MyQA Daily 晨檢儀在醫(yī)科達(dá)直線(xiàn)加速器質(zhì)量控制中的應(yīng)用

鄭超，蔡丹婷，竇文，鐘青松

南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院 （廣東廣州 510280）

放射治療作為癌癥治療的重要手段，能夠以非侵入性的方式有效殺死癌細(xì)胞或控制其生長(zhǎng)，在精準(zhǔn)治療腫瘤區(qū)域的同時(shí)最大限度減少對(duì)其他正常組織的損傷。放射治療的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于能夠產(chǎn)生高能量X 線(xiàn)或電子束的直線(xiàn)加速器。直線(xiàn)加速器作為復(fù)雜的大型精密設(shè)備，承載大量的治療任務(wù)，每日工作持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備機(jī)械性能的磨損將導(dǎo)致射線(xiàn)束輸出的劑量和位置出現(xiàn)細(xì)微偏差，降低治療有效性[1-2]。因此，對(duì)直線(xiàn)加速器進(jìn)行日常質(zhì)量控制（quality control，QC），確保設(shè)備的穩(wěn)定和劑量精準(zhǔn)投射是改善放射治療療效的重要前提[3]。

2019 年，國(guó)家癌癥中心發(fā)布的《醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器質(zhì)量控制指南》[4]顯示，直線(xiàn)加速器的日常檢查包括光矩尺、激光燈、平坦度、射野對(duì)稱(chēng)性和劑量輸出一致性等主要機(jī)械性能和劑量學(xué)性能。傳統(tǒng)的測(cè)量方式常采用前指針評(píng)價(jià)光矩尺的指示準(zhǔn)確度；采用坐標(biāo)紙檢測(cè)激光燈定位準(zhǔn)確度；采用三維水箱對(duì)平坦度與射野對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行測(cè)量；采用電離室實(shí)現(xiàn)劑量矯正[5-7]。但這些操作煩瑣、冗長(zhǎng)，每日治療前開(kāi)展占用直線(xiàn)加速器治療時(shí)間，加重操作人員工作負(fù)擔(dān)。近年來(lái)，許多醫(yī)院引進(jìn)基于劑量學(xué)參數(shù)的日檢設(shè)備晨檢儀，該設(shè)備能在短時(shí)間內(nèi)完成直線(xiàn)加速器QC，具有自動(dòng)化、高效率和高精度的檢測(cè)能力[8-10]。王哲等[11]通過(guò)對(duì)比晨檢儀與劑量?jī)x、三維水箱對(duì)直線(xiàn)加速器劑量學(xué)參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果，證明晨檢儀可作為有效可行的日常QC 工具。基于此，本研究旨在探討MyQA Daily 晨檢儀對(duì)Elekta Synergy 與Elekta Infinity 2 種型號(hào)直線(xiàn)加速器日常狀態(tài)檢測(cè)的效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

我院于2020 年引入1 臺(tái)MyQA Daily 晨檢儀（iBA）。本研究對(duì)2021年12月至2022年5月共24周內(nèi)2 臺(tái)直線(xiàn)加速器（射野為10 cm ×10 cm）6 MV射線(xiàn)下的晨檢結(jié)果進(jìn)行分析。

1.2 設(shè)備

MyQA Daily 晨檢儀：該晨檢儀是由電離室區(qū)域與電子器件區(qū)域組成的全集成多電離室探測(cè)設(shè)備（如圖1 所示），包含125 個(gè)電離室（每個(gè)點(diǎn)代表1 個(gè)電離室），可以支持10 cm×10 cm至25 cm×25 cm射野、6～24 MV能量下的測(cè)量任務(wù)。測(cè)量參數(shù)包括溫濕度、光野大小、對(duì)稱(chēng)性、穩(wěn)定性和劑量輸出。工作人員操作時(shí)，僅使用電纜將晨檢儀與任一臺(tái)內(nèi)網(wǎng)電腦連接，即可在平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量與數(shù)據(jù)分析。對(duì)每次測(cè)量結(jié)果，該設(shè)備可給出產(chǎn)生誤差的項(xiàng)目與誤差值，并判斷是否在誤差允許范圍內(nèi)。

表1 MyQA Daily 晨檢儀監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的誤差容忍范圍

圖1 MyQA Daily 晨檢儀平面設(shè)計(jì)圖

直線(xiàn)加速器：數(shù)據(jù)來(lái)源于Elekta Synergy 和Elekta Infinity 2 臺(tái)醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器。我院于2008 年引入Synergy 設(shè)備，其具有6、10 MV 光子線(xiàn)能量及6、8、12、15 MeV 的電子線(xiàn)能量。我院于2018 年引入Infinity 設(shè)備。其除具有與Synergy設(shè)備相同的功能外，還能實(shí)現(xiàn)容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)、立體定向放療等治療技術(shù)。

1.3 方法

1.3.1 基準(zhǔn)值建立

晨檢儀基準(zhǔn)值的建立以直線(xiàn)加速器機(jī)械和劑量性能為前提。主要步驟如下：首先，檢測(cè)并調(diào)整直線(xiàn)加速器的機(jī)械狀態(tài)，包括激光燈定位準(zhǔn)確度、機(jī)架與準(zhǔn)直器準(zhǔn)確度和治療床到位準(zhǔn)確度等。確定好機(jī)械狀態(tài)后，使用三維水箱、電離室和劑量?jī)x測(cè)量并調(diào)整機(jī)架與準(zhǔn)直器0°、射野大小10 cm×10 cm、源皮距（source skin distance，SSD）為100 cm、光子能量6 MV 和劑量率600 MU/min 下直線(xiàn)加速器的劑量準(zhǔn)確性。其次，將MyQA Daily 晨檢儀水平放置于治療床上，對(duì)準(zhǔn)激光燈與表面“+”字中心，設(shè)置與上述QC 相同的條件，連接晨檢儀與電腦主機(jī)接口，開(kāi)啟晨檢儀進(jìn)行測(cè)量。連續(xù)3 次輸出劑量為100 MU 的光子線(xiàn)，選擇其中狀態(tài)最好的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值。最后，對(duì)2 臺(tái)直線(xiàn)加速器均進(jìn)行上述測(cè)量，并在晨檢儀控制系統(tǒng)中根據(jù)機(jī)器型號(hào)、能量和劑量大小建立測(cè)量條目，輸入測(cè)量的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值，每次晨檢結(jié)果均以給定基準(zhǔn)值作為參考目標(biāo)。

1.3.2 MyQA Daily 晨檢儀監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的誤差容忍范圍

選取24 周內(nèi)2 臺(tái)加速器的晨檢結(jié)果，晨檢時(shí)間均在每日治療開(kāi)始前。MyQA Daily 晨檢儀的檢測(cè)主要包含環(huán)境條件、離軸比一致性和劑量輸出一致性3 項(xiàng)。測(cè)量所允許的誤差范圍根據(jù)機(jī)器狀態(tài)自主設(shè)定，符合《醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器質(zhì)量控制指南》[4]要求，給定2 臺(tái)直線(xiàn)加速器相同誤差容忍范圍。具體檢測(cè)項(xiàng)目與誤差容忍范圍見(jiàn)表1。

1.4 相關(guān)測(cè)量方法

1.4.1KTP因子校正

此晨檢儀在靠近2 個(gè)探測(cè)器陣列位置安裝了溫度與環(huán)境空氣壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)KTP因子校正。公式如下：

KTP=（73.2+t）/（273.2+T）×1 013/p

其中T為電離室在出廠時(shí)的校準(zhǔn)溫度，一般為20 ℃；t為晨檢儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度；p為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量氣壓。

1.4.2 中心與射野寬度

X、Y 軸及2 條對(duì)角線(xiàn)中心交點(diǎn)區(qū)域設(shè)置88 個(gè)電離室，用于測(cè)量射野中心橫向與中心縱向偏差。X、Y 軸上分別設(shè)置28 個(gè)電離室，這些電離室落在射野大小為10 cm ×10 cm 或20 cm×20 cm 區(qū)域，精準(zhǔn)測(cè)量射野寬度橫向與縱向準(zhǔn)確性。

1.4.3 對(duì)稱(chēng)性與平坦度

該晨檢儀在10 cm×10 cm 范圍內(nèi)采用25 個(gè)電離室，電離室呈軸心對(duì)稱(chēng)分布。將每條軸上呈對(duì)稱(chēng)的2 個(gè)電離室所測(cè)得的信號(hào)值比較，即可知當(dāng)前射野是否在該方向上對(duì)稱(chēng)。而通過(guò)比較25 個(gè)電離室中接收到的最大、最小信號(hào)值，則可知當(dāng)前射野能量是否平坦。

1.4.4 劑量輸出

該晨檢儀在10 cm×10 cm 范圍內(nèi)采用9 個(gè)電離室接收到的信號(hào)實(shí)現(xiàn)劑量測(cè)量，且電離室所測(cè)得的劑量值受電離室校準(zhǔn)因子和空氣強(qiáng)度校準(zhǔn)因子的影響。

2 結(jié)果

2.1 環(huán)境條件

由于電離室的測(cè)量靈敏度隨環(huán)境溫度和氣壓而變化，為了準(zhǔn)確測(cè)量直線(xiàn)加速器劑量輸出狀態(tài)，需要保證機(jī)房?jī)?nèi)溫度穩(wěn)定性并獲取當(dāng)前氣壓[12-13]。晨檢儀對(duì)2臺(tái)直線(xiàn)加速器的溫度與氣壓檢測(cè)如圖2所示。結(jié)果顯示，直線(xiàn)加速器機(jī)房恒溫空調(diào)設(shè)置為23 ℃，但仍受實(shí)時(shí)氣溫的影響，在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)。同樣氣壓也隨大氣氣壓產(chǎn)生一定浮動(dòng)。2 個(gè)機(jī)房溫度與氣壓浮動(dòng)曲線(xiàn)大致相似且無(wú)明顯突出變化，說(shuō)明該段時(shí)間恒溫系統(tǒng)工作正常。

2.2 離軸比一致性

2.2.1 中心與射野寬度

射野中心與射野寬度的穩(wěn)定性間接反映了光野的狀態(tài)，從而確保光野射野一致性[14-15]。Synergy設(shè)備的射野中心與射野寬度偏差情況如圖3（a）、（c）所示。其中，中心橫向偏差值（1.72±0.21）mm，中心縱向偏差值（1.47±0.25）mm。射野寬度橫向偏差值（1.56±0.12）mm，射野寬度縱向偏差值（1.27±0.25）mm。Infinity 設(shè)備的射野中心與射野寬度偏差情況分別如圖3（b）、（d）所示。其中心橫向偏差絕對(duì)值（0.64±0.43）mm，中心縱向偏差絕對(duì)值（0.73±0.36）mm，射野寬度橫向偏差值（0.61±0.27）mm，射野寬度縱向偏差值（0.95±0.32）mm，2 臺(tái)設(shè)備的中心與射野寬度偏差均在誤差允許范圍內(nèi)。

圖3 射野中心與射野寬度偏差監(jiān)測(cè)值

2.2.2 對(duì)稱(chēng)性

2 臺(tái)直線(xiàn)加速器的射野對(duì)稱(chēng)性在X、Y 軸方向上與基準(zhǔn)值的偏差如圖4 所示。結(jié)果顯示，2 臺(tái)加速器射野對(duì)稱(chēng)性的偏差絕大部分在1%以?xún)?nèi)，最大偏差不超過(guò)2%，符合誤差允許的范圍。Synergy 設(shè)備在X 軸方向上偏差絕對(duì)值為（0.74±0.35）%，在Y 軸方向上偏差絕對(duì)值為（0.59±0.41）%。Infinity設(shè)備在X 軸方向上偏差絕對(duì)值為（0.51±0.50）%，在Y 軸方向上偏差絕對(duì)值為（0.34±0.32）%。

圖4 射野對(duì)稱(chēng)性監(jiān)測(cè)值

2.2.3 平坦度

Synergy 設(shè)備平坦度的最大偏差值為1.23%，平均偏差絕對(duì)值為（0.60±0.22）%。Infinity 設(shè)備的最大偏差值為0.91%，平均偏差絕對(duì)值為（0.47±0.30）%，見(jiàn)圖5。

圖5 射野平坦度偏差監(jiān)測(cè)值

2.3 劑量輸出一致性

2 臺(tái)直線(xiàn)加速器劑量輸出的基準(zhǔn)值均為100 MU，其劑量輸出結(jié)果見(jiàn)圖6。Synergy 設(shè)備劑量輸出值（100.58±0.49）MU，Infinity設(shè)備劑量輸出值（101.59±0.50）MU，2 臺(tái)設(shè)備的劑量輸出結(jié)果均在偏差范圍內(nèi)。

圖6 輸出劑量監(jiān)測(cè)值

3 討論

本研究回顧性分析了MyQA Daily 晨檢儀在6 MV能量、10 mm×10 mm 射野下對(duì)醫(yī)科達(dá)Synergy 和Infinity 2 臺(tái)直線(xiàn)加速器24 周內(nèi)的晨檢結(jié)果，結(jié)果顯示，2 臺(tái)設(shè)備所有項(xiàng)目的最終檢測(cè)值均在誤差允許范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)差＜1，符合《醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器質(zhì)量控制指南》[4]的要求，說(shuō)明加速器處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，該晨檢儀能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)加速器性能狀態(tài)變化的檢測(cè)[16-17]。綜上所述， MyQA Daily 晨檢儀體積小、重量輕、易搬運(yùn)，無(wú)需預(yù)熱，即插即用，可減輕操作人員對(duì)直線(xiàn)加速器每日檢查的工作負(fù)擔(dān)。同時(shí)，通過(guò)測(cè)量結(jié)果能夠監(jiān)測(cè)醫(yī)科達(dá)加速器的運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)調(diào)整誤差，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果為QC 提供指導(dǎo)。因此，MyQA Daily 晨檢儀可以作為醫(yī)科達(dá)直線(xiàn)加速器日常檢測(cè)的有效工具。