Axesse 加速器实施 VMAT 的主要性能测试重点

材料与方法
针对系统组成部分到针对系统过程测试，按照 由简单到复杂，检验 Ａｘｅｓｓｅ 系统实施 ＶＭＡＴ 的准确 性和可靠性。 针对系统组成部分测试包括剂量输出 稳定性测试和 ＭＬＣ 到位精度测试；针对系统过程测 试包括 ＶＭＡＴ 剂量率和机架速度调 制能力测试、 ＭＬＣ 速度和剂量率调制能力测试，以及针对患者的 剂量验证。
【 关键词】 直线加速器； 容积调强弧形治疗； 性能测试 基金项目：国家自然科学基金（ ８１０７１２３７） ；广东省影像引导治疗技术创新团队（ ２０１１Ｓ０１３）
Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ｏｆ Ａｘｅｓｓｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ａｒｃ ｔｈｅｒａｐｙ Ｙａｎｇ Ｒｕｉｊｉｅ，Ｚｈａｎｇ Ｘｉｌｅ， Ｘｉｅ Ｙａｏｑｉｎ，Ｗａｎｇ Ｊｕｎｊｉｅ
Ｆｕｎｄ ｐｒｏｇｒａｍ： Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （ ８１０７１２３７）； Ｉｍａｇｅ－Ｇｕｉｅｄ Ｔｈｅｒａｐｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅａｍ ｉｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ （２０１１Ｓ０１３）
度 ０畅７４ ｃｍ ／ｓ， 机 架 旋 转 速 度 ５畅８°／ｓ， 剂 量 率 ６００ ＭＵ ／ｍｉｎ，６ ＭＶ 射线固定机架角 ０°、９０°、１８０°、２７０° 照射，以及 １８０°旋转照射，比较旋转照射与固定机 架角照射剂量输出。
２．ＭＬＣ 到位精度 （１） 固定机架角照射和旋转照射 ＭＬＣ 到位精 度：使用 Ａｘｅｓｓｅ ＥＰＩＤ ｉＶｉｅｗＧＴ ３畅４０ 测试 ＭＬＣ 到位 精度。 应用 ｉＶｉｅｗＧＴ 前，使用 Ｂ－Ｂ 小球测试 ｉＶｉｅｗ ＧＴ 中心与辐射野等中心一致性。 将 Ｂ－Ｂ 小球置于 射野等中心处，机架 ０°、９０°、１８０°、２７０°照射得到 ４ 幅图像，分析图像中心与等中心偏差。 设计 ５ ｍｍ ＭＬＣ 叶片间隙、２ ｃｍ 步间距动态滑动形成 ２０ ｃｍ × ２６ ｃｍ 射野测试序列。 ６ ＭＶ 射线固定机架角 ０°、 ９０°、１８０°、２７０°，以及旋转照射，将射束强度图导出 到 Ｍａｔｌａｂ 软件进行定量分析，沿叶片运动方向分析 射束强度分布，比较固定机架角照射和旋转照射剂 量峰值点位置差异，测量 ＭＬＣ 到位精度。 （２） 人为引入误差测试 ＭＬＣ 到位精度：采用同 样方法，在 Ａ 侧叶片库第 ２０、３０ 对叶片增加 ０畅２、 ０畅３ ｍｍ 叶片间隙，第 ４０ 对叶片增加 ０畅５ ｍｍ 叶片间 隙，第 ６０ 对叶片引入 ０畅５ ｍｍ 位置偏移。 测试此方 法能肉眼观察到的小叶片位置差异，分析叶片位置 理论值与实际测量值间差异，测试在固定机架角照 射和旋转照射中叶片到位精度，分析固定机架角与 旋转照射剂量峰值点位置差异，比较旋转照射 ＭＬＣ 到位精度较固定机架角照射有无明显差异。 （３） ＭＬＣ 最大速度滑动时叶片到位精度：使用 ｉＶｉｅｗＧＴ，源到探测器距离 １００ ｃｍ，机架 ０°、６ ＭＶ Ｘ 射线、６００ ＭＵ ／ｍｉｎ 剂量率。 ＭＬＣ Ｂ 侧叶片以最大 速度 ３畅５ ｃｍ ／ｓ 从右侧靠近 Ａ 侧叶片，以及从左侧远 离 Ａ 侧叶片形成 ２０ ｃｍ×２０ ｃｍ 射野，将射束强度图 导出至 Ｍａｔｌａｂ 软件进行定量分析，通过分析两种情 况射束强度分布差异测试叶片位置一致性。 ３．ＶＭＡＴ 剂量率和机架速度测试：测试 ＶＭＡＴ 剂量率和机架速度调制准确性，本组包括 ７ 种不同 剂量率和机架速度组合的条形野照射，条形野宽 ２ ｃｍ，条形野间距 ２畅５ ｃｍ，条形野间 ＭＬＣ 运动速度 １畅０ ｃｍ ／ｓ，剂量率 ７５ ＭＵ ／ｍｉｎ。 条形野照射剂量率 和机架速度分别为 ６００ ＭＵ ／ｍｉｎ 和 ６°／ｓ。 给予不同 条形野相同剂量照射（６０ ＭＵ），将射束强度图导出 至 Ｍａｔｌａｂ 软件进行分析，将生成射束强度分布以开 放射野强度分布归一，以考虑射束平坦度和对称性 影响， 通 过 测 试 不 同 条 形 野 射 束 强 度 差 异 评 价 ＶＭＡＴ 变剂量率和机架速度调制准确性。
１．剂量输出稳定性测试 （１）非 旋 转 照 射 剂 量 输 出 稳 定 性 测 试： 使 用 ＣＣ１３ 电离室（ ＩＢＡ 公司，瑞典），源到探头距离 １００ ｃｍ，射野 １０ ｃｍ×１０ ｃｍ，固定野照射电离室。 短期剂 量输出稳定性测试应用 ６、１０ ＭＶ Ｘ 射线以 ３００ ＭＵ ／ ｍｉｎ 剂量率分别照射 ５０、１００、３００ ＭＵ 各 ３ 次，计算 单位机器跳数测量剂量差异。 不同剂量率剂量输出 稳定性测试，以 ３７ 、７５ 、１５０ 、３００、６００ ＭＵ ／ｍｉｎ 剂量 率分别照射 １００ ＭＵ 各 ３ 次，比较测量剂量差异。 小机器跳数剂量输出稳定性测试，以 ３００ ＭＵ ／ｍｉｎ 剂量率分别照射 ５ 、１０ 、２０ 、３０、５０ 、８０、１００ ＭＵ 各 ３ 次，比较单位 ＭＵ 测量剂量差异。 （ ２） 旋转照 射 剂 量 输 出 稳 定 性 测 试： 本 测 试 又 分固定 ＭＬＣ 旋转照射剂量输出稳定性测试和 ＭＬＣ 动态 滑 动 旋 转 照 射 剂 量 输 出 稳 定 性 测 试。 固 定 ＭＬＣ 旋转照射剂量输出稳定性测试使用 ＣＣ１３ 电离 室，源到探测器距离 １００ ｃｍ，射野 １０ ｃｍ×１０ ｃｍ，０° 固定机架角和 ３６０°旋转照射 １ ０００、３７ ＭＵ，剂量率 分别为 ６００、３７ ＭＵ ／ｍｉｎ。 比较固定机架角照射和旋 转照射剂量输出差异。 ＭＬＣ 动态滑动旋转照射剂 量输出稳定性测试使用 ＣＣ１３ 电离室（ 探测器垂直 叶片运动方向），源到探测器距离 １００ ｃｍ。 ＭＬＣ 叶 片间隙 １ ｃｍ 滑动形成 ２３ ｃｍ×１０ ｃｍ 照射野，ＭＬＣ 速
Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｏｎｃｏｌｏｇｙ， Ｔｈｉｒｄ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ （ Ｙａｎｇ ＲＪ， Ｚｈａｎｇ ＸＬ，Ｗａｎｇ ＪＪ）；Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （Ｘｉｅ ＹＱ） Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：Ｗａｎｇ Ｊｕｎｊｉｅ，Ｅｍａｉｌ：ｊｕｎｊｉｅｗａｎｇ４７＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ
·２６１·

和 ＭＬＣ 速度动态变化，实施技术复杂，临床应用前 需要详尽的系统性能测试［６－１０］ 。 Ａｘｅｓｓｅ 加速器（ 医 科达 ＡＢ，Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ，Ｓｗｅｄｅｎ） 配置新的 Ａｇｉｌｉｔｙ ＭＬＣ 系统，其机械结构与以往 ＭＬＣ 不同，包含 １６０ 个叶 片，每个叶片等中心投影宽度 ５ ｍｍ，叶片可以过中 心 １５ ｃｍ，形成插指状射野。 叶片标称最大速度 ３畅５ ｃｍ ／ｓ［１１－１２］ 。 相比于叶片等中心投影宽度 １０ ｍｍ 的 ＭＬＣｉ２，ＡｇｉｌｉｔｙＴＭ ＭＬＣ 能 改 善 复 杂 靶 区 ＩＭＲＴ 和 ＶＭＡＴ 计划剂量分布［１３］ 。 关于 Ａｘｅｓｓｅ 加速器实施 ＶＭＡＴ 的性能测试罕见报道，本研究探讨 Ａｘｅｓｓｅ 系 统实施 ＶＭＡＴ 的系统测试，重点测试 ＶＭＡＴ 剂量 率、机架速度和 ＭＬＣ 速度控制能力。
ＶＭＡＴ 作为一种新的放疗技术，目前已广泛应 用于临床。 ＶＭＡＴ 计划质量与固定机架角 ＩＭＲＴ 相
当或优于固定机架角 ＩＭＲＴ，其治疗机器跳数更少， 治疗时间更短［１－５］ 。 ＶＭＡＴ 过程中剂量率、机架速度
中华放射肿瘤学杂志 ２０１６ 年 ３ 月第 ２５ 卷第 ３ 期 Ｃｈｉｎ Ｊ Ｒａｄｉａｔ Ｏｎｃｏｌ，Ｍａｒｃｈ ２０１６，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３
·２６０·
中华放射肿瘤学杂志 ２０１６ 年 ３ 月第 ２５ 卷第 ３ 期 Ｃｈｉｎ Ｊ Ｒａｄｉａｔ Ｏｎｃｏｌ，Ｍａｒｃｈ ２０１６，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３
· 物理· 生物· 技术·
Ａｘｅｓｓｅ 加 速 器 实 施 ＶＭＡＴ 的 主 要 性 能 测 试
杨瑞杰 张喜乐 谢耀钦 王俊杰
１００１９１ 北京大学第三医院肿瘤放疗科（ 杨瑞杰、张喜乐、王俊杰）；中国科学院深圳先进 技术研究院生物医学与健康工程研究所（ 谢耀钦） 通信作者：王俊杰，Ｅｍａｉｌ：ｊｕｎｊｉｅｗａｎｇ４７＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ
ＤＯＩ：１０．３７６０ ／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４２２１．２０１６．０３．０１４
【摘要】 目的 测试 Ａｘｅｓｓｅ 加速器实施 ＶＭＡＴ 的准确性和可靠性。 方法 按照由简单到复杂、 从系统组成部分到系统过程测试对 Ａｘｅｓｓｅ 实施 ＶＭＡＴ 的准确性和可靠性测试。 系统组成部分测试 包括剂量输出稳定性测试和 ＭＬＣ 到位精度测试；系统过程测试包括 ＶＭＡＴ 剂量率和机架速度调制能 力测试、ＭＬＣ 速度和剂量率调制能力测试，以及患者剂量验证测试。 结果 与固定机架照射相比，旋 转照射、包括 ＭＬＣ 动态滑动旋转照射剂量输出差异＜１畅０％。 Ａｘｅｓｓｅ ＥＰＩＤ ｉＶｉｅｗＧＴ ３畅４０ 测试 ＭＬＣ 到 位精度肉眼观察能发现 ＭＬＣ ０畅５ ｍｍ 位置误差，固定机架照射和旋转照射 ＭＬＣ 到位精度＜１ ｍｍ。 在 临床应用剂量率范围内，ＶＭＡＴ 变剂量率和机架速度、变剂量率和 ＭＬＣ 速度测试结果不同条形野射 束强度差异＜２畅０％。 宫颈癌、前列腺癌和乳腺癌患者 ＶＭＡＴ 剂量验证的 ３ ｍｍ ３％标准 γ通过率分别 为 ９６畅５２％、９５畅７２％和 ９８畅８３％。 结论 Ａｘｅｓｓｅ 系统 ＶＭＡＴ 能准确控制 ＭＬＣ 运动、变剂量率和机架速 度，Ａｘｅｓｓｅ 系统能准确可靠实施 ＶＭＡＴ。
【 Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ａｘｅｓｓｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ａｒｃ ｔｈｅｒａｐｙ （ＶＭＡＴ）．Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ａｘｅｓｓｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ＶＭＡＴ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｍａｎｎｅｒ， ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐａｒｔ ｔｏ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｏｓｉｍｅｔｒｉｃ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｌｅａｆ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ （ＭＬＣ） ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ＶＭＡＴ ｄｏｓｅ ｒａｔｅｓ ａｎｄ ｇａｎｔｒｙ ｓｐｅｅｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ＭＬＣ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｄｏｓｅ ｒａｔｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｄｏｓｉｍｅｔｒｉｃ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ． Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｆｉｘｅｄ ｇａｎｔｒｙ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｏｓｉｍｅｔｒｉｃ ｏｕｔｐｕｔ ｗａｓ ｂｅｌｏｗ １畅０％ ｆｏｒ ｒｏｔａｒｙ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｌｉｄｅ ｒｏｔａｒｙ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ＭＬＣ．Ｔｈｅ ＭＬＣ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ０畅５ ｍｍ ｗａｓ ｖｉｓｉｂｌｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｏｒｔａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ａｘｅｓｓｅ， ｉＶｉｅｗＧＴ ３畅４０．Ｔｈｅ ＭＬＣ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗａｓ ｗｉｔｈｉｎ １ ｍｍ ｆｏｒ ｆｉｘｅｄ ｇａｎｔｒｙ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｔａｒｙ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｓｅ ｒａｔｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ＶＭＡＴ ｄｏｓｅ ｒａｔｅｓ ａｎｄ ｇａｎｔｒｙ ｓｐｅｅｄｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄｏｓｅ ｒａｔｅｓ ａｎｄ ＭＬＣ ｓｐｅｅｄｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｉｐ－ｆｉｅｌｄ ｂｅａｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ ｗａｓ ｂｅｌｏｗ ２畅０％．Ｕｓｉｎｇ ａ ｇａｍｍａ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ３ ｍｍ ／３％， ｔｈｅ ｐａｓｓ ｒａｔｅｓ ｉｎ ｄｏｓｉｍｅｔｒｉｃ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｃａｎｃｅｒ， ｐｒｏｓｔａｔｅ ｃａｎｃｅｒ， ａｎｄ ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ ｗｅｒｅ ９６畅５２％， ９５畅７２％， ａｎｄ ９８畅８３％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ Ｔｈｅ Ａｘｅｓｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ＭＬＣ ｍｏｔｉｏｎ， ｖａｒｉａｂｌｅ ｄｏｓｅ ｒａｔｅｓ， ａｎｄ ｇａｎｔｒｙ ｓｐｅｅｄｓ ｉｎ ＶＭＡＴ．Ｔｈｅ Ａｘｅｓｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｆｏｒ ＶＭＡＴ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 Ｌｉｎｅａｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ； Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ａｒｃ ｔｈｅｒａｐｙ； Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ