醫用電子直線加速器的性能測量及不同指形電離室對其劑量率的響應特性分析

胡志綱 任 建 張 紅

醫用電子直線加速器是臨床醫用高能射線設備。加速器原本是一種物理研究工具，主要投入大型實驗中[1]。隨著科技技術發展，加速器被逐漸應用于醫療領域，并在腫瘤疾病治療中取得顯著成績，進而逐漸成為一些專科醫院及大型綜合醫院必備設備[2]。

近年來，隨著臨床腫瘤患者人數增加，需接受放射治療患者隨之增加，作為一種新型治療技術，實際治療中其劑量率發生變化，不同劑量率對治療效果會造成一定影響[3-4]。因此，為保證醫用加速器工作質量，進一步了解設備性能，以及不同指型電離室對劑量影響，本研究依照國家職業衛生標《電子加速器放射治療放射防護要求》(GBZ126-2011)、國家標準《醫用電子加速器驗收試驗和周期檢驗規程》(GB/T19046-2013)和《醫用電子加速器性能和試驗方法》(GBI5213-94)等[5-7]提出的方法，對醫用加速器進行劑量精度、機械性能抽樣檢查，并探究IBA0.01 cm3、PTW0.125 cm3和0.6 cm33種不同指形電離室對劑量率的影響，以期為臨床醫用加速器使用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取寶雞市及周邊的5家醫療機構正常運行的9臺(3臺國產、6臺進口)醫用加速器，其中綜合性醫院4臺、二級醫院1臺、三級醫院3臺、腫瘤醫院1臺。

1.2 檢測儀器

采用EBT3 1417型免沖洗膠片、數字水平儀(美國VARIAN公司)；PTW計量儀、PTW0.6cc配套電離室(德國PTW公司)。

1.3 性能測量項目與方法

共檢測9項醫用加速器指標中X射線：包括吸收劑量指示值相對偏差、劑量指示重復性、吸收劑量短期穩定性、劑量指示線性、穿透特性、照射野內對稱性、照射野內均整度、燈光野與照射野偏差以及等中心測定；5項電子線：包括劑量示值誤差、計量示值線型、劑量示值重復性、輻射野對稱性以及輻射質。嚴格依照國家標準《醫用電子加速器性能和試驗方法》(GBI5213-94)[7]執行。

1.4 不同指形電離室劑量率影響

(1)指形電離室選擇。分別選用TW31010型號0.125 cm3和TW30013型0.6 cm3電離室(德國PTW公司)，CCO1型0.01 cm3電離室(德國IBA公司)，UNIDOS E型計量儀(德國PTW公司)。測量分析不同指形電離室的醫用加速器劑量率響應特性。

(2)測量條件。輻射源為醫用加速器(美國VARIAN公司)，分別為15 MV和6 MV能量的X射線；測量時設置0°準直器角度、0°機架角度，10 cm×10 cm射野大小，采用等中心照射(SAD=100 cm)進行測量，將電離室置入固體水中，減少背散射影響。

(3)測量劑量率影響特性。加速器測量出束為100 MU，使用UNIDOS E計量儀進行數據讀??；分別采用15 MV、6 MV能量的X射線，對計量儀工作電壓調整范圍為50～400 V，間隔50 V，分別記錄不同工作電壓下，同一能量X射線指形電離室劑量率變化的響應特性。對所有數據均進行2次測量，并計算平均值。

(4)數值歸一。在400 V額定工作電壓下標準進行歸一：治療計劃系統(treatment planning system，TPS)、加速器標定劑量率為300 cGy/min的讀數值。

2 結果

2.1 加速器性能測量結果

測試9臺醫用加速器，檢測率為100%。根據電子線檢測顯示，9臺醫用加速器穿透特性范圍為-6.54%～5.75%、吸收劑量指示值相對偏差為-9.96%～-2.80%，其合格率分別為66.67%和44.44%，相對較低。而根據X射線檢查顯示，其中1臺國產設備的顯示燈光野與照射野偏差3.1 mm，1臺國產設備的顯示吸收劑量指示值相對偏差4.05%，1臺進口設備顯示穿透特性-9.11%。對這3臺儀器經調試后，檢測合格率均為100%(見表1)。

2.2 加速器機房防護結果監測

檢測9臺設備周圍區域輻射防護工作較為良好，均符合國家相關標準，可繼續使用10年；僅1臺設備南墻外5 cm輻射值較高，可能與加速器機房使用年限較長相關(見表2)。

表1 9臺醫用電子直線加速器性能檢測結果

表2 9臺醫電子直線用加速器周圍輻射水平測量(μGy/h)

2.3 不同指型電離室劑量率響應特性

在400 V額定工作電壓下，IBA 0.01 cm3的電離室、PTW 0.125 cm3和0.6 cm3電離室的3種不同指形電離室劑量率響應在相同能量前提下，下降幅度最大的為IBA 0.01 cm3，6 MV時下降1.60%，而15 MV時下降1.40%；PTW 0.125 cm3的電離室在6 MV時下降0.50%，在15 MV時下降0.40%；PTW 0.6 cm3的電離室在6 MV時下降0.70%，在15 MV時下降0.30%。3種不同指形電離室劑量率響應曲線如圖1所示。

圖1 三種不同指形電離室劑量率響應曲線圖

3 討論

醫用加速器在臨床治療中具有重要地位，醫療機構作為加速器使用單位，必須采取有效防護措施，在保證患者、相關工作人員使用安全前提下，提高設備使用效率。臨床中放射治療安全有效關鍵在于質量保證與質量控制，在醫療質量控制中放射治療設備質量控制檢測至關重要[8-9]。醫療機構定期檢測醫用加速器使用狀態，了解加速器使用情況，對提高設備使用合格率意義重大。

本研究對9臺設備進行性能檢測，其中3臺存在性能不合格情況，經調試后均合格。經分析提示：①我國屬于人口大國，寶雞市人口基數較多，醫療機構接診放射治療患者人數眾多，導致醫用加速器處于長時間工作狀態，相關工作人員與設備均處于高負荷狀態，導致設備損耗較重，對其性能造成影響；②設備使用安排不合理，造成醫用加速器無法得到休息，極大減少設備使用壽命，影響設備性能；③相關物理師專業知識不足，對醫用加速器維護、保養工作不到位，或專業物理師未對醫用加速器進行定期校準，影響加速器檢驗合格率[10]。

本研究認為，影響醫用加速器性能的主要因素包括：①加速器類別，相比于國產加速器機械精度方面，進口加速器普遍較好，此次研究中3臺不合格設備中，2臺為國產設備；②與物理師配備存在相關性，根據檢索文獻指出，未配備專業物理師醫療機構，設備性能相對較差；③由醫院類別分析，腫瘤?？漆t院更注重放射治療，醫用加速器的維護、保養工作更到位，設備性能更佳[11-12]。因此，各大醫療機構在做到定期設備性能檢測的同時，需加強物理師專業知識培訓，規范完善設備維護、保養制度與檢驗標準，確保相關工作人員切實做好日常工作，以提高設備性能，改善業務水平[13-14]。

臨床中質量保證體系關鍵在于劑量驗證和劑量校準工作，醫用加速器輸出劑量受多種因素影響，且結構復雜[15-16]；本實驗研究發現，在相同能量前提下，3種指形電離室中，下降幅度最大為IBA 0.01 cm3，PTW 0.125 cm3的電離室、PTW 0.6 cm3的電離室下降幅度相對較?。槐砻麟S著劑量率的改變，設備的采集效率發生變化，且在劑量儀工作電壓、輻射能量相同時，不同指形電離室采集率均逐漸降低。此外有研究指出，逐漸增加輻射能量，采集效率受到劑量率影響較小，此時工作電壓對劑量率的影響增加[17]。

醫用加速器在醫院腫瘤疾病放射治療中具有不可或缺的地位，臨床價值顯著，定期進行性能檢測，對保證設備使用效果至關重要。日常工作中必要保證設備測量值≤±2%。本研究中劑量率變化總幅度均＜2%，符合相關標準；若設備測量值超過正常值后，在排除大氣壓、溫度等外界干擾因素后，判斷相關電離室、相關劑量儀等是否工作正常；還需對測量條件進行再次檢查，包括MU、準直器角度、機架角度以及照射野等，確認無誤后進行校準，并詳細記錄。