基于Perfexion型γ刀的剂量学指标测试*

胡传朋 翟贺争 崔 明 程晓军 魏坤杰 李永兴

[文章编号] 1672-8270(2015)09-0024-04 [中图分类号] R144 [文献标识码] A

基于Perfexion型γ刀的剂量学指标测试*

胡传朋①翟贺争②*崔 明②程晓军①魏坤杰①李永兴①

[文章编号] 1672-8270(2015)09-0024-04 [中图分类号] R144 [文献标识码] A

目的：建立新型Perfexion型γ刀剂量学指标测试方法，评价其应用于质量控制的可行性。方法：依据国家卫生和行业标准的推荐方法，对Perfexion型γ刀的焦斑偏差、中心剂量率、照射野输出因子、射野尺寸、射野半影及剂量偏差等剂量学指标进行检测，并将检测结果与厂商工程师验收测试的结果进行比较。结果：该γ刀的焦斑偏差为0.42 mm，3种准直器的中心剂量率均＞2.5 Gy/min，照射野输出因子均＞0.8，射野尺寸或射野半影与厂商标称值最大偏差分别为1.3 mm和1.5 mm，实际剂量与计划剂量相对偏差为2.6%。结论：建立起的Perfexion型γ刀剂量学检测方法具有良好的适用性，为γ刀的质量控制检测奠定了基础。

γ刀；剂量学指标；胶片刻度；质量控制

[First-author’s address] Henan Institute of Occupational Medicine, Zhengzhou 450052, China.

γ射线立体定向外科治疗系统(γ刀)是由多枚60Co放射源产生的γ射线进行一次性大剂量地聚焦照射肿瘤靶区，周围组织不受影响，从而达到治疗肿瘤的目的[1]。γ刀应用于临床放射治疗以来，在肺癌、肝癌及头部肿瘤中取得了良好的效果[2-7]。随着γ刀技术的改进，国内安装的医科达Perfexion型γ刀应用逐渐增多，因此对其质量控制显得尤为重要。为了提高治愈率，切实保证肿瘤患者的生命质量，对γ刀质量控制及剂量学指标的检测提出了更高的要求。

γ刀剂量学指标在国内卫生标准和行业标准中已有明确要求，主要包括焦斑偏差、中心剂量率、准直器输出因子、辐射野尺寸、辐射野半影及剂量偏差等[8-9]。目前，国内具有卫生计生委放射卫生技术服务甲级资质的机构具备γ刀的检测资质，但不同类型的设备检测方法存在一定的差异，对测试的技术水平要求较高。为此，本研究应用目前医疗机构、科研单位容易获得的材料，结合Perfexion型γ刀的结构特点，对其剂量学指标进行测试，旨在为技术服务机构的检测提供方法，为国家相关标准的更新打下基础。

1 材料与方法

1.1 测试对象

瑞典医科达Perfexion型γ刀，主要由内置钴源的中央体、内置直径分别为4mm、8mm和16mm的3种准直器、治疗床、控制台以及治疗计划系统组成。196个60Co源分布于中央体内，呈半截球形，每个源体长20mm，直径为1mm。2014年8月初装源活度为1.92×1014Bq(5188 Ci)，16mm直径准直器中心剂量率为3.3Gy/min。

1.2 实验器材

实验器材采用：①医科达的焦斑测量架、球形模体及支架；②美国生产的免冲洗胶片EBT3；③Epson V750扫描仪；④国产Fastviewing胶片分析软件；⑤PTW放射治疗剂量仪及TW31014 0.015cm3电离室；⑥温度计及气压表。所有计量器具均在中国计量科学研究院及中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所进行检定或校准，且均在使用期限内。

1.3 实验检测指标

根据国家相关标准[8-9]及研究方法[10]，主要检测指标和步骤如下。

(1)胶片刻度。在中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所国家二级标准剂量学实验室60Co远距离治疗机下进行胶片刻度，经过现场标准剂量仪的测量和计算，确定吸收剂量。将EBT3胶片裁剪为6个3.0cm×3.0cm规格大小，置于0.5cm固体水下分别照射0cGy、65.08cGy、114.99cGy、164.90cGy、214.81cGy、264.72cGy及314.62cGy，经过扫描仪和胶片分析软件的黑度值读取，得到剂量与胶片黑度值的响应曲线(如图1所示)。

(2)焦斑偏差。γ射线聚焦的斑点中心与γ刀几何中心的距离即为焦斑偏差，将1.5cm×2.0cm规格的胶片装入焦斑测量架的暗盒中，并记录坐标方向，借助暗盒上的顶针将胶片上扎出标志点，即为几何中心。将测量架固定在γ刀治疗床质量控制立体定向位置，旋转固定旋钮，分别将胶片平面置于X-Z和Y-Z测量平面。开启治疗计划系统，将焦斑测量架送入治疗位置，并选用直径4mm准直器进行照射(300cGy)。照射结束后使用胶片扫描仪对2个胶片采用专业模式采集图像(如图2所示)。

(3)中心剂量率及辐射野输出因子。采用治疗床上的定位架固定球型模体，将0.015cm3的电离室置于球模的电离室专用插板中心，保证在照射时电离室有效测量中心与焦斑中心处于同一位置，然后连接放射治疗剂量仪，经温度气压修正后选择剂量测量模式，并定时测量60 s。开启治疗计划系统，将治疗床送至计划照射位置，分别选择3种直径的准直器进行照射，测量3次求平均值。3种辐射野的输出因子均采用直径16mm准直器测量结果归一。

(4)辐射野尺寸及辐射野半影。将10.0cm×9.0cm规格的胶片装入球模暗盒内，然后将暗盒插入专用球型模体中，分别使胶片处于Y-Z和X-Z面。将球模送入预定照射位置，开启治疗计划系统，分别选用3种直径的准直器进行照射，并设定吸收剂量均为300cGy。照射结束后，使用胶片扫描仪对2个胶片采用专业模式采集图像，不同尺寸射野的扫描图像如图3所示。

图3 不同直径准直器的辐射野示图

(5)剂量偏差。经过治疗计划系统对球型模体质能吸收系数修正后，在几何中心处建立直径为16mm准直器的治疗计划，选择治疗计划剂量为10Gy，计算出照射时间。将0.015cm3的电离室置于球模中心插板中，保证在照射时电离室有效测量中心与焦斑中心处于同一位置，开启治疗计划系统进行照射，温度气压修正后得到测量结果，重复测量3次。

2 结果

2.1 焦斑偏差

本研究使用扫描仪在专业模式下对胶片统一扫描，并设定统一的参数。首先采用软件分析系统对直径4mm准直器的2个图像进行分析，经过几何中心处拉出一条剂量曲线。处理过针孔点的剂量分布曲线，得到X轴、Y轴及Z轴(2个)焦斑的偏差分别为0.21mm、0.24mm、0.30mm及0.26mm，对Z轴的偏差求平均值后三者的几何均数为0.42mm(如图4所示)。

2.2 中心剂量率及辐射野输出因子

开启照射系统后3种直径的准直器的中心剂量率和照射野输出因子测量结果显示，3种直径准直器处的中心剂量率均＞2.5Gy/min，4mm准直器的照射野输出因子最小且＞0.8(见表1)。

图4 焦斑偏差分析图

表1 γ刀的中心剂量率及输出因子

2.3 辐射野尺寸及辐射野半影

根据辐射剂量学的要求，辐射野边界由50%等剂量曲线确定，而辐射野半影是贯穿射野中心的剂量曲线中80%Dmax剂量点至20%Dmax剂量点对应的宽度。采用分析软件对3种准直器的X轴、Y轴及Z轴3个坐标轴平面的辐射野半宽度和半影进行分析，并与厂家给出的标称值进行比较，结果显示，4mm、8mm和16mm的准直器的辐射野尺寸与标称值最大偏差分别为0.4mm、1.1mm和1.3mm，半影宽与标称值最大偏差分别为0.6mm、0.8mm和1.5mm，见表2、表3。

2.4 剂量偏差

直径16mm准直器的治疗模式下的计划剂量为10Gy，采用0.015cm3的电离室和剂量仪测量3次，结果分别为10.26Gy、10.25Gy和10.27Gy，则剂量偏差为2.6%。

3 讨论

放射治疗是肿瘤三大治疗手段之一，γ刀中心剂量最大，剂量向边缘延伸逐渐减少，对肿瘤具有良好的治疗效果，应用前景广阔。近年发展起来的体部伽玛刀、陀螺刀及超级伽玛刀等，扩大了全国肿瘤放射治疗的应用范围[11-14]。未来国产60Co源的研发成功，将会是一场伽玛刀的革命。然而，γ刀结构复杂，正常运行受到各方面因素的影响，更关系到患者和放射工作人员的生命健康。因此，完善γ刀的质量控制剂量学指标的检测内容和步骤具有非常重要的意义。

检测γ刀剂量学指标均需要使用剂量计，而选择合适的剂量计(如胶片)，并熟悉剂量计的工作原理和自身特性，不仅需要大量的实践经验和知识积累，还需要进一步的数据分析。在测试之前在标准剂量学实验室刻度胶片是一项特别重要的工作，直接影响到胶片剂量计的定量和定性测量。此次测试的焦斑偏差结果为0.42mm，而厂家工程师标定的结果则是0.32mm，分析产生差异的可能原因与治疗床的到位精度、焦斑测量架摆位重复性、几何坐标中心定位及胶片分析软件分辨率等因素有关，国内已有学者专门对等中心精度进行了研究[15]。早期应用于肿瘤治疗的是头部γ刀，对焦斑中心的定位要求精度更高，而目前γ刀逐渐发展到全身，提示设备厂商、工程师及技术人员仍应侧重射线聚焦位置的准确定位。

表2 辐射野尺寸的测量结果(mm)

表3 辐射野半影测量结果

放射治疗物理师根据肿瘤靶区做治疗计划时，选择不同直径准直器来确定靶区剂量，对应准直器的射野尺寸和半影是否符合给定的标称值，关系到实际给予患者肿瘤的剂量。而目前的国家卫生标准中并未体现对直径16mm的准直器进行边界约束值，在此需要用差值的方法并结合射野50%等剂量曲线拟合出射野尺寸的大小。因此，国家质量控制检测规范中应全面的反映出γ刀的射野尺寸要求，以便满足国家诊疗管理规定的要求。

γ刀作为精确放射治疗的代表，既要位置精确也要剂量准确。本研究实验中对其计划剂量和实际测量剂量的偏差为2.6%，能够满足临床5%的要求。但是，不同患者的靶区体积不一致，治疗时有时会选用不同的准直器，且有时也选择小剂量进行照射，可见靶区实际吸收剂量的准确度同样是放射治疗质量控制要求的重点。

4 结语

针对Perfexion新型γ刀的剂量学指标测试方法具有操作性和实用性，能够满足目前医疗设备质量控制的要求。此外，建立我国γ刀质量控制检测方法，医疗机构做好日常剂量学指标测试、完善诊疗设备监管均具有重要的现实意义。

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Tests on the dosimetry indicators of Perfexion gamma knife/HU Chuan-peng, ZHAI Hezheng, CUI Ming, et al// China Medical Equipment,2015,12(9)∶24-27.

Objective∶ To establish a new type of Perfexion gamma knife dosimetry indicators testing methods, and evaluate the feasibility of its application in quality control. Methods∶According to recommendations of national health standards, including irradiation focal spot deviation, central dose rate deviation, the radiation field output factor, the field size of the beam, beam penumbra and dose deviation dosimetry indicators of same tests were implemented. The test results were compared with the results of manufacturer engineer test. Results∶ The focal spot deviation is 0.42 mm, the center dose rate of the three kinds of collimator is＞2.5 Gy/min, the radiation field output factor is＞0.8, the maximum deviations between beam size or beam penumbra and factory nominal value were 1.3 mm and 1.5 mm respectively, and the deviation between the actual dose and planning dose is 2.6%. Conclusion∶ The established methods were efficient applied in gamma knife tests and lay down solid foundation experiment for quality control.

Gamma knife; Quality control; Dosimetric indicator; Film calibration

胡传朋,男,(1979- ),本科学历，主管医师。河南省职业病防治研究院，从事放射诊疗设备的质量控制检测与诊疗建设项目的放射防护评价工作。

2015-04-22

卫生行业科研专项(201002009)“辐射危害控制与核辐射卫生应急处置关键技术研究及其应用”；中国医学科学院放射医学研究所基金(所开1540)“螺旋断层放射治疗剂量验证方法及配套模体研究”；协和青年科研基金(3332015101)“调强放疗在临床精确放疗质量控制应用中的关键技术研究”

①河南省职业病防治研究院 河南 郑州 450052

②中国医学科学院放射医学研究所 天津 300192

*通讯作者：hongluobozhai@126.com

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.09.008