸收剂量测量值的比值，无量纲；n为测量次数；R为 Ri的平均值，即

医用电子加速器剂量监测系统的重复性用变异系数S表示，国际原子能机构IAEA规定S最大不应超过0.7%[8]。国际电工委员会IEC 977号报告规定S最大不应超过0.5%[9]。目前国际国内仍沿用这2个标准来衡量加速器监测系统的重复性精度。

对于直线加速器楔形野照射时的重复性精度，S包括平野重复性精度So和楔形野重复性精度Sw2个部分。国际原子能机构规定平野重复性精度指数So的精度必须好于0.7%，我们认为楔形板重复性精度Sw也应满足这个标准，则S=（So2+Sw2）1/2=（0.7%2+0.7%2）1/2= 1%。如果实际测量到的重复性精度指数S＜1%，则说明医用直线加速器楔形板重复性精度达到标准；若S＞1%，则说明医用直线加速器楔形板重复性精度不达标。

对于楔形板的到位精度测量，分别测量G0C90（楔形板薄端朝向机架）下10 cm×10 cm射野5 cm深度处10次吸收剂量的平均值和G0C270（楔形板厚端朝向机架）下10 cm×10 cm射野5 cm深度处10次吸收剂量的平均值，其中单位为cGy。则楔形板的到位精度指数Sm为

到位精度Sm＜1%，说明楔形板不同方向运动时的稳定性达到标准；到位精度Sm＞1%，说明楔形板不同方向的到位精度不达标[10]。

2 结果

2.1 楔形板重复性精度

（1）机架0°，准直器分别为90、270°。相同条件下，剂量归一点为每组数据的平均值。在G0C90、G0C270的状态下，各楔形野的相对剂量如图2所示，各平野的相对剂量如图3所示。楔形野的重复性精度指数分别为0.099 3%、0.060 9%，平野的重复性精度指数分别为0.031 9%、0.033 9%。说明该医用直线加速器在机架为0°时楔形野和平野照射条件下，重复性非常好。

（2）机架90°，准直器分别为90、270°。相同条件下，剂量归一点为每组数据的平均值。在G90C90、G90C270状态下，各楔形野的相对剂量如图4所示，各平野的相对剂量如图5所示。楔形野的重复性精度指数分别为0.050 9%、0.076 2%，平野的重复性精度指数分别为0.038 1%、0.055 1%。说明该医用直线加速器在机架为90°时楔形野和平野照射条件下，重复性非常好。

图2 机架0°状态下楔形野的相对剂量

图3 机架0°状态下平野的相对剂量

图4 机架90°状态下楔形野的相对剂量

2.2 楔形板到位精度

（1）在相同条件下，机架0°，通过交替更改准直器角度为90和270°，得到G0C90和G0C270 2种状态下楔形野吸收剂量的10次平均值分别是 25.219和25.228 cGy。根据式（1）～（3）得到Sm为-0.04%。说明完全使用楔形板的状态下楔形板到位精度十分准确，几乎对剂量无影响。

（2）得到G0C90和G0C270平野吸收剂量的10次平均值分别是95.144和94.145 cGy。根据式（1）～（3）得到Sm为-0.01%。由此说明不使用楔形板状态下楔形板回到原始位置的到位精度也十分准确，几乎对剂量无影响。此医用直线加速器可以在临床上使用。

2.3 楔形野和平野各状态下的重复性比较

通过对比每种状态下的楔形野和平野的重复性指数（如图6所示），可以看出楔形野比平野状态下的重复性指数偏高，说明楔形野的重复性比平野的重复性稍差，这主要是由于楔形板散射的随机效应造成的，使得束流稳定性相对平野稍有偏差，但仍旧在误差范围之内，可以用于临床放射治疗。

3 讨论

根据贝塞尔公式可以算出，在G0C90、G0C270、G90C90、G90C270条件下，楔形野重复性精度指数分别为0.099 3%、0.060 9%、0.050 9%、0.076 2%，平野重复性精度指数分别是0.031 9%、0.033 9%、0.038 1%、0.055 1%。4个状态下的楔形野和平野的重复性精度指数S＜1%。说明医用直线加速器楔形板重复性达到相关国际标准，即楔形板的限位开关和运动电动机无任何损伤，目前可以精确到位。若重复性精度指数S＞1%，说明医用直线加速器的楔形板重复性不准确。导致这一问题产生的原因有2个：一是楔形板的限位开关出现松弛，二是电动机丝杆出现磨损。应根据实际情况更换相关配件，否则患者的剂量分布不准确，不能达到精确放射治疗的要求。此种方法可作为楔形板运动重复性检测的常规质量控制方法。通过交替更换准直器角度测量G0C90、G0C270下的吸收剂量，楔形野和平野的到位精度指数Sm＜1%，说明楔形板的薄端和厚端到位精度都十分准确，即楔形板的旋转轴与射束的中心轴一致。若Sm＞1%，说明楔形板的旋转轴与射束的中心轴不一致，应及时调整使楔形板旋转轴与射束的中心轴一致，否则治疗计划系统计算的剂量与患者实际接受到的剂量有误差，患者得到的真实剂量无法控制，可能会出现严重的并发症。此种方法可以作为楔形板到位精度的常规质量控制方法。对比每种状态下的楔形野和平野的重复性指数，如楔形野比平野状态下的重复性指数偏高，说明楔形野的重复性比平野的重复性稍差，束流稳定性相对平野下稍有偏差，但仍旧在误差容许范围之内，即本院医用直线加速器的日常放射治疗过程中，可以使用楔形板进行放射治疗，但在能进行平野放射治疗时，尽量不使用楔形板，因为楔形板对剂量分布会产生一定的影响[11-14]。本实验采用新安装的医用直线加速器进行测量，得到的质量控制结果可以很好地满足临床放射治疗要求。若医用直线加速器使用年限已久，机械磨损等方面的因素必然会影响楔形板的到位精度，从而导致患者实际照射中的剂量分布与治疗计划系统计算得到的剂量分布产生偏差。在医用直线加速器日常质量控制过程中，放射治疗的质量控制工作越来越引起放疗专家的重视[15-16]，因此，应把楔形板的重复性和到位精度检测作为放射治疗质量保证体系中的一项重要内容，本文的方法可以作为物理楔形板的常规质量控制方法。

图5 机架90°状态下平野的相对剂量

图6 不同状态下的重复性指数

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（收稿：2014-05-20 修回：2014-09-15）

Study on quality control method of wedge filter for linear accelerator in radio therapy

DONG Xiao-qing1,HU Jie1,YUE Kun2,ZHANG Ying1,ZHANG Ying1,LU Chun-hua1,LIN Qing1
（1.Department of Radiation Oncology,the Tenth People's Hospital Affiliated to Tongji University,Shanghai 200072,China;2.Department of Radiation Oncology,No.3 People's Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine,Shanghai 201999,China）

ObjectiveTo investigate and design quality control method of the wedge filter in the radiotherapy.Methods The factors might result in dose errors were analyzed,and the absorbed doses in wedge field and open field were measured with different gantry angles and collimator angles of the linear accelerator in some hospital.The repeatability and positioning accuracy of wedge filter were calculated in wedge field and open field.ResultsExperiments showed the linear accelerator wedge filter had the repeatability and positioning accuracy meet the technical standards.Conclusion The repeatability and positioning accuracy of wedge filter are important parts of the quality assurance system in the radiotherapy.This method can be used as routine quality control method. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（4）：94-97]

linear accelerator;radiotherapy;quality control;wedge filter

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）04-0094-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.04.094

董晓庆（1984—），女，物理师，助理工程师，主要从事医学物理方面的研究工作。

200072上海，同济大学附属第十人民医院肿瘤放射治疗科（董晓庆，胡 杰，张 莹，张 颖，陆春花，林 清）；201999上海，上海交通大学医学院附属第三人民医院放疗科（岳 堃）

林 清，E-mail：linqing.linda@163.com