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医用直线加速器设备经过几十年的发展，结构越来越复杂，通常配置图像引导系统及六维床等附属部件。质量控制和保证工作越来越重要[1-2]，一方面，临床应用对精准度的要求越来越高，如容积旋转调强（Volumetric Modulated Arc Therapy，VMAT）、立体定向放射外科（Stereotactic Radiosurgery，SRS）和体部立体定向放射治疗（Stereotactic Body Radiotherapy，SBRT）等；另一方面，设备运动磨损老化、故障维修及环境因素等均会使机器机械精度变差，可能对放射治疗产生重要影响，甚至导致治疗失败。因此，加速器设备必须在机械参数和剂量输出稳定性和精准性方面得到保证，每天对直线加速器进行检测是放疗治疗质量保证的重要任务。

晨检仪是目前常用的一种检测直线加速器基本剂量学参数的质控设备[3]，如二维矩阵探测器（PTW、IBA和Sunnulear等公司产品），另外模体、胶片等也是常用的测量工具。日常质量控制检测的参数通常包括加速器的输出剂量、对称性、平坦度、光野一致性、射线质等主要的技术指标[4]。目前常用的晨检仪器还无法检测加速器的重要机械参数指标如图像引导系统或六维床的运动精准度等。Machine Performance Check（MPC）是集成于VitalBeam加速器系统的日检质量控制软件，通过电子射野影像系统（Electronic Portal Imaging Device，EPID）获取数据检测机械及剂量输出等机器性能参数，确保在系统要求的精准度范围内运行。

我院自2018年10月开始使用瓦里安VitalBeam直线加速器，至今已运行近一年半时间，本文利用该方法对加速器系统进行了16个月的日常质量保证检测，通过分析各项参数的变化趋势来评估VitalBeam加速器机械参数及6 MV光子束剂量输出的稳定性。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

性能检测系统由MPC软件、MV及kV成像系统、模体及托架共三部分构成。检测系统的坐标、运动与刻度等均遵循国际标准IEC61217[5]。该软件利用EPID可快速检测直线加速器所有档位光子线和电子线的剂量输出特性和机械特性（通过6 MV线档位检测）。

1.2 测量方法

每天治疗前或进行维修维护之后进行检测，或开展SRS及SBRT治疗前进行重复检测。首先将IsoCal模体和托架放置在治疗床特定位置，首次检测需要用激光线对模体进行精确摆位，并将初始值反馈存储到检测系统，需要说明的是，床的初始位置不是默认为零，仅为减少后续检测的摆位工作，精度同后续结果没有直接关系。之后的检测将默认该位置为初始检测位置，不用再移动床利用激光灯对模体进行摆位。然后，在操作台进入MPC模式，通过采集不同位置（如机架、机头及床等）的MV和kV图像，自动分析检测设备若干关键指标是否满足参数标准。

等中心的检测包括等中心大小、MV探测板投影偏移及kV探测板投影偏移三个参数。在放射治疗设备中，各种运动的基准轴线围绕一个公共中心点运动，射束轴从以此点为中心的最小球体内通过，此点即为等中心，而球体的最大直径即是等中心大小。等中心理论上仅是一个点，实际治疗中射束轴随机架旋转略有变化，MPC将机架旋转一周，分别在八个角度(0、45°、90°、135°、180°、225°、270°及 315°)，每个角度采集两次（准直器90°和270°）共采集十六次的射束中心所集聚区域的中心作为等中心，等中心到射束中心的最大值即为等中心大小。MPC将兆/千伏探测板投影偏移定义为等中心在探测板上的投影到探测板中心之间的最大值，即八个机架角度采集获取的射束中心到探测板中心的最大值，反映了等中心和探测板中心的一致性。

准直器的检测均在0机架利用静态射野测试。不同多叶准直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）叶片呈梳状图案，测试每个叶片末端（最大剂量效应梯度位置）到中心线（通过MLC旋转中心且垂直于叶片边缘）的距离作为叶片的偏移大小。分别检测MLC在五个不同旋转角度（45°、90°、270°、305°及360°）和实际旋转角度（沿着叶片边缘观察）的差异作为旋转偏移。钨门边缘（最大剂量效应梯度位置）到中心线的距离偏移作为钨门的偏移大小。

机架主要检测绝对偏移和相对偏移两个参数，绝对偏移定义为在机架0时，射束中心轴和床水平的垂直线的一致性，MPC通过评估模体相对于等中心在侧向或纵向的偏移来检测。相对偏移在八个不同的机架角度（同上）获取模体图像，计算理论值和实际机架角度之间的最大偏移值。

床的检测通过探测模体位置检测床在侧向+5 cm、纵向-5 cm、升降 +15 cm，公转-10°、Pitch+3°及 Roll-3°范围内六个维度运动的精准度，旋转位置偏移为床公转时床旋转中心和等中心的偏移。

剂量输出稳定性检测时，钨门野打开18 cm×18 cm大小获取图像，评估图像区域大小仅为中心13.3 cm×13.3 cm区域，可减少钨门位置误差等因素影响。输出稳定性评估在特定时间内的探测板评估图像区域剂量效应变化大小。检测一致性变化时，MPC首先进行高频滤波，再计算图像区域探测板像素最高和最低剂量效应之比的变化大小，即评估最坏的情形。该值反映了靶位置、滤波系统及射束伺服系统的变化大小。从计算原理来说，MPC和二维矩阵质控设备探测的对称性、均整度等不同[4]，该参数更严格。中心位移通过探测钨门的边缘来计算成像中心位置的变化，该值综合反映了射束伺服、准直器及兆伏成像系统的准确性。

完成检测后的测量结果和系统阈值进行自动比较，如果某一项指标超出要求范围，软件会以红叉显示检测不通过，具体内容可双击检测项目后点击查看。质控人员根据具体情况做出加速器参数相应的调整、重新检测或者测量通过的决定。

2 结果

机械检测包括等中心、准直器、机架及治疗床的精准度等，剂量检测包括输出稳定性、一致性变化及中心位移三个参数的精准度。检测项目明细、检测偏移最大值（16个月）及阈值，见表1。

2.1 等中心

检测结果如图1所示，等中心大小<0.3 mm、MV探测板投影偏移<0.3 mm及kV探测板投影偏移<0.3 mm，MV探测板投影偏移波动稍大，但偏移幅度很小，总体稳定性良好。

2.2 准直器

检测结果如图2所示，MLC叶片最大偏移为-0.8 mm，钨门X1及X2最大偏移分别为+0.9 mm及+0.5 mm，钨门Y1及Y2分别为-1.9 mm及+0.5 mm，分别低于阈值1 mm和2 mm，准直器旋转偏移波动稍大，最大值为+0.4°；图2c中的a处及图2f中的b处波动变化为更换Y1马达、校准准直器前后的变化。

2.3 机架

绝对及相对最大偏移分别为-0.1°和+0.1°，偏移值较小，稳定性良好（表1）。

2.4 床

床纵向、侧向、升降、Pitch、Roll及公转的最大偏移分别为+0.2 mm、±0.1 mm、-0.5 mm、+0.04°、-0.05°及-0.05°，旋转位置偏移最大值为+0.3 mm。床检测参数偏移值较小，稳定性良好（表 1）。

2.5 剂量稳定性

输出变化为-0.15%，一致性变化为+0.70%，中心位移为+0.1 mm，稳定性良好（表 1）。

3 讨论

实践表明，设备运动磨损老化、故障维修及环境等因素直接影响直线加速器机械参数精准度，等中心、射束系统、准直器等机械参数微小误差会对精准治疗的实施造成较大不确定性。同时实现对直线加速器关键机械参数和剂量输出稳定性的检测对确保精准放射治疗的疗效和安全性非常重要，在已发表的文献中，尚未发现关于加速器机械和剂量输出参数长期稳定性结果的报道。

MPC日常检测方法均通过EPID影像系统获取数据，该部件的性能直接影响结果的可靠性。较多文献研究结果均已表明EPID材料具有良好的剂量线性响应、测量重复性及长期稳定性，在加速器质量控制方面性能可靠[6-10]。作为一种典型固体探测器阵列，EPID探测板的每个探测器均有独立的能量响应系统，存在噪音、坏点和空间非均匀性等问题。为了确保检测结果的精确和可靠，临床应用前必须对EPID进行EPID像素缺陷等进行更新校准，并对EPID进行剂量刻度，即建立输出剂量与EPID的校准单位CU之间的关系，也即获取的均为射束剂量的相对量，Han等[11]对EPID剂量学特征和QA应用进行了研究，详述了这一过程。与MPC检测方法相似，Sun等[12]介绍了一种基于EPID和OBI的QA检测方法，对Truebeam加速器运行三个月的MLC位置误差及剂量输出稳定性进行了检测，并同电离室矩阵仪器结果进行了比较，结果表明了其有效性和可靠性。该方法平均用时15 min，MLC的位置偏差低于0.5 mm，剂量输出变化在±0.5%内。较多研究结果表明EPID像素剂量效应随时间衰减极小，可以忽略不计，其剂量效应变化主要反映了剂量输出特性的变化,兆伏探测板也被同时应用于治疗计划的剂量验证[13-14]。

加速器机械和剂量输出稳定性各检测参数虽相互独立，但对治疗的影响是系统性的，如等中心大小越大表明等中心误差越大，造成治疗位置和剂量偏差[15]，KV探测板投影偏移会影响影像引导的精准度造成治疗位置偏差[16]，叶片的偏移等会造成治疗位置和剂量偏差[17-18]。因此，对检测不通过的情况需认真分析原因并及时处理，重新检测指标正常后才可进行治疗。某些参数存在的偏差同时会受到生产工艺或安装条件等因素限制影响，如图2中钨门X1（图2a）和钨门Y1（图2c）的平均偏差5 mm，这类误差很难通过软件校准大幅度减小，通常通过稳定性来评价，以评估对治疗的影响和满足阈值精度要求为准。需要说明的是，有些参数受到EPID探测板位置及检测区域大小限制，MPC检测的通常只是中间部分的叶片；MLC的检测也是在静态条件下完成，同实际治疗时可能略有差异，如VMAT治疗，因此MPC检测不能代替治疗计划的剂量验证。

MPC检测方法无预热过程，在加速器准备好状态下，从摆放模体到检测完毕仅需4 min。大多数检测仪仅对剂量稳定性进行检测，缺少对等中心、准直器、机架和床运动等机械参数精准度的关注；而利用免冲洗胶片检测机械参数方法在检测后需要扫描胶片进行软件分析才能得到结果[19]，繁琐费时。综合以上分析，MPC主要有以下特点：①MPC检测机械及光子束剂量稳定性项目基本覆盖了加速器开展常规放射治疗、SRS及SBRT技术的关键机械及剂量输出指标要求；②MPC对剂量输出变化、一致性变化及中心位移等主要技术指标同对称性和均整度等指标相比要更加严格，基于基准值可实现对加速器剂量输出稳定性的监测；③可以帮助判断加速器硬件是否老化或者损坏。如果检测数据出现较大波动，表明加速器可能存在故障隐患；需要及时分析处理，必要时重新校准或更换不稳定部件。例如准直器检测中图2c可看出钨门Y1偏差较大，偶尔出现联锁报警，易造成马达工作电流偏大，形成故障隐患。因受到检测条件限制，MPC仅能作为一种快速的机械和剂量参数检测方法，不能取代剂量验证等QA方法。

16个月的日检结果显示，VitalBeam加速器关键机械及剂量输出参数具有良好的可靠性和稳定性，能够满足精准放疗临床需求。MPC是一种简单高效的加速器机械和剂量输出稳定性检测方法。

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MPC在VitalBeam加速器性能检测中的应用

引言