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1、第十章第十章 验收测试和临床测试验收测试和临床测试J.L. HORTON Department of Radiation Physics, University of Texas MD Anderson Cancer Center, 翻译翻译：黄晓延 祁振宇Houston, Texas, United States of America 10.1 引言引言在临床放射治疗中心，当治疗机安装之后，无论它是中能 X 线机、钴治疗机、直线加速器还是近距离治疗机，在投入临床使用之前，医学物理师必须进行一系列测量和验证。这些测试工作包括验收测试和临床测试。尽管治疗射野的校准是验收测试和临床测试的一部分，但
2、已在第 9 章中充分论述，本章中将不再讨论。10.2 测量设备测量设备10.2.1.辐射探测设备辐射探测设备对治疗机房，需要使用盖格计数器和大体积的电离室探测仪定期进行辐射探测。对装备 10MeV 以上能量治疗机的设施，则需要使用中子探测设备如波恩球、长计数器和贝兹维尔 f3 号计数器。大多数中子测量，需要专业的技能和知识以及昂贵的中子探测设备，而这些仅仅在验收测试过程中要求，所以，与医用物理学咨询服务机构签订中子量测合约也许是一个经济和明智的选择。10.2.2. 离子计型剂量测定设备离子计型剂量测定设备 在放射治疗设备的验收测试和临床测试中，需要多种电离室来测量辐射束的物理特性。体积为 0.
3、10.2cm 3的指形电离室常被用于测量相对量和因子。这些相对因子，包括中心轴百分深度剂量(PDD)、输出因子和半影，可能会呈现出快速变化的剂量梯度。在这种情况下，小体积的电离室可减少有效测量点剂量的不确定性。对于剂量梯度变化大的建成区，测量时要求使用平行板或外推电离室。典型的校准测量使用体积为 0.5cm3的指形电离室以增加信噪比。选择使用能与所有这些常用电离室匹配的静电计是将会是一个明智的选择。10.2.3.胶片胶片放射剂量胶片（Radiographic film）在放射治疗物理测量中的使用已经有很长的历史了，并且非常成功地应用于质量控制和电子束测量中。然而，放射剂量胶片的组成与人体组织相
4、差悬殊，这使得它难以用作光子束剂量测定。在过去的十年间，锘合物胶片(Radiochromic film)应用到放射物理的测量中，由于这种胶片与放射剂量胶片相比有更好的组织等效性，因此，越来越广泛地应用于光子束剂量测定中。胶片剂量测定法要求使用光密度计以评价胶片灰度的变化，并且将灰度变化与接受的辐射相关联。应该注意的是，与传统的放射剂量胶片相比，锘合物胶片由于不同胶片的吸收峰值发生在不同的波长处，建议使用不同的光密度计。10.2.4.半导体半导体由于体积较小，硅半导体便于测量较小的光子线射野。在放射治疗使用的能量范围内，硅对水的阻止本领比几乎为常数，因而半导体也用做电子束测量。在日常使用前，半导
5、体应该与电离室测量结果进行比对。10.2.5.模体模体10.2.5.1. 辐射野分析器和水模体辐射野分析器和水模体在验收测试和临床测试中，使用电离室或者半导体扫描辐射野时需要用到水模体。这种水模体常常被称为辐射野分析器(RFA)或者等剂量线绘图机。虽然2D RFA 已经足够，但 3D RFA 会更好，因为不需要改变模体的摆位就可在正交方向上扫描辐射野。电离室或半导体探头的传动机制也可用于移动胶片光密度计。这种传动机制应该可以准确地步进 1mm，且有 0.5mm 的精度。3-D RFA 应具备在两个水平方向扫描 50cm、垂直方向扫描 40cm 的范围，并且水箱应该比每个方向的扫描范围至少大 1
6、0cm。RFA 装好水后，将探头中心安放在射野中心轴上。用转向传动装置沿射野的主轴移动探头。调整臂架，使射束垂直向下后，沿辐射束的中心轴（以十字叉丝指示）移动探头，以此调平转向结构。探头与中心轴的任何背离，比如探头移开了水面，都表明转向结构不水平。10.2.5.2. 塑料模体塑料模体对建成区内的电离测量，使用聚苯乙烯或水等效的塑料模体很方便。这种模体有效配置包括 10 块 25255cm 3的片状方块。其中一层方块应配有容纳Farmer 型电离室的测量小孔，孔中心距离表面 1cm，另一块板应配有平行板电离室的插入槽，使平行板电离室的入射窗位于层板的表面位置，这可使平行板电离室与辐射束之间不存在
7、其他材料。该模体可附加 7 块同样材料 2525cm 2的层板，厚度分别为 0.5、1、2、4、8、16 和 32mm。这 7 块层板与 5cm 厚层板结合可测量的深度电离曲线范围为：对平行板电离室从 0.5mm 到 40cm，对Farmer 电离室为 140cm。深度 40cm 是极限，因为测量点以下应有 10cm 的反向散射。也需要适用于胶片剂量测定的塑料模体。它可将模体的一部分设计为胶片暗盒。模体的其他部分与片盒紧密相贴，以提供足够的散射。使用预包装的胶片，胶片与射野中心轴平行，胶片边缘位于模体表面位置，多余部分向下折叠，并固定在模体的入射表面。将胶片夹入模体前，先在包装纸的下边缘刺一针
8、孔，将空气排出，以免在包装纸与胶片之间残余气泡。射线穿过这些气泡时未经过衰减，会产生错误的数据。塑料模体也常常用作日常的质量控制测量。这些模体的设计依赖于质量控制程序的要求。10.3. 验收测试验收测试验收测试应保证能履行购货单所列明之规范，且保证工作人员和病人免于辐射和电气事故。应在制造商代表在场的情况下执行。在满意地执行完验收测试后，物理师可签署一文件，证明已满足这些条件。一旦物理师接收机器，就应该最终支付该设备，设备的所有权转移到医疗机构，保修期开始。要正确执行这些测试，对物理师来说是件繁重的任务。验收测试可分成三个部分:安全检查;机械检查;剂量测定许多国家和国际规范可指导物理师执行这些
9、测试。10.3.1. 安全检查安全检查验收测试首先进行安全检查，以保证工作人员及公共的环境安全。10.3.1.1. 联锁，警告信号灯和病人监护设备联锁，警告信号灯和病人监护设备首先应验证所有的联锁有效。这些连锁检测应包括门联锁、所有的辐射开关联锁、所有的运动中止联锁以及所有的紧急关闭联锁。门联锁装置可防止照射时治疗室门被打开而造成的事故。辐射开关联锁可中断照射，但不能中断治疗机或治疗床的运动。运动中止联锁可中断治疗机和治疗床的运动但不能中断机器的辐照。紧急开关联锁会中断驱动治疗机和治疗床的马达的动力以及治疗机产生辐射的元件的动力，同时阻止治疗机与工作人员、病人和其他设备之间的碰撞，以及中断所有
10、不需要的照射医学物理师必须验证所有这些联锁有效，并保证所有操作此设备的工作人员对每项连锁都有清晰的认识。验证完所有的联锁和紧急开关可供使用后，应验证所有的警告信号灯，下一步应验证病人监护的影音设备有效。影音设备通常用于病人监护，但在验收测试和临床测试中，也常常用于监测受照射的设备或计量仪。10.3.1.2. 辐射探测辐射探测完成连锁检查后，医学物理师应对治疗室外所有地方进行辐射探测。对钴机和 10MeV 以下的直线加速器要求进行光子辐射探测，对 10MeV 以上的直线加速器，除光子外还应进行中子辐射探测。该探测应使用最高能量的光子线。为保证结果有意义，在辐射探测前，物理师应先初步校准最高能量的
11、光子束。光子辐射测量需要盖格计数器和电离室探测仪。中子探测需要一部中子探测仪，包括波恩球面、长计数管和贝兹维尔 f3 号计数器等几种类型都有效。盖格计数器的快速响应有利于快速探测以定位穿透墙的最高辐射漏泄的位置。这些热点的位置确定后，使用电离室类型的探测仪定量漏射的水平。探测主护壁漏射时应使用最大射野，准直器旋转 45，在射束中不放模体。次级防护墙应使用最大射野，并在射野中放模体。应首先探测控制台区域，因为在后续的测量中操作人员要在此操作设备。10.3.1.3. 准直器和机头漏射准直器和机头漏射围绕直线加速器的靶或60Co 治疗机的源位置应进行防护。大多数的规范要求距放射源 1m 处的漏射线不
12、能超过有用线束剂量的 0.1%。在验收测试过程中，应充分验证该防护。可通过关闭准直器，使用胶片包裹治疗机头来检验。胶片应做好标志，以便照射、冲洗后能确定它们的位置。照射时间应足够，以在胶片上产生 1 个光密度（OD） 。例如，假定照射 10cGy 会在胶片产生 1OD，而胶片固定在距源 25cm 的治疗机头上。那么该地方的预期辐射水平是有用束流的 1.6%（1m 处有用束流的0.1%再平方反比计算到 25cm） 。在等中心照射 625cGy（10cGy 除以 1.6%）会在胶片上产生 1OD 的黑度。在胶片上显示的任何热点都可使用电离室探测仪定量测量。测仪使用铁环架和夹子固定在距热点 1m 处
13、。电离室读数可使用病人监护的闭路电视读出。10.3.2. 机械检查机械检查机械检查证实治疗机及病人治疗床的机械运动的精密度和正确性。10.3.2.1. 准直轴的旋转轴准直轴的旋转轴光子准直器遮线门围绕附着于臂架的环状轴承旋转。光子野、电子野和灯光野的中心轴应与该轴承的旋转轴重合，光子准直器遮线门能根据该轴对称开关。该轴是治疗机的一个重要性能，必须认真确定。准直器旋转轴可通过在准直器基座上附加一前指针找到。终端需有一锐利的尖，长度应从其固定于准直器的基座处达到等中心的大概位置。臂架应处于使准直器旋转轴垂直向下的位置，将前指针固定于准直器基座。在治疗床面置放毫米级的方格纸，将治疗床面升到刚好接触前
14、指针的针尖。准直器在其运动范围内旋转。针尖随准直器的旋转描出一个弧线。将前指针的针尖调整到接近弧线的中心。这点应该是准直器的旋转轴，不断重复该过程直到画出的弧线半径最小。该最小半径表示准直器旋转轴的精度。大多数情况下，该弧线趋于一点，但无论如何半径不能超过 1mm。10.3.2.2. 光子准直器遮线门的运动光子准直器遮线门的运动光子准直器遮线门应绕旋转轴对称打开，使用度盘式指示表可对其校验。度盘式指示表固定在准直器基座的某点上，在遮线门旋转时保持静止。将指示表的探针与一组遮线门相连，记录读数；然后准直器旋转 180，再将探针与遮线门相连，记录读数。光子准直器遮线门关于旋转轴的对称性是这两个读数
15、差的一半。该值在等中心平面的投影应小于 1mm。对另一组准直器遮线门重复这些步骤。两组准直器遮线门应该相互正交。检查方法是：旋转臂架使准直器遮线门的旋转轴水平，旋转准直器使一对遮线门水平，将水平仪放在该遮线门上，以确认其是否水平，再使用水平仪确认垂直位置的遮线门是否垂直。遮线门在这个位置时，准直器的角度指示得到确认。在该点的角度指示器应为 0、90、180 或 270 等基角之一，具体依准直器的位置。通过多次旋转准直器，在各个基角使用水平仪确认准直器的角度指示。10.3.2.3. 灯光野与辐射野的一致性灯光野与辐射野的一致性灯光野与辐射野一致性的校验方法如下：将具有毫米分辩率的坐标纸贴在治疗床
16、上，治疗床升至标称等中心水平。旋转臂架使准直器旋转轴垂直向下，在坐标纸上标出准直器旋转轴的位置。叉丝的投影像应与准直器的旋转轴一致，并且在准直器的整个旋转运动范围内偏差不能超过 1mm。准直器的投影应该相对该点对称开关，在所有准直器的旋转基角位置，准直器关于该点的对称性应优于 1mm。现在可以校准灯光野与辐射野的一致性了。将预装的辐射胶片平放，使其垂直于准直器的旋转轴，使用对射线不透光的物体标记灯光野边界，也可使用针尖在光野四个角落的预装胶片封袋上刺孔的方法来标记。胶片上加塑料模体，使胶片约处于 Zmax 深度处，用辐射线对胶片曝光，产生 12OD 的光密度。光野边界与辐射野边界的偏差应小于
17、2mm。应在所有射野大小范围及两个不同的距离值处重复测量，以验证虚拟的灯光源和光子源距等中心位置的距离相同。在这种情况下，灯光野已经与准直器的旋转轴一致了。灯光野和辐射野之间的任何不一致都表明辐射野的中心轴与准直器的旋转轴不一致。光子野的校准是一个复杂的过程，需要厂家专门人员执行。任何不一致都需要评估其大小、对治疗的影响以及是否需要请厂家专门人员来校验和修正错误。10.3.2.4. 臂架的旋转轴臂架的旋转轴可使用有伸缩功能的刚性杆找到臂架的旋转轴。许多治疗机都配备机械前指针，可用于实现此目的。使前指针的轴与准直器的旋转轴一致，其尖端处于标称等中心位置。臂架处于使射线轴垂直向下的位置，另将一刚性
18、杆贴在床面，杆末端带一小圆点，探出床头边缘，调整治疗床使两根杆相接触。之后沿纵轴移动治疗床，使杆上的点不与臂架的刚性杆接触。切忌不改变刚性杆的垂直或侧向位置。臂架转动 180，治疗床移回到两个刚性杆的连接点。如果前指针正确地指示了等中心距离，在两个臂架转角条件下两个杆的点以相同的相对位置接触。否则，应调整治疗床的高度和前指针的长度，直到尽可能地满足这个条件。由于臂架的可弯曲性，可能难以取得两个臂架转角下同样的位置。如果是这样，治疗床的高度应取在使在两个臂架角度下的重叠最小的位置，这个重叠区是臂架旋转轴的不确定区域，该不确定区域的半径必须小于 1mm。贴在治疗床的杆的顶端指示了臂架旋转轴的高度。
19、在臂架水平对穿的角度重复该过程，以建立臂架旋转轴的左/右位置。准直器旋转轴可使用十字叉丝的影像来指示，调整使其穿过该点。然后，调整病人位置激光穿过该点。10.3.2.5. 患者治疗床的旋转轴患者治疗床的旋转轴可通过如下方法找到患者治疗床的旋转轴：调整臂架位置，使准直器旋转轴垂直向下，在床面平贴一张毫米级坐标纸，将十字叉丝影像标记在坐标纸上。旋转治疗床，在坐标纸上标记叉丝的影像的移动。叉丝的影像轨迹应在半径小于 1mm 的圆弧内。准直器旋转轴、臂架旋转轴和治疗床旋转轴应相交在一个球内。球的半径确定了等中心点的不确定度，不能大于 1mm，对于外科放疗的治疗机该半径不能大于 0.5mm。10.3.2
20、.6. 辐射中心辐射中心辐射中心应针对所有光子能量而确定。为了确定辐照中心的位置，将一个预包装的胶片粘在一块可组成塑料体模的塑料板上。胶片应放置于臂架转动时射野中央轴轨迹描绘的平面内，要垂直于臂架的旋转轴，胶片中心大约放在臂架旋转轴中心。在底片上扎一小孔，指示臂架的旋转轴。之后在底片上盖上第二块板，将胶片夹持于两个隔板之间，之后将准直器遮线门关至大约 1 mm 1 mm。底片随即曝光，产生 0.30.5OD 的光密度。无需接触胶片，在臂架旋转的四个象限多个臂架转角下曝光。不要选取相差 180的臂架转角，以免入射辐射束与另一个出射辐射束重叠。冲洗过的底片应呈现出多条轮辐线相交，称为“star s
21、hot”。所有中心轴相交的点就是辐射中心。由于臂架的弯曲，这个点可能有几毫米级的宽度，但不应超过 4mm。该点与底片上的机械中心针扎点的距离应该在 1-2mm 以内。将电离室附加平衡帽置于等中心，接受来自不同臂架角的等时（对钴治疗机）或等机器单位 MU（对加速器）的照射，电离室读数应与臂架转角无关。至此，辐射中心点的校验工作就完成了。10.3.2.7. 光学距离批示器光学距离批示器验证光学距离批示器整个读数范围内精度的传统方法是使用塑料体模，在10.2.5 已讨论。旋转臂架使准直器旋转轴垂直向下，将 5 个 5cm 的挡板放在治疗床上，上挡板的顶部处于等中心，光学距离批示器应可读出等中心的距离
22、，通过加减 5cm 挡板的方法可以 5cm 的间距校验其他的距离。10.3.2.8. 臂架转角指示器臂架转角指示器臂架转角指示的精度检测方法是：将水平仪靠在固定挡板的钢轨上，在每个主角，水平仪应指示水平。一些水平仪有 45 指示，能用于检查45、135、225 和 315。臂架转角指示器的精度应在 0.5 内。10.3.2.9. 准直器射野大小指示器准直器射野大小指示器准直器射野指示的检测方法：将治疗床面升至等中心高度，将一张方格纸固定在治疗床上，测量方格纸上射野数值，与指示的射野尺寸比较。射野尺寸的范围应测量对称和非对称两种设置。10.3.2.10. 病人治疗床的运动病人治疗床的运动病人治疗
23、床可在水平和垂直平面上移动。垂直运动的验证方法，在治疗床面上贴一毫米级方格纸，旋转臂架使准直器旋转轴垂直向下，在纸上标记叉丝图像位置。当治疗床在它的垂直范围内运动时，叉丝图像不应偏离标记位置。水平运动可用类似的方法验证，旋转臂架使其与准直器旋转轴同处于水平位置，将一张方格纸贴在治疗床上，标出叉丝位置，验证治疗床是否在它的侧向运动范围内运动。旋转治疗床 90，使用旋转至水平面的准直器轴来验证纵向运动。10.3.3. 放射量测定放射量测定放射量测定需确保临床射野的中心轴 PDD 和离轴的特性符合规范。也要确认直线加速器的监控电离室或60Co 计时器的特性。10.3.3.1. 光子线能量光子线能量X
24、 射线的能量通常由中心轴 PDD 来表述。典型的表述是水模体中1010cm2射野在源皮距 100cm 下 10cm 深度处的中心轴 PDD 数值，将该值与英国放射医学期刊第 25 增刊中的值比较可确认光子射野的标称能量。在验收测试中根据验收协议，在水模体中用小体积的电离室来确认该值。10.3.3.2. 光子射野的均整度光子射野的均整度光子射野的均整度可按照射野的横断面剂量分布曲线图或均匀性指数来表述。如使用横断面剂量分布曲线图，平坦度和对称性定义在水模体中 10cm 深度处 80%射野范围内。均整度也可定义在水模体的最大剂量深度 Zmax，定义在最大剂量深度处可防止在此深度出现过大的射野离轴峰
25、值。离轴的峰值是由于均整块的设计引起的，是为了在 10cm 深度处产生平坦的剂量分布曲线图。这种设计也会沿横向方向产生不同的硬化效果，导致小于 10cm 深度的剂量分布曲线图出现隆起。剂量分布曲线图的测量可沿主轴，也可沿对角线。均匀指数是测量整个射野区域的均整度，而不仅仅在主轴。均匀指数定义为在垂直于中心轴的平面，90%等剂量曲线包围的面积除以 50%等剂量曲线包围的面积。IEC 定义的射野平坦区域依赖于射野大小。根据 IEC，均整区域规定为连接方形射野的主轴与对角轴上特定点（表 10.1 给出）的直线包围的区域。表 10.1 射野均整区域的规定方形辐射野尺寸 a(cm)dmaddb5a101
26、cm2cm10a300.1a0.2a30A3cm6cma 射野中心轴剂量的 50轮廓到射野均整区域的距离。定义在射野主轴上。b 定义在射野对角线上。10.3.3.3. 光子射野的半影光子射野的半影典型光子射野半影定义为水模体中 10cm 深度平面剂量分布图曲线上 80%到 20%剂量点之间的距离。对射野半影还有其他的定义，如在模体给定深度平面 90%和 10%剂量点之间的距离。引用半影值时，应注明剂量分布曲线图的深度和剂量百分比的离散范围。10.3.3.4. 电子线能量电子线能量确定电子线能量的典型方法是测量水中电子的实际射程，模体表面最可几能量 Ep，0 可由下面的等式计算：式中 Rp：电子
27、射程。另一个与校准有关的能量是模体表面的平均能量。进一步关于平均能量的讨论在第 8 章和第 9 章。尽管厂家给出标称电子能量，电子束的中心轴 PDD 特性才是临床感兴趣的值。10.3.3.5. 电子束轫致辐射污染电子束轫致辐射污染在模体中电子射程之后测量的辐射是电子韧致辐射污染，所有电子束都存在韧致辐射污染，是电子线与散射箔、准直器、空气及病人发生相互作用而产生的。正如 1.3.2 中所讨论，韧致辐射污染随电子能量的提高而增加。10.3.3.6. 电子束的均匀性电子束的均匀性电子射野的均匀度可用射野的横断面剂量分布曲线图或均匀性指数来表述。剂量分布曲线图的测量可沿主轴，也可沿对角线。如使用横断
28、面剂量分布曲线图，平坦度和对称性定义在水模体中特定深度 80%射野主轴范围内。测量深度依赖机器规格，如果厂家提供的规格不充分，物理师应提出可选方案。IEC 定义的电子线均整度包括 1mm 深度、90剂量深度以及 80剂量深度的二分之一平面测量的剂量分布曲线图。10.3.3.7. 电子半影电子半影电子线的半影通常定义为给定深度主轴上 80%和 20%剂量点之间的距离。IEC 定义该深度为中心轴上 80%剂量点的一半深度。一些厂家定义在其它深度，如 Zmax，或者 90%剂量深度来定义电子线半影。10.3.3.8. 剂量监测器特征剂量监测器特征治疗机产生的放射量由安装在治疗机上的剂量监测器确定。在
29、钴治疗机上使用计时器，在加速器上使用横断治疗射野的电离室。剂量监测器需按相应的国家或国际标准，对临床使用的各种能量、剂量率和形态的辐射进行刻度。剂量监测器线性的确认方法，在模体某一固定深度放置电离室，测量并记录监测器量程范围内不同照射时间或不同剂量监测器跳数设置下收集的电离电荷。将收集的电离电荷用 y 轴表示，剂量监测器跳数或照射时间用 x 轴表示，这些数据应产生一条反映剂量监测器或计时器线性关系的直线。如果这些数据产生一条不经过原点的直线，那么监测系统是线性的，但有端效应。负的 x 截距表明实际照射剂量比设置的多，同样正的 x 截距表明实际照射剂量比 MU 设置的少。必须对每个能量和治疗模式
30、确认端效应。对远距离治疗机和深部 X 射线，该效应是指开关错误。另一种确认端效应的可选方法是“多次开关”法。电离室放入射野中照射给定时间或剂量监测器跳数，然后重复照射相同时间或相同的剂量监测器跳数，但中断固定的次数。如果没有末端效应，两次照射收集的电离数应相同。如果间断照射收集的电离较少，则实际的辐射少于剂量监测器跳数指示的辐射。端效应可用下面的关系来计算：这里， 是端效应；In是有 n1 次中断的多次照射收集的电离，I1是无中断单次照射的电离，T 为总的剂量监测器跳数或照射时间。注意，使用多次开关法确定的负的端效应对应于根据不同剂量拟合法获取的正 X 截距，两种情况都表明实际照射的剂量比监测
31、指示的少。大多数加速器厂家生产的监测电离室可以分为两种，一种是全密封的，不受温度-气压波动的影响，另一种是带有温度-气压补偿电路。任何一种的效果都需要通过评估监测电离室的长期稳定性来确定。在临床测试期间，可以通过每天早上测量输出剂量来完成此评估。测量时，使用装配好的塑料体模可减少摆位的误差，提高测量的精度。加速器通常有几档的剂量率，不同的剂量率会改变监测电离室的收集效率，进而改变监测电离室的校准因子(cGy/MU)。应针对治疗机所有可用的剂量率档校准监测电离室。输出量随臂架角变化的稳定性也应该验证。10.3.3.9. 弧形治疗弧形治疗弧形或旋转治疗规范的验证是，设置直线加速器的剂量监测器跳数或
32、钴治疗机的照射时间以及所需要的弧度数，然后开始照射。照射终止后，辐射值和治疗机的运动应符合相关规定，典型的数值是与设定值相差 1MU 和 3 以内。必须测试所有的能量和治疗形态，以及弧形治疗的所有几何弧度范围。10.4. 临床测试临床测试外照射或内照射设备的临床测试包括一系列任务，通常应包括以下项目：获取治疗必须的所有放射射野数据(包括射野输出量) 将这些数据整理为放射量测定数据薄 将数据输入治疗计划系统 建立所有放射量测定、治疗计划和治疗的程序； 确认这些步骤的精度； 建立质量控制的测试和程序； 培训所有人员。治疗机大修之后，都必须进行简短的临床测试。10.4.1. 光子射野测量光子射野测量
33、10.4.1.1. 中心轴百分深度剂量中心轴百分深度剂量典型的首要测量是中心轴 PDD。测量时，水模体的表面放在标称 SSD 或等中心处，通过测量水模体凹面的底部到电离室中心的距离来确定电离室在水模体中的垂直距离。应测量射野尺寸范围内中心轴的 PDD，从 44cm2到 4040cm2。测量的射野间隔不可大于 5cm，典型取值为 2cm。测量深度应达到 35-40cm。对小于44cm2需要特别注意，尽管 0.1cm3电离室的典型直径是 3-4mm，但长度达到1.5cm。对小于 44cm2的射野，由于缺少侧向电子平衡和受半影的影响，沿着长度方向上剂量变化明显。需要使用小尺度的探头，有几种解决方案：
34、使用0.1cm3的电离室，其中心电极平行于光子射野中心轴；或者使用半导体探头。作为选择，也可使用聚苯乙烯体模配具有小收集电极的平行板电离室。先使用这些方法测量 1010cm2射野的中心轴 PDD，再与传统测量技术的结果。通过比较两种方法测量的 1010cm2射野的中心轴 PDD，可确定该方法的有效性，以及探头或电离室的有效测量点。许多光子线中心轴 PDD 都呈现出随射野的增大，Zmax向表面偏移的现象。这种偏移是由于增大的准直器遮线门和均整块面积产生的次级电子数和光子数增多而引起的。一些电子或光子会进入探头，他们的能量比原光子低，会造成大野的 Zmax减小。10.4.1.2. 输出因子输出因子
35、Zmax处的辐射输出量（对加速器以 cGy/MU 表述，对钴治疗机以 cGy/min表述）随准直器开口或射野大小的增大而增大。可在每个射野的 Zmax 深度测量输出量的增大。另一种方法是，对每个射野，在一固定深度测量，然后再使用相应的中心轴 PDD 值换算到 Zmax深度。无论使用哪种技术，输出量的增加都应归一到刻度输出量的射野，典型的射野是 1010cm2。这种比值称为输出因子（或相对剂量因子 RDF）或者总的散射因子。输出因子通常由等效方野的函数图示表示。该方法假定矩形野的输出量等于等效的方野的输出量。该假设需要通过多个测量 Zmax 处矩形野的输出量来验证。应测量高、低比率的矩形野的输出
36、量。如果矩形野的输出量与等效方野的输出量的差异大于 2%，需要针对每个矩形野给出输出因子的表格或曲线。因为直线加速器的输出因子与遮线门的取向有关，此问题可能更为复杂，例如，矩形野的输出可能依赖于是上遮线门还是下遮线门形成射野的长边。这个效应有时称为准直器的调换效应，并应作为临床测试的内容之一。大多数现代直线加速器的准直器都可关于射线中心轴不对称打开。如果TPS 中没有考虑此效应，使用不对称射野治疗时应知道这些射野的输出因子。不对称射野的输出因子可以近似表示为：这里，是不对称准直器开口形成的 rr 照射野的输出因子，该野的束流中心距对称射野的中心轴距离为 y 厘米，是对称准直器开口形成的 rr
37、照射野的输出因子，是 Zmax 深度处、距对称射野中心轴 y 厘米的离轴比(OAR)。准直器散射因子在空气中测量，需附加足够大的平衡帽以提供电子平衡条件。典型情况下，这些值归一到 1010cm2射野。对小的高能射野会出现问题，因为平衡帽的尺寸会达到或超过射野尺寸。测量信号中描述散射的重要部分发生在平衡帽中。对 2-30MV 的光子线，该部分散射估计可以达到 1%10%。采用高密度的材料如铝或铜制作平衡帽可解决以上问题。此方法可减小平衡帽的尺寸，允许测量小于 4 4 cm2的射野。测量准直器散射修正因子的另一种方法是，延长源到电离室的距离，而射野大小却定义在标称 SSD 处。将源到电离室距离设于
38、 200cm，可测量 100cm 处小于 4 4 cm2的射野。这些相对测量应全部在同样的条件下测量，也就是说，如果选择使用高密度的平衡帽测量，则所有射野都应使用相同的平衡帽进行测量。因为输出因子是准直器散射校正因子与体模散射校正因子的乘积，所以可通过用输出因子除以准直器散射校正因子而得到体模散射校正因子。10.4.1.3. 档块托盘因子档块托盘因子多数治疗机的准直器可形成矩形射野。由于治疗体积很少有矩形的，所以需要使用高密度的屏蔽挡块来保护照射区域内的正常组织。档块可以是低熔点合金（如 Lipowitzs 合金）制作的个体化挡块，也可以是从治疗机厂家买来的标准库存档块。无论那种情况，这些档板
39、都需要有机玻璃托盘支持，将其正确安放到照射野中。托盘会衰减放射线，计算病人的剂量时必须知道托盘对射线的衰减，托盘的衰减很容易测量：将电离室置于模体内，1010cm2射野中心轴5cm 深度处，有托盘的电离室信号除以无托盘的电离室信号就可得到托盘的穿透因子。尽管应测量不同射野大小和深度的托盘穿透因子，该因子与这些变量仅有较小的关联，通常对所有的深度和射野大小使用同一个值。10.4.1.4. 多叶准直器多叶准直器在当今大多数的治疗机中，多叶准直器得到了广泛的应用，用于替代射野挡块，形成传统的不规则射野。MLC 的优点包括减少了治疗室贮存挡块的空间，治疗技术员无需抬举沉重的挡块，而且无需再进入治疗室就
40、可进行多野治疗。缺点包括叶片步长不连续，需要额外的质量保证。使用 MLC 尚需要附加数据来表述 MLC 射野的输出因子、中心轴 PDD、半影以及穿透叶片和叶片间的漏射。通常，MLC 形成的射野与准直器臂架遮线门形成射野的中心轴 PDD 没有明显的不同。MLC 所定义射野半影需要分别测量叶片边缘和端面。半影依赖于叶片的设计以及叶片是单聚焦还是双聚焦。一般情况下，MLC 半影与准直器确定射野的半影差别在 2mm 以内，最大差别为单聚焦 MLC 射野中心与准直器旋转轴不重合的情况。MLC 射野的输出因子可由传统的准直器系统的射野因子计算得到，近似等于准直器系统的准直器散射因子与受照射面积的体模散射因
41、子的乘积。这个关系与传统的挡块情况一致。一些 MLC 系统采用至少取代了一对传统遮线门的方法。对这些 MLC 系统，准直器散射因子和受照射面积的体模散射因子的乘积接近输出因子。当然，物理师应测量每台治疗机的中心轴 PDD、半影和输出因子，验证这些关联。MLC 的漏射包括叶片的穿透漏射和叶片间的漏射。叶片间的漏射可通过关闭所有叶片垂直准直器旋转轴照射胶片得到。叶片的穿透漏射可以通过比较横向射野剂量分布曲线图中 MLC 射野的暗影区与准直器遮线门射野的暗影区来获得。典型的 MLC 叶片穿透漏射为中心剂量的 3和 5%之间。10.4.1.5.中心轴楔形穿透因子中心轴楔形穿透因子楔形板用于修饰照射野的
42、剂量分布。中心轴楔形穿透因子定义为加与不加楔形板时某一特定照射野射野中心轴上某一深度处的剂量率之比。某一射野某一深度处的中心轴楔形穿透因子常常用于楔形板所有射野和深度的剂量计算。中心轴楔形穿透因子随射野大小和深度而改变。射野大小的影响不仅依赖于沿着楔形板梯度方向上射野的宽度还依赖于射野的长度，也就是说，即使在楔形梯度方向上都是 10cm 宽，对于给定的1010cm2射野的中心轴楔形穿透因子可能与 1020cm2大小射野的中心轴穿透因子不同。这就要求在使用楔形板的情况下需要对一系列不同射野大小的中心轴 PDD 进行测量。楔形射野的剂量可通过测量中心轴上同一深度处不同射野的楔形穿透因子与校准的剂量
43、率联系起来。对于给定射野中的某一深度，测量中心轴楔形穿透因子，需要将电离室放在中心轴上并使得它的轴平行于楔形板的等厚线。测量需要在楔形板的初始位置测量和转动楔形板 180后的位置进行测量，这种测量是为了校正楔形板和电离室放置是否正确。为实现楔形板的 180旋转，操作者可以转动准直器或者转动楔形板本身。楔形板自身的转动揭示了其边轨是否相对于准直器旋转轴对称放置。转动准直器确认电离室是放在准直器的旋转轴上。在楔形板两个取向情况下所测量的值应该相同。如果在 30楔形板时测量值差别在 2%或者在 60楔形板时测量值差别在 5%，表明楔形板或者电离室放置位置不正确，需要改正。否则，通常取两个楔形板方向下
44、的平均值作为正确值。10.4.1.6. 动态楔形板动态楔形板直线加速器具有允许准直器做独立运动的选项。这个选项可以被用来创立楔形剂量分布，方法是在辐照期间独立移动一个准直器而保持另一个静止。这项技术被称为动态楔形板。动态楔形板的临床应用需要测量中心轴 PDD、中心轴的楔形穿透因子和动态楔形板光子射野的横向剂量分布曲线图。通过在射野照射中调制光通量来完成这些测量。中心轴 PDD 可以通过测量整个动态楔形野辐照期间每一深度点的累积剂量的方法得到。中心轴楔形板穿透因子由电离电荷收集比确定，即在某一特定深度、相同准直器射野和相同剂量监测器跳数情况下，动态楔形野和开放射野所获取的电离电荷收集数之比。需要
45、特别注意的是动态楔形板中心轴的楔形穿透因子可能更多依赖于射野大小，而不是物理楔板，而且对射野大小的依赖性可能不是渐近的。一些厂商的动态楔形板技术显示射野宽度在 9.5-10cm 变化时中心轴楔形穿透因子的变化趋势明显不同，这个变化可能使得楔形穿透因子的变化达到 20%。这个特征在每台机器上需要特别小心地研究。动态楔形板的横向剂量分布曲线图可通过阵列探测器或者使用积分剂量仪进行测量，如铬合物胶片。当使用阵列探测器时，每一个探测器的灵敏度都需要校准。10.4.1.7.光子射野的横向剂量分布曲线图光子射野的横向剂量分布曲线图/离轴能量变化离轴能量变化为了进行治疗计划设计，需要获取辐照束中任何一点的剂
46、量分布。通过测量束流的横向剂量分布曲线图以确定相对离轴剂量的特性。通常，离轴数据应归一到同一个深度处的中心轴剂量。这些数据即是 OARs，结合中心轴数据可以生成等剂量曲线。根据 TPS 的要求，确定需测量的射野剂量分布曲线图的数量及深度。有些系统需要测量几个等间隔深度的射野剂量分布曲线图，而另一些需要测量特定深度的剂量分布曲线图，也有的只需测量最大射野尺度下空气中带有平衡帽的剂量分布曲线图。另外，有时候测量射野剂量分布曲线图是用于射野建模时确定 TPS 算法的精度。当然，这些剂量分布曲线图需要在开放射野和楔形射野条件下进行测量。楔形射野的剂量分布曲线图可以通过结合楔形野中心轴的 PDD 值来产
47、生楔形的等剂量曲线。不同深度楔形因子的任何改变都包含在等剂量曲线里面了。10.4.1.8.入射剂量和介面的放射剂量测定入射剂量和介面的放射剂量测定介面的放射剂量信息，如患者表面到 Zmax间的入射剂量在很多临床情况下都很重要。其他的一些重要的介面剂量包括，含有小空气腔的介面剂量如鼻咽部位，患者的出射介面、骨组织介面以及金属填补物-组织介面。这些测量通常是很耗时的，因为它们很难使用水模体进行自动化扫描。快速改变的剂量梯度要求使用一个薄窗体的平行板电离室进行测量。薄窗体的要求使得在水模体中测量比较困难，因为需要使用防水的电离室并要避免水压致窗体变形。典型的测量是在固定 SSD 几何位置中采用聚苯乙
48、烯模体。一块固体水模体与其内的电离室表面同面，后置两个 5cm 的固体水模，再将几片固体水模体置于其下。首先测量电离室没有建成的情况，然后从模体的底部抽取合适的固体水模体放到电离室上方。这种方法可保证增加建成材料的同时 SSD 不变。介面辐射剂量测量需要转换电离室入射窗的两个极性方向。当极化方向转换时，介面上的辐射剂量信号差别很大。介面附近的测量差别较介面远处的测差别值要大。在远离过渡区的深度时，两个极化方向的数据相同。每一个深度的离子测量 QT的真值是：QT = (Q+ Q)/2 (10.4)正负号表示信号的极化，信号的取值符号在整个操作中一直保持不变。除非它们的符号相同，方程 10.4 的
49、计算值等于 Q+和 Q的绝对值的均值。符号相同的情况会发生在低信噪比条件下，此时电缆或杆产生的较强的伪电流不随极化改变而改变符号，而来自电离室灵敏体积的真实信号的符号却会随偏压极性的改变而改变。10.4.1.9.虚源位置虚源位置扩展 SSD 的治疗要求确定虚源位置。确认虚源位置的常用技术是测量不同源到电离室距离的电离量，将数据绘成以距离为 X 轴，电离量平方根的倒数为Y 轴的图。这些数据应成直线。如不是，放射输出量就不遵循平方反比法则。如果直线经过原点，表明虚源和实际源位置相同，如果直线有正的 X 轴截距，表明虚源位于下方，反之位于上方。比如，一治疗机标称源到轴的距离为 100cm。假设测量表明电离平方根的倒数成直线但有 1 厘米的 X 截距。这表明其适用平方反比法则，但虚源离等中心点 99 厘米。此时平方反比计算时应采用 99cm 而不是 100cm。这种分析应在不同射野大小范围内进行，因为准直器的散射会改变虚源位置。当然如果数据不成直线，平方反比法则不适用，应在各个距离单独校准。还有一种不常用的计算虚源位置的技术，即测量不同源到电离室距离下射野的变化。这种方法是将辐射胶