直线加速器的晨检是一项监测设备稳定性的重要工作,其检测结果直接影响患者治疗的实施^{[1, 2]}。按照美国医学物理师协会(American Association of Physicists in Medicine,AAPM) TG-142号报告的建议,加速器的日常质量控制包括剂量学参数、机械参数和相关安全连锁等^[3]。这项工作一般在晨检时完成,要求检测人员和设备能够准确、快速地提供测量结果。剂量学参数的检测大多采用胶片、剂量仪和小水箱(或固体水)的方式来完成,操作较为复杂,且费时^{[4, 5, 6]},而作为能够检测加速器基本剂量学参数的一体化的集成设备,晨检仪的出现解决了这一问题^{[7, 8]}。本研究对几种常用晨检仪的性能进行了比较分析。

1. 材料设备:美国瓦里安Clinac ix 6 MV X射线加速器;PTW三维水箱(MP3)及扫描分析软件MEPHYSTO mcc 3.0,剂量仪(Unidose webline),0.6 cc(PTW30010)和0.125 cc电离室(PTW 31010)。4台晨检仪分别为德国PTW公司制造的LINACHECK(LINA-C)和QUICKCHECK^WEBLINE(QUICK-C),美国Standard Image公司制造的QABEAMCHECKER^TM(BEAM-C)以及美国SUN NUCLEAR公司制造的Daily QA3^TM(QA3)。4台晨检仪均能满足常用高能光子和高能电子的能量范围列于表 1。

表 1(Table 1)

表 1 4种晨检仪的基本参数比较

表 1 4种晨检仪的基本参数比较

LINA-C和QUICK-C电子和光子能量在同一测量平面,具有离线测量、测量结果实时显示和自动存储的功能。BEAM-C电子和光子能量不在同一测量平面,需根据射线类型选择相应的测量模式,可采用离线或在线测量,但机载显示屏仅显示测量结果通过或错误报警代码。QA3电子和光子能量在同一测量平面,没有机载显示屏,采用在线测量的方式。

2. 创建基准线:根据国际原子能机构IAEA 398号报告^[9],使用0.6 cc(1 cc=1 cm³)指型电离室和剂量仪测量并校准加速器绝对剂量;使用三维水箱、0.125 cc指型电离室测量并调整直线加速器剂量学参数(FLAT、SYM)使其符合AAPM TG-142号报告的要求。分析并记录上述剂量学数据,作为三维水箱监测的基准线。设定晨检仪各项剂量监测的误差范围如下:中心轴输出剂量(CAX)±3%、平坦度(FLAT)±3%、对称性(SYM)±3%。需要注意的是,常规概念中的中心轴绝对剂量、射野平坦度和对称性等参数^[10],与各晨检仪内部定义的参数略有差别。

按照每台晨检仪的要求,测量经剂量仪和三维水箱调整后的加速器剂量学数据,并存储其结果作为日常比对的基准线。射野范围按晨检仪手册设置,其中LINA-C设置为10 cm×10 cm;QUICK-C、BEAM-C及QA3统一设置为20 cm×20 cm。各晨检仪对基准线的设定和存储略有不同:1LINA-C仅对中心轴输出量进行监测,需手动记录并计算±3%的数值区间;2QUICK-C仅在设定误差范围时需要与计算机连接,基准线数据采集完后,自动归一并同时将换算的归一系数(k_norm)和基准线存储在系统中;3BEAM-C在基准线数据采集和设置时需要连接计算机,采集完后自动识别能量,并基于系统自带的算法给出剂量参数的监测结果;4QA3在采集基准线数据前,需要按照操作流程对探测器进行校准,其他过程与BEAM-C类似。

3. 稳定性对比:设定加速器机架0°,准直器0°,能量6 MV,剂量率400 MU/min,使用剂量仪、三维水箱、0.6 cc和0.125 cc电离室监测直线加速器的稳定性,连续测量4周,参数包括中心轴输出量(加速器出束100 MU条件下)、平坦度以及对称性;同步依次进行晨检仪测量并记录结果。其中,LINA-C仅提供了中心轴输出剂量的监测,无法监测平坦度和对称性。

4. 灵敏度检测:根据晨检仪CAX允许误差范围±3%的设定,将加速器输出量分别设置成97和103 MU,逐一检测晨检仪监测的中心轴输出量并记录。根据晨检仪对称性允许误差范围±3%的设定,结合三维水箱测量结果调整加速器机架角度为7°,以产生3%的对称性偏差,检测晨检仪射野的对称性监测状况并记录结果。

5.统计学处理:数据以最大测量偏差表示。采用SPSS 19.0进行分析不同晨检仪的测量偏差,采用配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 晨检仪稳定性对比: 4台晨检仪稳定性最大测量偏差见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 晨检仪稳定性对比的最大测量偏差(%)

表 2 晨检仪稳定性对比的最大测量偏差(%)

CAX:由三维水箱和剂量仪测量的绝对剂量的偏差为0,显示加速器束流系统稳定。与之相比,LINA-C、QUICK-C、BEAM-C和QA3监测的射束中心轴输出量偏差,均展示了不同程度的随机波动,偏差最大值为LINA-C的0.5%,但差异无统计学意义。

射野平坦度(FLAT):三维水箱测量得到的FLAT偏差<0.01%,QUICK-C、BEAM-C和QA3晨检仪测量的偏差均<0.5%,射野平坦度每日偏差呈现随机波动状。与三维水箱的测量结果相比,QUICK-C和BEAM-C的最大偏差,差异有统计学意义(t=3.076、3.157,P＜0.05)。虽然QUICK-C和BEAM-C监测的FLAT偏差较大,但是监测结果符合AAPM TG 142中对医用直线加速器质量保证项目的规定。

SYM:三维水箱测量结果显示,射野左右方向对称性(LR SYM)的偏差为0.01%,枪靶方向对称性(TG SYM)的偏差为0.02%。QUICK-C、BEAM-C和QA3测量的LR SYM和TG SYM每日偏差呈现随机波动状。与三维水箱测量结果相比,对于LR SYM,BEAM-C的最大偏差差异有统计学意义(t=-10.130,P<0.05);对于TG SYM,BEAM-C的最大偏差差异有统计学意义(t=-2.324,P<0.05)。BEAM-C监测的LR SYM及TG SYM偏差较大,但结果未超出TG 142的规定。

2.晨检仪灵敏度对比:中心轴输出量偏差测试结果显示,4台晨检仪均检测出CAX超过限定值(显示值均为3%),并提出警告。射野对称性偏差测试结果显示,LINA-C没有检测射野偏差的功能,仅对QUICK-C、BEAM-C及QA3进行测试,在机架设置为7°时,3台晨检仪均发出警告,但数值略有差别,分别为3.40%、3.50%和-3.49%。

三维水箱和剂量仪的测量结果显示,直线加速器的中心轴输出量、平坦度和对称性的偏差均<0.03%,说明加速器的速流系统基本稳定,可以排除直线加速器对于4台晨检仪每日测量所产生的偏差的影响。由于晨检仪显示的中心轴剂量、平坦度和对称性的数值仅来自于嵌入晨检仪的一个中心电离室(CAX)或周边等距离嵌入的电离室的测量值,因此,摆位误差以及电离室本身的不确定度,都可直接导致晨检仪的测量偏差,这种测量偏差是无法避免的。根据晨检仪的稳定性测试显示,4台晨检仪的每日测量偏差均<0.5%,符合TG-142报告对医用直线加速器的质量保证项目的规定。

晨检仪灵敏度的测试结果显示,机架角度相同时,3台晨检仪LR SYM的监测数据并不相同,考虑主要原因如下:3台晨检仪用于射野对称性监测的电离室的测量位置不同^[7];各个厂家的晨检仪对于剂量学参数的监测算法略有不同;摆位误差及电离室本身的不确定度。由此影响基准线数据的采集及3台晨检仪实时监测数据,导致最终监测结果的差别。其中,以射野左右方向对称性监测为例,假设基线测量时射野对称性为完全对称,人为引入左侧和右侧的偏差分别为3%时,仅晨检仪的算法即可导致0.1%左右的偏差。但当基准线的数据不够理想时,会对晨检仪的监测结果,造成削减或增益的影响。因此对于基准线的采集,需要格外谨慎,建议先用三维水箱精密扫描,得到加速器各个剂量学参数的精确值,再用晨检仪采集基准线数据,尽量减少与三维水箱数据的差异。必要时可考虑设定更加严格的误差范围。

从实际应用的角度来讲,LINA-C仅提供了中心轴输出剂量的监测,其应用范围有限,QUICK-C、BEAM-C和QA3相对更为实用,但在日常晨检中,亦各有利弊。PTW公司的QUICK-C所采用的离线测量和测量数据实时显示,不同射线类型在同一测量平面完成的方式,可以快速获取直线加速器的多项性能指标,尤其在监测数据重复测量时,为技术人员节省了大量的操作时间。但需要注意的是,多个能量监测时,能量选择必须与QUICK-C存储的基准线数据一致,否则会导致错误结果。相对于QUICK-C,BEAM-C具有能量自动识别与对比功能,但BEAM-C的电子和光子的测量平面不同,需要根据射线类型,选择正确的测量平面;同时,由于其机载显示屏无法显示所有监测信息,处理错误信息时需要与计算机连接,对于数据分析带来不便。而QA3没有机载显示屏,每次测量与数据统计时均需与装有通讯软件的计算机连接。其便捷性不如QUICK-C和BEAM-C,但其具备20 cm×20 cm的照射野铅门到位精度监测功能。

综上,晨检仪对于直线加速器是能够起到很好的日常检测作用,其稳定性和灵敏度均能满足日常需求。但当测量结果报警时,建议首先检查晨检仪的工作状况(如供电是否充足、位置摆放是否准确、是否按照设定的能量顺序监测),不宜以晨检仪的监测结果直接调整直线加速器。