放射治疗是恶性肿瘤患者的主要治疗手段之一。据统计，约 70% 的恶性肿瘤患者会在不同病程阶段接受放射治疗 ^[1]。医用直线加速器（medical linear acceleraor，LA）是进行放射治疗的主要医用大型设备。设备的精准度是精确治疗恶性肿瘤的前提。因此，对 LA 的质量保证（quality assurance，QA）及质量控制（quality control，QC）是肿瘤放射治疗环节中不可或缺的工作。医疗器械不良事件是指已上市的医疗器械，在正常使用情况下，导致或可能导致人体伤害的各种有害事件。放射治疗设备绝对剂量及其他基本物理参数的不准确性是影响放射治疗疗效的主要因素之一 ^[1-2]。如绝对剂量过低，肿瘤靶区得不到充分照射，则会导致肿瘤控制概率降低；如绝对剂量过高，则危及器官会受到不必要照射，增加正常器官的放射毒性。因此，采用科学、便捷的方法实现 LA 的安全性监测，确保医疗器械使用的安全、有效十分必要。基于此，本研究利用二维矩阵剂量验证系统验证 LA 的基本几何与物理参数，减少医疗器械不良事件发生，确保患者治疗的安全、有效。

1  测试设备及方法

1.1  测试设备

LA（瓦里安公司，型号：UNIQUE），X 线能量为 6 MV；多序列平面剂量仪（Mapcheck）二维矩阵剂量验证系统（Sun Nuclear，美国），包含1 个平板半导体探测器（具有 1 527 个半导体探测器，探测器间距为 7.07 mm）及 SNC Patient 剂量分析软件；PTW 的 RW3 固体水。 测试前， 对Mapcheck 进行标定。测试设备均为经省级技术监督部门按相关国家标准核准合格的医疗设备。

1.2  测试方法

1.2.1  辐射质指数检测

辐射质指数（quality index，QI）表示电离辐射穿射物质的辐射特性，是决定该辐射发生器能量的重要参数。LA 中的辐射质指数通常由三维水箱测定，即源到模体表面距离（SSD）保持不变（SSD =100 cm），开野 X×Y=10×10 cm² 时，测量相对剂量比值（PDD₂₀ / PDD₁₀）^[3]。对于 1 台 LA，PDD₂₀ /PDD₁₀ 值是恒定的。本试验中瓦里安 UNIQUE 型 LA的 QI = PDD₂₀ /PDD₁₀ = 38.04 / 66.33 = 0.57，符合 6 MV能量加速器要求。为快速了解待检设备辐射质，可将固体水、二维矩阵剂量系统作为测量工具，测量固体水下 6 cm 及 4 cm 的绝对剂量，QI=D_{6 cm} / D_{4 cm} =81.62 / 90.11 = 0.9。待下次检测该设备时，用此方法计算 QI 值并与 0.9 进行比较，结果误差应 ≤±0.06%，此误差来源于物理剂量仪的不确定性。

1.2.2  绝对剂量检测

LA 绝对剂量的常规检测方法为，在小水箱中将指形电离室置于水下 5 cm，开野 10×10 cm² ，对温度、气压进行校准后测量绝对剂量，与装机验收时同样条件下三维水箱测得的绝对剂量进行比对，国标要求误差≤±3%。Mapcheck 可快速测定 LA 绝对剂量，即将 Mapcheck 置于 LA 等中心处，开野 10×10 cm² ，出束 100 MU，SNC Patient剂量分析软件可直接读取测量数据，正常值为（100±3）cGy。

1.2.3  射野平坦度和对称性检测

射野平坦度和对称性是描述 LA 射野剂量分布特性的重要指标，统称均整性，通常采用三维水箱获取数据。射野平坦度通常为在等中心处（位于10 cm 模体深度下）或标称源皮距下 10 cm 模体深度处，最大射野 L 的 80% 宽度内最大、最小剂量偏离中心轴剂量的相对百分数，按国际电子委员会标准，射野平坦度应不大于 3%。对称性是指取偏离中心轴对称两点的剂量率差值与中心轴上剂量率的比值，大小应不超过 ±3%。应用矩阵测量法，在进行绝对剂量检测后，可通过剂量分析软件同时读取 LA 的平坦度及对称性。

1.2.4  等中心的测定

LA 的等中心是指大机架、准直器、治疗床的旋转都处于 1 个中心（即 SSD = 100 cm）时为源轴距。传统方法可用胶片法、前指针法等。本研究使用二维矩阵剂量验证系统，可快速对其进行测定。（1）大机架测试方法：二维矩阵摆放条件如前，准直器均置于 0°，开野 0.5×40 cm² ，大机架分别于 60°、30°、0°、330°、300°位置出束 50 MU。（2）准直器的测试方法：二维矩阵摆放条件如前，大机架、准直器均置于 0°，开野 0.5×40 cm2 ，准直器分别于 315°、0°、45°、90°位置出束 50 MU。（3）床角等中心：二维矩阵摆放条件如前，大机架、准直器均置于 0°，开野 0.5×40 cm2 ，治疗床分别于 315°、0°、45°、90°处出束 50 MU，连续测量照射野图形，检验“米”字的焦点中心与矩阵探测器探测中心的重合度。

1.3  观察指标

采用 Mapcheck 二维矩阵剂量验证系统验证瓦里安 UNIQUE 型 LA 的绝对剂量、等中心精度、平坦度和对称性等。

2  结果

2.1  绝对剂量检测

LA 出束 100 MU，Mapcheck 测量值为 100.72 cGy，误差≤±3%，见图 1。

图 1 Mapcheck 绝对剂量测量结果

2.2  射野平坦度和对称性检测

应用矩阵测量法，通过剂量分析软件同时读取 LA 的平坦度（1.78%）及对称性（1.66%）。误差≤±3%，见图 2。

图 2 Mapcheck 射野平坦度和对称性测量结果

2.3  大机架等中心测试

如分析软件读取的测量矩阵出现 1 条规整的0.5 cm 宽的剂量线（模拟等中心有 0.5 cm 误差），验证了准直器的等中心是准确的；当机架等中心位置因各种原因出现偏差时，会出现比开野宽（>0.5 cm）的剂量线，见图 3。

注：a 为机架在等中心处时测量剂量线，b 为机架不在等中心处时测量剂量线

图 3 大机架等中心测试结果

2.4  准直器等中心测试

测量矩阵出现 1 个对称的“米”字形剂量线，准直器等中心是准确的，见图 4。

图 4 准直器等中心测试剂量线

3  讨论

近年来，随着计算机技术、工业加工技术等的快速发展， 调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）已成为放射治疗的主流技术。与三维适形放射治疗技术比较，IMRT 能在进一步提高肿瘤靶区剂量均匀性及适形度的同时，显著降低危及器官的剂量，提高治疗比 ^[4]。由于 IMRT 操作较复杂，患者放射治疗计划设计通过高年资医师、物理师审核后，需进行剂量验证，且符合相关标准后才可对患者实施治疗 ^[5]。

剂量验证通常采用二维矩阵剂量验证系统完成，此系统包括二维矩阵平板剂量仪及剂量分析软件。二维矩阵剂量验证系统可验证 LA 的物理参数。 陆军等 ^[6] 用 二维阵列探测器 Sun Nuclear Mapcheck 验证三维治疗计划系统 Pinnacle 虚拟楔形野数据模型的正确性。窦一平 ^[7] 将德国 PTW 公司研发的二维电离室矩阵 Seven29 应用到放射治疗日常 QA 过程中，检测射线性能的连续性，结果表明二维电离室矩阵是剂量测量和分析的有效工具。于得全等 ^[8] 使用二维电离室矩阵分别测量加速器的照射野与灯光野的重合性、等中心、照射野的对称性及平坦度、楔形板角度等，测量结果均在允许范围内，符合临床要求。迟子锋等 ^[9] 使用 IBA 公司的 MATRIXX 二维电离室矩阵验证 IMRT 实际治疗机架角度。杨日增等 ^[10] 使用 MatriXX 加有机玻璃板准确、快捷地完成了对射线输出量和能量的校准。QA 主要包括了安全、几何及物理 3 部分。安全部分主要指加速器的各种安全连锁。几何部分包括源皮距、机架及准直器的角度、等中心的准确性、治疗床的刻度指示等。而物理部分主要是指剂量学有关的资料，如输出量准确性、射线束的能量、照射野的大小、平坦度和对称性等数据。基于此，本研究用 Mapcheck 二维矩阵剂量验证系统对 LA 的基础几何及物理参数进行测量，结果显示，绝对剂量误差≤±3%，射野平坦度和对称性误差均≤±3%，大机架等中心和准直器等中心均在允许范围内，可便捷、快速地完成 LA 的 QA 工作。测量结果说明，利用二维矩阵剂量验证系统对 1 台符合国家标准的LA 进行测试，基本可完成加速器几何、物理参数的 QA 工作，且方便、有效。完善的 QA、QC 工作是杜绝放射治疗设备不良事件发生的唯一手段。因此针对 LA 不良事件的监测，可通过二维矩阵剂量验证系统实现对设备基本物理等参数的检测。

综上所述，二维矩阵剂量验证系统可实现对LA 基本几何及物理参数的验证，以期减少 LA 不良事件的发生，确保设备使用的安全、有效性。

【参考文献】

［1］李晔雄 . 肿瘤放射治疗学 [M]. 北京：协和医科大学出版社，2018.

［2］张平 . 辐射安全管理典型案例选编 [M]. 江苏：江苏人民出版社，2014.

［3］胡逸民 . 肿瘤放 射物理学 [M]. 北京：原子能出版社，1999.

［4］胡兴刚，熊盾，杨波，等.射野区域的剂量验证研究 [J].中国医学物理学杂志，2020，37（1）：44-48.

［5］鄢佳文，高靖琰，刘旭红，等 . ArcCHECK 和 MatriXX 验证系统对非小细胞肺癌患者立体定向放射治疗计划剂量验证通过率的影响 [J]. 医疗装备，2019，32（21）：21-22.

［6］陆军，张秀春，吴君心，等 . 应用 Mapcheck 验证西门子加速器虚拟楔形板物理参数的研究 [J]. 中华肿瘤防治杂志，2008（14）：1100-1102.

［7］窦一平 . 二维电离室矩阵在放疗的质量保证体系中的应用 [J]. 南京师范大学学报（工程技术版），2015，15（3）：18-23.

［8］于得全，高宏，邵秋菊，等 . 二维电离室矩阵在加速器日常质量保证中的应用与研究 [J]. 中国医学物理学杂志，2010，27（4）：1973-1975.

［9］迟子锋，刘丹，李润霄，等 . 用二维电离室矩阵进行调强放疗验证的一种新方法 [C]. 第五届中国肿瘤学术大会暨第七届海峡两岸肿瘤学术会议，国际肿瘤细胞与基因治疗学会会议，第二届中日肿瘤介入治疗学术会议论文集，2008.

［10］杨日增，卜祥磊，许志新，等 . 电离室矩阵用于加速器质量保证：X 射 线 [J]. 中国医学物理学杂志，2012，29（1）：3096-3098.

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