顧香蓮， 顧煜愷， 龔卿

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院 放療科，上海 200032

引言

對(duì)醫(yī)用直線加速器進(jìn)行定期的質(zhì)量控制測(cè)量，是保證其性能良好、安全治療腫瘤病人的重要手段。國(guó)內(nèi)目前的加速器擁有量已經(jīng)超過(guò)2000多臺(tái)，大部分是近十年引進(jìn)的前沿高端機(jī)型， 也配套了各種不同的先進(jìn)質(zhì)控器械。國(guó)家癌癥中心基于國(guó)標(biāo)[1]和我國(guó)長(zhǎng)期的放射治療實(shí)踐[2]于2019年發(fā)布了NCC/T‐RT 001‐2019《醫(yī)用電子直線加速器質(zhì)量控制指南》[3]（以下簡(jiǎn)稱“指南”）。與國(guó)外的同類規(guī)程[4‐10]相比，本版指南的特點(diǎn)是在制定誤差標(biāo)準(zhǔn)之外還對(duì)各種測(cè)試的試驗(yàn)方法作了詳盡的規(guī)定，這些方法相對(duì)比較經(jīng)典，兼顧了最簡(jiǎn)單的配置。但放射治療的技術(shù)和設(shè)備在不同的單位具有不平衡性，指南規(guī)定的方法難免在各地實(shí)施過(guò)程中會(huì)有偏差并得到不同的結(jié)果。

根據(jù)指南對(duì)瓦里安Trilogy電子直線加速器的質(zhì)控檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其中的5.1.2光距尺、5.11～12動(dòng)態(tài)多葉準(zhǔn)直器（Multi‐Leaf Collimator，MLC）葉片位置和5.13～15的機(jī)架、光欄和治療床同心度的測(cè)試方法本身都有可能引進(jìn)誤差。如使用20 cm固體水體模會(huì)導(dǎo)致治療床面彎曲；束流懸停記錄會(huì)影響MLC日志文件的分析結(jié)果；使用膠片上狹長(zhǎng)條帶推測(cè)等中心會(huì)因?yàn)楣鈾陧?yè)位置帶來(lái)偏離。本研究因此對(duì)這三方面內(nèi)容作了一些更深入的測(cè)試：在光距尺測(cè)試中引入千分計(jì)測(cè)量因體模引起的床面彎曲并使結(jié)果達(dá)到亞毫米精度；對(duì)MLC動(dòng)態(tài)照射的日志文件Dynalogs進(jìn)行葉片位置誤差統(tǒng)計(jì)分析時(shí)將束流懸停記錄剔除統(tǒng)計(jì)會(huì)得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，但僅對(duì)葉片位置進(jìn)行誤差分析并不包含劑量因素，因此無(wú)法等效所需的通量[11‐15]，結(jié)果也沒(méi)有通量相關(guān)性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而目前主流的電子射野影像系統(tǒng)（Electronic Portal Imaging Device，EPID）劑量圖像能更精確、也更方便地給出MLC動(dòng)態(tài)照射誤差結(jié)果； EPID圖像系統(tǒng)在很多場(chǎng)景都顯示出比膠片更為優(yōu)越的性能，因此在機(jī)架、光欄和治療床等中心的試驗(yàn)中使用EPID取代膠片能得到性價(jià)比更好，更為準(zhǔn)確的結(jié)果[16‐18]，而使用 Winston‐Lutz 方法[19‐20]，能更提高結(jié)果的分辨率和精度。

本研究使用的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)這三項(xiàng)測(cè)試得到了一些與相關(guān)允許誤差值分辨率相匹配的結(jié)果，也希望這些結(jié)果對(duì)同行有參考借鑒作用，在進(jìn)行同類測(cè)試時(shí)改進(jìn)試驗(yàn)方法，得到更精確的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 光距尺指示準(zhǔn)確度測(cè)試中的床面負(fù)重影響

指南5.1.2中規(guī)定的試驗(yàn)方法是在機(jī)架0°，30 cm×30 cm的射野下觀察源皮距為100 cm時(shí)光距尺與前指針的讀數(shù)差異，然后在床面上放置20 cm厚的體模，觀察光距尺讀數(shù)與實(shí)際值的偏差；并在20 cm厚體模距為100 cm時(shí)比較移去體模前后的光距尺讀數(shù)與實(shí)際值的偏差。性能要求誤差≤2 mm，頻度為日檢。

放療常用的固體水體模的大小為30 cm×30 cm，20 cm厚的體?？傊亓考s為18 kg。床面負(fù)重后彎曲會(huì)影響到上述測(cè)量結(jié)果，指南沒(méi)有考慮這個(gè)影響引進(jìn)的誤差。常用的床面彎曲測(cè)量方法為激光在直尺或卷尺上的投影，這種測(cè)量在毫米量級(jí)全靠估計(jì)，分辨率與允許誤差基本上重合。我們?cè)诖裁嬗诘戎行穆云碌奈恢帽容^用鋼尺和千分計(jì)測(cè)量20 cm體模負(fù)重對(duì)床面的位置影響。采用鋼條尺測(cè)量時(shí)，我們將其固定于一立方小體模上，床高變化用計(jì)算激光線在鋼條尺上的投影位置差得到（圖1a）；采用千分尺測(cè)量時(shí)，將千分尺固定于加速器床面上，調(diào)整千分尺探針使之與垂直激光線重合并頂住固定于機(jī)頭上的照射孔，然后記錄移去體模前后探針的讀數(shù)變化（圖1b）。

圖1 治療床面彎曲測(cè)量裝置

1.2 MLC葉片到位準(zhǔn)確度

指南的5.11和5.12涉及MLC葉片在Step & Shoot和Sliding Windows（SS和SW，下同）調(diào)強(qiáng)治療時(shí)的葉片位置誤差統(tǒng)計(jì)要求。葉片的動(dòng)態(tài)的性能檢測(cè)采用MLC系統(tǒng)的日志文件，要求葉片位置的均方根誤差不超過(guò)1.5 mm，95%的誤差計(jì)數(shù)不超過(guò)1.5 mm。

對(duì)SS和SW照射過(guò)程中MLC系統(tǒng)生成的Dynalogys日志文件使用瓦里安的Dynalogs Viewer（以下簡(jiǎn)稱DV）和Argus兩款軟件進(jìn)行葉片位置誤差均方根分析。Dynalogys文件中有25000條記錄機(jī)器量百分比、出束狀態(tài)和120個(gè)MLC葉片預(yù)期位置和實(shí)際位置的信息。在DV分析中用戶沒(méi)有任何參數(shù)可調(diào)，但Argus軟件可以區(qū)別SS照射中葉片在子野間的運(yùn)動(dòng)（Transition points）和SW中出束與懸停（如超過(guò)15 cm野寬時(shí)MLC葉片基座需要暫停束流運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)位置間的狀態(tài) ‐ Regardless of beam state / while beam on only）。除了對(duì)Dynalogys文件采用不同的軟件分析之外，我們還在記錄Dynalogs日志文件的同時(shí)對(duì)調(diào)強(qiáng)射野進(jìn)行了EPID劑量學(xué)圖像采集，并與預(yù)測(cè)圖像進(jìn)行g(shù)分析。

1.3 機(jī)架、光欄和治療床的同心度

指南的5.13、5.14和5.16是機(jī)架、光欄和治療床的同心度測(cè)試，規(guī)定的測(cè)量方法是使用不同的角度下的狹長(zhǎng)野照射等中心位置上的膠片，然后分析膠片上各射野黑度中心的交點(diǎn)分布范圍。

本院沒(méi)有膠片黑度分析系統(tǒng)，所以采用EPID平板進(jìn)行Winston‐Lutz方法檢測(cè)（圖2）。測(cè)試在加速器主光欄形成的3 cm×3 cm的方野和由f 10 mm SRS照射孔形成的圓野下進(jìn)行。采集圖像時(shí)，先安裝SRS照射孔，再在燈光野下旋轉(zhuǎn)機(jī)架和光欄細(xì)調(diào)小球的位置使小球周圍的光環(huán)對(duì)稱，然后用EPID在13個(gè)預(yù)設(shè)的機(jī)架、光欄和治療床角度組合位置采集圖像。圖像采集完畢后維持小球的位置不動(dòng)，取下照射孔再用3 cm×3 cm的方野作同樣的圖像采集。所有的圖像導(dǎo)入Mobius DoseLab中的Winston‐Lutz模塊自動(dòng)尋找射野中心和小球中心后作同心度分析。

圖2 Winston‐Lutz測(cè)試裝置

2 結(jié)果

2.1 床面負(fù)重影響

用鋼條尺測(cè)得的治療床前端在等中心附近有/無(wú)20 cm體模負(fù)重情況下的床面高度變化在1.0～1.5 mm之間；用千分尺在同樣條件下測(cè)得的床面高度變化為（1.42±0.03） mm。

2.2 MLC日志文件分析結(jié)果

調(diào)強(qiáng)照射野的MLC Dynalogs日志文件分析結(jié)果如表1所示。結(jié)果顯示，對(duì)所有的SS射野，剔除Beam‐hold狀態(tài)的Argus葉片均方根誤差均為0.01 mm，說(shuō)明這是一個(gè)葉片到位精度非常好的投照。但如果按DV將所有數(shù)據(jù)列入統(tǒng)計(jì)，葉片的均方根誤差為1.095±0.695 mm，上限超過(guò)了指南誤差標(biāo)準(zhǔn)。將DV和Argus統(tǒng)計(jì)得到的葉片位置均方根偏差與EPID劑量影像的不通過(guò)率[1‐g (3%，2 mm) ]一起輸入SPSS 24.0作Spearman秩相關(guān)分析后的結(jié)果如表2所示，由于它們的P值都遠(yuǎn)大于0.05，說(shuō)明葉片位置均方差與通過(guò)率之間沒(méi)有相關(guān)性。

表1 MLC Dynalogys分析結(jié)果

表2 葉片均方根偏離與通量評(píng)估相關(guān)性分析

2.3 光欄射野與SRS照射孔射野對(duì)Winston-Lutz結(jié)果影響

圖3是Mobius DoseLab的Winston‐Lutz模塊在機(jī)架、光欄和治療床均為0°影像的分析結(jié)果，圖3a是3 cm×3 cm方野的影像，圖3b是f10 mm SRS 照射孔的圖像。在有/無(wú)SRS照射孔的情況下采集的13個(gè)角度組合圖像分析結(jié)果如表3所示。表4是將這些圖像結(jié)果按機(jī)架、光欄、治療床和三者組成的系統(tǒng)總體結(jié)果。

表3 Winston‐Lutz測(cè)試圖像分析結(jié)果

表4 機(jī)架、光欄、治療床與系統(tǒng)的總偏離

圖3 機(jī)架270°、光欄0°和治療床0°時(shí)的Winston‐Lutz圖像及分析結(jié)果

3 討論

實(shí)施SRS/SBRT等精確治療的加速器，使用本身線寬為1 mm左右的激光投影直尺或坐標(biāo)紙作測(cè)量，其分辨率和1 mm的允許誤差標(biāo)準(zhǔn)是不匹配的。在加速器質(zhì)控測(cè)量中引入精度更高的千分尺能將測(cè)量分辨率提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并使結(jié)果更可靠，讀數(shù)更方便。

鋼條尺確認(rèn)了引入20 cm體模使床面彎曲，千分尺將彎曲幅度定量到1.42 mm，占該項(xiàng)質(zhì)控測(cè)量允許誤差的70%左右。指南本意是光距尺需確保等中心±20 cm范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性，并且消除治療床上下運(yùn)動(dòng)20 cm帶來(lái)的誤差。但體模本身帶來(lái)床面負(fù)重彎曲的新誤差，且幅度可達(dá)允許值的70%，因此對(duì)“20 cm體?！钡闹亓拷缍〞?huì)在很大程度上影響光距尺準(zhǔn)確性的結(jié)果。另外，在兩個(gè)床面高度位置上搬動(dòng)體模，在晨檢中也比較耗時(shí)。

質(zhì)控檢測(cè)項(xiàng)目的頻度，應(yīng)該按照該項(xiàng)目在日程治療中使用的概率和其失效帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)程度來(lái)評(píng)估[15‐16]。適形、調(diào)強(qiáng)和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)及圖像引導(dǎo)在目前放射治療中的使用越來(lái)越廣泛，病人的位置的誤差主要取決于機(jī)房激光系統(tǒng)和由影像系統(tǒng)及后處理軟件的精度。有些加速器，如瓦里安新一代的Halcyon[21]，完全采用激光擺位和圖像驗(yàn)證而不再配置光距尺。光距尺目前主要用于電子線照射，治療距離一般在97～105 cm之間（過(guò)短會(huì)發(fā)生限光筒碰撞病人，過(guò)長(zhǎng)則引起電子線劑量計(jì)算算法失效），這個(gè)距離區(qū)間完全落在前指針標(biāo)桿的范圍內(nèi)。因此對(duì)光距尺的日檢，每天評(píng)估一下等中心點(diǎn)附近的誤差即可。對(duì)用于IMRT/VMAT的加速器，應(yīng)該更加關(guān)注與激光燈系統(tǒng)和圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的精度和分辨率，而對(duì)需要用于SRS/SBRT的加速器，除了激光系統(tǒng)，特別是圖像引導(dǎo)系統(tǒng)需要有更高的精度之外，在檢測(cè)頻度上也許還應(yīng)該加上每次SRS/SBRT治療實(shí)施前。

從調(diào)強(qiáng)治療的MLC Dynalogys文件分析結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，使用剔除SS束流懸停數(shù)據(jù)的Argus軟件得到的結(jié)果總是好于包含全部數(shù)據(jù)的DV結(jié)果。這是因?yàn)樵贒ynalogys中所有的葉片位置“預(yù)期值”都代表了一個(gè)動(dòng)態(tài)投照的控制點(diǎn)或者是控制點(diǎn)間的內(nèi)插。而Dynalogys中的“實(shí)際值”則可能是在SS中兩個(gè)子野切換過(guò)程中的葉片位置，或者是SW照射時(shí)需要葉片基座運(yùn)動(dòng)時(shí)束流處于懸停時(shí)葉片的過(guò)渡狀態(tài)位置，它們的共同特點(diǎn)是“實(shí)際值”不在“預(yù)期”位置上，但這些時(shí)刻沒(méi)有束流，實(shí)際上也沒(méi)有劑量影響，相應(yīng)的射野劑量圖像的g通過(guò)率很高，說(shuō)明雖然有些葉片位置誤差比較大，但由于沒(méi)有束流，這些位置誤差并不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的劑量誤差。此外，盡管這些統(tǒng)計(jì)結(jié)果均在誤差允許標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，但是其中有一個(gè)野（Step & Shoot LF_2）的g通過(guò)率還是低于95%的標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)性分析也說(shuō)明葉片位置均方差與通量通過(guò)率的關(guān)系并不簡(jiǎn)單相關(guān)。

一般廠商提供的葉片分析內(nèi)含軟件，如瓦里安的DV，主要是用于MLC性能分析。但不同的軟件，不同的設(shè)置，得到的結(jié)果也不同。AAPM TG‐142[4]報(bào)告中這個(gè)誤差的上限是0.35 cm，指南改到了0.15 cm，可能帶來(lái)更多的MLC被顯示“超標(biāo)”，但實(shí)際上這些超標(biāo)很可能沒(méi)有劑量學(xué)的影響。

所以對(duì)MLC動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試更為可靠的方法應(yīng)該是劑量圖像測(cè)試，如Picket Fence通量是反映劑量和位置關(guān)系較好的測(cè)試模式，采用比一般病人計(jì)劃驗(yàn)證更為嚴(yán)格的參數(shù)值[如g(2%,1 mm)]能更準(zhǔn)確地評(píng)估MLC動(dòng)態(tài)照射時(shí)的劑量、位置準(zhǔn)確性[7,13,19,22]。

容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)現(xiàn)在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此MLC質(zhì)控還需要增加MLC在不同的機(jī)架角、角速度和劑量率組合下的性能。廠商提供的VMAT質(zhì)控計(jì)劃及評(píng)價(jià)指標(biāo)，或者用戶自定的基準(zhǔn)計(jì)劃也應(yīng)該作為加速器定期質(zhì)控的內(nèi)容。

Winston‐Lutz 試驗(yàn)過(guò)去多用于SRS/SBRT場(chǎng)合，在加速器質(zhì)控年檢中使用鮮有報(bào)道，但是對(duì)需要進(jìn)行SRS/SBRT照射的加速器，膠片條帶方法顯得難以保證與1 mm允許誤差匹配的測(cè)量分辨率，使用Winston‐Lutz測(cè)試，可以將使這個(gè)結(jié)果精度提升到亞毫米量級(jí)。

從使用3 cm×3 cm的射野和f 10 mm的SRS照射孔成像并進(jìn)行Winston‐Lutz分析的結(jié)果中看到，盡管小鋼球位于空間同一位置，但是從使用主光欄方野和從SRS照射孔圓野中得到的機(jī)架、光欄和治療床的同心度結(jié)果卻相差了1倍多。按Winston‐Lutz原理[13,23‐24]，分析結(jié)果中的“偏離”指的是射野中心與鋼球中心的差距。射野中心的是根據(jù)影像上射野灰度邊緣推斷的，鋼球中心則是圖像中圓形低灰度區(qū)域的中心。在13個(gè)機(jī)架、光欄和治療床角度組合的3 cm×3 cm的方野中，射野影像并不總是呈正方形，這可能是主光欄的位置隨機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)因重力影像位置發(fā)生偏離，或者光欄頁(yè)位置定標(biāo)在小野時(shí)有些偏離所致，并被程序模塊解讀為“射線軸”的偏離。光欄頁(yè)位置因重力引起的偏離，實(shí)際上會(huì)在使用對(duì)膠片時(shí)影響對(duì)黑度中心的判定，在射野中心推斷上引入誤差。而使用SRS照射孔，由于照射孔與機(jī)頭緊密固定，不存在類似光欄頁(yè)位置的誤差問(wèn)題。

解讀Winston‐Lutz結(jié)果需要重新認(rèn)識(shí)“等中心”的意義，但包括AAPM TG‐142等報(bào)告在內(nèi)的很多文獻(xiàn)在涉及加速器的等中心的描述時(shí)都有些語(yǔ)焉不詳[23]。反過(guò)來(lái)，等中心的尋找并確立一個(gè)日常描述體系是加速器數(shù)據(jù)采集和調(diào)試的前提[5]。過(guò)去，等中心被認(rèn)為是加速器機(jī)架轉(zhuǎn)軸和光欄轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，而且這兩根轉(zhuǎn)軸的相互垂直是不言而喻的。但如果從1.0 mm精度的SRS/SBRT尺度上看，它們是否一定相交并相互垂直是有待驗(yàn)證的[20,23]。 此外，為了達(dá)到1.0 mm的精度，測(cè)量上應(yīng)該如何來(lái)適配并且確保亞毫米的分辨率和置信度？按指南推薦使用膠片條帶的方法，在照射膠片之前似乎還需要解決如何準(zhǔn)確將膠片置于這個(gè)“等中心點(diǎn)”參考系和如何關(guān)聯(lián)這三張膠片上的等中心問(wèn)題。顯然，稍有不慎，結(jié)果就會(huì)突破1.0 mm的誤差范圍。

4 結(jié)論

本文對(duì)NCC/T‐RT001‐2019指南中光距尺、動(dòng)態(tài)MLC葉片位置誤差和機(jī)架光欄治療床同心度的試驗(yàn)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和分析，結(jié)果表明體模在光距尺的檢測(cè)中帶來(lái)額外的床面彎曲誤差；從MLC的日志文件中統(tǒng)計(jì)的葉片位置均方根偏離與通量通過(guò)率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的相關(guān)性；膠片法測(cè)量機(jī)架、光欄和治療床等中心也會(huì)因光欄位置偏離影響結(jié)果。進(jìn)一步，參照國(guó)外同類指南從質(zhì)量控制到質(zhì)量保證再到質(zhì)量管理的演變，本文建議指南的再版也許應(yīng)該更加著重于提供原則指導(dǎo)和誤差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而把為達(dá)到質(zhì)量要求的具體測(cè)量細(xì)節(jié)交給各單位質(zhì)量管理小組根據(jù)本地條件因地制宜決定。