二维电离室矩阵在加速器日常质量保证中的应用与研究

目的:探讨应用二维电离室矩阵在加速器日常质量保证中的可行性。方法:使用二维电离室矩阵分别测量加速器的照射野与灯光野的重合性、等中心、照射野的对称性及平坦度、楔形板角度等。结果:加速器的照射野与灯光野的重合性、等中心、照射野的对称性及平坦度、楔形板角度等测量结果均在允许范围内,符合临床要求。结论:二维电离室矩阵可用于加速器日常质量保证的测量,是放疗设备日常质量控制的理想工具。     

非晶硅电子射野影像装置在直线加速器日检中的应用

目的:在分析非晶硅电子射野影像系统(a-Si EPl D)的剂量学基础上,利用开发的软件自动分析每日采集的射野影像,获取直线加速器的输出剂量、平坦度、对称性及射野尺寸等参数,使a-Si EPID成为加速器的快速日检工具。方法:首先对a-Si EPID进行校准,并将其分成16个大小为10 cm×10 cm的子区域,移动a-Si EPID依次照射,截取中心轴附近10 cm×10 cm(SSD 160 cm)的区域相互叠加获取增益影像,并进行输出剂量校准。随后通过自编软件根据校准数据分析每天标准射野影像得出加速器日检参数:输出剂量、射野尺寸、平坦度、对称性,并将结果与指形电离室及三维水箱数据进行比较。结果:加速器出束从97 MU至103 MU,模拟剂量偏差±3%。结果显示a-Si EPID中心轴灰度剂量呈高度线性,与指形电离室的最大偏差为小于1%。平坦度、对称性两个参数的基线偏离与三维水箱高度一致,结果均分别小于±0.5%和±1.5%。结论:因测量准确性及便利性,可以利用自编软件及a-Si EPID用于加速器日检。     

三维分析仪与两维矩阵射野测量的比较

目的:应用不同仪器与方法测量加速器6 MV X线射野的特性,比较各方法的优劣和局限性,探讨快速简便检测射野特性的方法。材料与方法:分别采用电离室和半导体探头配合三维射野分析仪测量加速器6 MV X线不同射野大小的百分深度剂量曲线PDD和离轴比曲线OCR,并以二维电离室矩阵测量相同条件的OCR。(1)比较采用电离室和半导体探头测量PDD的差别。(2)比较两维矩阵与电离室半导体探头测量射野的对称性、平坦度、射野大小和半影等的差别。结果:对小于15 cm×15 cm照射野,半导体探头和电离室测量PDD的结果一致性较好,两者偏差小于1.3%。对于20 cm×20 cm照射野,半导体探头的测量结果大于电离室,最大差别3.5%,偏差为2.6%。用半导体探头与电离室测量射野的大小,两者的最大差别为0.6 mm,两者有较好的一致性,二维电离室矩阵测量与前两者比较,最大差别为2.9 mm,最小差别0.5 mm。三种方法测量的射野平坦度差别在1.2%~2.6%,矩阵的测量数值在半导体和电离室测量范围之内。结论:在检测加速器射野性能时,二维矩阵可以快速检测射野平坦度、对称性,但测量射野大小时可能有较大误差,不宜用作验收加速器和收集...     

MatriXX电离室矩阵角度修正因子验证及分析

目的:分析射野入射方向及加速器治疗床对MatriXX电离室矩阵角度修正因子的影响。方法:获取MatriXX和MultiCube模体所组成的测量装置的CT影像,并将其导入计划系统,以MatriXX有效测量平面中心为计划中心,设置一能量为8 MV X射线、机器跳数为200 MU、20 cm×20 cm的对称方野,在机架角度为0°～180°范围内以5°为间隔定义射野入射方向,分别计算各入射方向的射野在计划中心点的剂量,并与在相同条件下存在加速器治疗床和无加速器治疗床两种情况下的实际剂量测量结果做比值,得出有无加速器治疗床两种情况的MatriXX电离室矩阵的角度修正因子。应用SPSS13.0软件对这两组现场测量计算得到的MatriXX电离室矩阵角度修正因子值及厂家的给定值之间进行t检验比较。结果:实测得到的有无加速器治疗床的两组MatriXX电离室矩阵角度修正因子值比较的t检结果为P<0.005,治疗床的存在对修正因子有显著的影响;实测的8 MV无治疗床的修正因子与厂家给定的6 MV的修正因子进行比较的t检验结果为P<0.005,实测修正因子与厂家给定值之间存在差异。结论:现场测量MatriXX电离室矩阵的角度修正因...     

新型国产二维矩阵剂量验证系统的临床测试

目的:对新型国产二维矩阵剂量验证系统在临床条件下进行测试,检验其是否能够满足临床使用需要。方法:参照GB15213-94对用来检测国产二维矩阵剂量验证系统的医用直线加速器进行检测调整,使其达到国家标准。使用新型国产二维矩阵剂量验证系统,对标准照射野下的绝对剂量重复性,标准照射野下的剂量线性,平坦度、对称性,真实病例放疗计划验证进行测试。结果:标准照射野下的绝对剂量重复性检测,其变异系数小于0.7%,符合测试要求;标准照射野下的剂量线性检测与电离室检测结果相比,无明显差异;平坦度检测±3%以内、对称性检测±2%以内,均满足临床使用要求;真实病例计划验证γ通过率均大于98%,完全满足临床放疗计划验证要求。结论:新型国产二维矩阵剂量验证系统具备点剂量、面剂量测量功能,能够对加速器基本剂量性能进行检测,达到临床使用要求;能够实现放疗计划系统的DICOM数据导入,与实际测量结果比较分析,达到临床计划验证要求。     

利用百分深度剂量计算组织最大剂量比的准确性研究

目的：研究用测量的X线照射野百分深度剂量和体模散射输出因子计算组织最大剂量比的可行性。方法：用PTwmp3三维水箱分别测量Precise加速器的6MV和10MVX线的百分深度剂量、组织最大剂量比以及照射野输出因子。利用NE2570剂量仪和自制的圆柱形有机玻璃体模测量加速器准直系统散射输出因子。用VisualBasic6．0编程计算组织最大剂量比，并将组织最大剂量比的计算值和测量值进行比较。结果：组织最大剂量比和射线能量、照射野面积有关。6MV和10MVX线的组织最大剂量比的计算值和测量值的误差小于2％。结论：组织最大剂量比的计算值和测量值符合得很好，可以直接应用于吸收剂量计算。     

应用辐射直接显色剂量胶片测量高能光子线的表面和建成区剂量

目的：准确测量高能光子射线剂量建成区的剂量分布，评估三维水箱扫描深度剂量曲线在表浅部位的误差。方法：使用辐射直接显色胶片（EBT胶片）测量加速器6MV光子线由体模表面到最大剂量深度区间的建成剂量分布，并与传统的电离室和半导体探头三维水箱扫描百分深度剂量曲线在该区间的剂量分布进行比较。结果：在接近最大剂量深度的区间（0．6cm-Dmax），EBT胶片与三维水箱扫描测量结果非常接近，差别小于2％；在电离室和半导体探头的有效测量深度至0．6cm深度区间，对不同射野大小，EBT胶片测量值大于两种三维水箱测量值5％～10％；在小于电离室和半导体探头的有效测量深度的区间，EBT胶片的测量值与水箱扫描结果比较差别最大分别达到22.7％（半导体探头）和49.3％（电离室）。结论：EBT胶片可以用于准确测量表面和建成区剂量分布，三维水箱扫描得到的PDD曲线应该进行建成区修正。     

应用电离室矩阵进行挡铅射野的验证的方法探讨

目的:探讨利用二维电离室矩阵MatriXX进行挡铅射野质量保证的方法及可靠性。方法:将治疗计划系统(TPS)中的铅块信息以dat的文件格式传递给Hek Medical System热丝切割机,根据dat文件做出相应的铅挡块,将铅挡块放至直线加速器的托架上,出束照射,用二维电离室矩阵MatriXX进行测量,从而获得挡铅射野的形状。应用matlab软件编程对由TPS导出的dat文件进行处理,绘制出射野在等中心平面处的形状和大小。将MatriXX电离室矩阵测得的射野的50%等剂量线和matlab绘制出的射野形状由photoshop软件进行比较分析。结果:笔者通过对20个TPS实测射野和计划射野的比较分析,发现二者总体上能够相符,只是在射野边缘尤其是连续变化的曲线边缘的细节表现上略微有些差异,它们综合位置差为0.631 mm,均方差为0.776 mm。结论:TPS实测射野和计划射野的吻合度非常高,基本满足放射治疗中对挡铅射野误差在5 mm以内的要求。     

可移动式术中放射治疗加速器(Mobetron)长期稳定性分析

目的:对Mobetron移动式术中放疗加速器的质量控制测量数据进行分析,研究其长期稳定性。方法:对一年来的质控数据进行分析,评价其剂量输出稳定性、能量输出稳定性;将年检结果与ATP结果相比较,评价其平坦度对称性稳定性。结果:一年中,每月剂量输出量的稳定性在±2%之内;能量输出的稳定性保持在±3%以内;射束的平坦度对称性≤6%,对称性≤2%。结论:Mobetron移动式术中放疗加速器具有很好的长期稳定性,能充分满足临床使用要求。     

磁共振加速器Unity的输出量测量

目的:建立磁共振加速器Unity绝对剂量校准方法和输出量日检流程,并评价Unity输出量长期稳定性。方法:使用防水型指型电离室（PTW 30013）和特制的靴型水箱（Boot Phantom）进行绝对剂量校准,利用电子射野影像装置（EPID）图像确保模体摆位的准确性,选择适当的磁场修正因子修正磁场条件下电离室的响应。为节省时间,建立EPID图像特定像素点的累积灰度值与输出量的校准曲线,实现输出量日检。分析国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科新装的Unity从2019年10月22日至2020年5月9日的输出量日检结果,评估其输出量长期稳定性。结果:标准测量条件（SAD=143.5 cm,射野大小为10 cm×10 cm,机架角0°）下,水下10 cm处100 MU绝对剂量校准为0.87 Gy。在输出量变化±5%范围内,EPID像素点的累积灰度值与输出量高度线性相关（R2=0.999 9）。在116次Unity输出量日检中,输出量偏移基准值大于1%的仅有2次,并被标准测量方法证实。基于EPID的输出量日检方法相比标准输出量测量方法更方便快捷。结论:与常规加速器相比,Unity的绝对剂量校准更为复杂,需谨慎选择测量工具、摆位方式、测量条件和修正因子。初步结果显示,Unity具有较好的输出量长期稳定性;但真实临床工作负荷条件下,输出量长期稳定性还有待进一步观察。     

利用EPIDs进行直线加速器剂量对称性测量的研究

目的:利用带电子射野影像装置(electronic portal imagong device,EPIDs)对射线野的对称性和均匀度进行测量,以替代常规的测量手段,更可以达到节省人力物力和时间.方法:在加速器的能量为4 MV、8 MV、15 MV光子线,在治疗模式下.分别以EPIDs和剂量胶片法跟踪测量每个不同剂量的射线野的对称性和均匀度的改变.记录每个剂量点的数据,分析射线野的对称性和均匀度的变化和比较二种方法之间的误差程度.结果:EPIDs得出的数据和剂量胶片法分析取得的射线野的对称性和均匀度的参数之间误差比较大,没有那一条件下的EPIDs影像可以用来替代常规的胶片图像以作分析.结论:不可直接以利用EPIDs对设备的射线野的对称性和均匀度测量,可能需要把每个探头的响应参数情况了解,一切有待进一步探讨研究,才能替代传统的测量手段.     

Use of a two-dimensional ionization chamber array for proton therapy beam quality assurance

Two-dimensional ion chamber arrays are primarily used for conventional and intensity modulated radiotherapy quality assurance. There is no commercial device of such type available on the market that is offered for proton therapy quality assurance. We have investigated suitability of the MatriXX, a commercial two-dimensional ion chamber array detector for proton therapy QA. This device is designed to be used for photon and electron therapy QA. The device is equipped with 32 x 32 parallel plate ion chambers, each with 4.5 mm diam and 7.62 mm center-to-center separation. A 250 MeV proton beam was used to calibrate the dose measured by this device. The water equivalent thickness of the buildup material was determined to be 3.9 mm using a 160 MeV proton beam. Proton beams of different energies were used to measure the reproducibility of dose output and to evaluate the consistency in the beam flatness and symmetry measured by MatriXX. The output measurement results were compared with the clinical commissioning beam data that were obtained using a 0.6 cc Farmer chamber. The agreement was consistently found to be within 1%. The profiles were compared with film dosimetry and also with ion chamber data in water with an excellent agreement. The device is found to be well suited for quality assurance of proton therapy beams. It provides fast two-dimensional dose distribution information in real time with the accuracy comparable to that of ion chamber measurements and film dosimetry.     

Transit dosimetry in dynamic IMRT with an a-Si EPID

Using an amorphous silicon (a-Si) EPID for transit dosimetry requires detailed characterization of its dosimetric response in a variety of conditions. In this study, a measurement-based model was developed to calibrate an a-Si EPID response to dose for transit dosimetry by comparison with a reference ionization chamber. The ionization chamber reference depth and the required additional buildup thickness for electronic portal imaging devices (EPID) transit dosimetry were determined. The combined effects of changes in radiation field size, phantom thickness, and the off-axis distance on EPID transit dosimetry were characterized. The effect of scattered radiation on out-of-field response was investigated for different field sizes and phantom thicknesses by evaluation of the differences in image profiles and in-water measured profiles. An algorithm was developed to automatically apply these corrections to EPID images based on the user-specified field size and phantom thickness. The average phantom thickness and an effective field size were used for IMRT fields, and images were acquired in cine mode in the presence of an anthropomorphic phantom. The effective field size was defined as the percentage of the jaw-defined field that was involved during the delivery. Nine head and neck dynamic IMRT fields were tested by comparison with a MatriXX two-dimensional array dosimeter using the Gamma (3 %, 3 mm) evaluation. A depth of 1.5 cm was selected as the ionization chamber reference depth. An additional 2.2 mm of copper buildup was added to the EPID. Comparison of EPID and MatriXX dose images for the tested fields showed that using a 10 % threshold, the average number of points with Gamma index <1 was 96.5 %. The agreement in the out-of field area was shown by selection of a 2 % threshold which on average resulted in 94.8 % of points with a Gamma index <1. The suggested method is less complicated than previously reported techniques and can be used for all a-Si EPIDs regardless of the manufacturer.     

Dosimetric evaluation of a 2D pixel ionization chamber for implementation in clinical routine

In this paper we present the results of a dosimetric evaluation of a 2D ionization chamber array with the objective of its implementation for quality assurance in clinical routine. The pixel ionization chamber MatriXX (Scanditronix Wellhofer, Germany) consists of 32x32 chambers with a distance of 7.6 mm between chamber centres. The effective depth of measurement under the surface of the detector was determined. The dose and energy dependence, the behaviour of the device during its initial phase and its time stability as well as the lateral response of a single chamber of the detector in cross-plane and diagonal directions were analysed. It could be shown, that the detector's response is linear with dose and energy independent. Taking the lateral response into account, two different dose profiles, for a pyramidal and an IMRT dose distribution, were applied to compare the data generated by a treatment planning system with measurements. From these investigations it can be concluded that the detector is a suitable device for quality assurance and 2D dose verifications.     

利用矩阵电离室对加速器和放疗计划系统进行剂量学研究

目的:探讨利用矩阵电离室对医用直线加速器及放射治疗计划系统进行快速剂量学的检测方法和项目。方法:在矩阵电离室上方放置5cm的固体等效水模,下方放置5cm的反射水模,对标准方野和矩形野测试,测试条件SSD=95cm,SAD=100cm,射野大小分别为2cm、5cm、10cm、15cm、20cm和2cm×10cm、5cm×20cm、20cm×5cm,MU为100cGy;对治疗计划系统的中央挡铅、MLC形成的中央挡铅、不对称射野、MLC末端形状(叶片末端效应)和相对叶片之间的间隙和MLC侧面效应、叶片凹凸槽效应、以及简单模拟调强模型等相关参数进行检测。结果:方野和矩形野的平坦度为100.07%～102.66%,对称性为0.10%～1.49%;光野、射野一致性检测:X方向为-1.5%～0.7%,Y方向为-1.4%～1.0%,平均为-0.47%;对放疗计划系统的检验,主要验证计算值与实际测量值的结果比较,以Gamma值和绝对剂量偏差值(4%)来判断两者的符合性。对于方形野和矩形野Gamma值在92.02%～96.35%,而对于多野光栅的相关检测,在计划系统设置的两个半野(X1=5cm,X2=0cm,Y=10cm和X1=0cm,X2=5cm,Y=10cm)合成实验中,合成区域间隔处有5%的剂量偏差,5个2cm×10cm合成10cm×10cm实验中,在射野连接处误差值最大可达10%;在两个2cm×2cm的方野,间距6cm实验中,第一个射野Gamma值可达96.6%,第二个Gamma值为93.2%。结论:利用矩阵电离室可对医用直线加速器和放疗计划系统实现快速的剂量学检测,对加强两者日常的QA和QC具有重要的意义。     

三维剂量验证系统Delta4在容积旋转调强计划剂量验证中的应用

目的：探讨三维剂量验证系统Delta4对容积旋转调强计划进行剂量验证的可行性。方法：利用Delta4对20例患者的容积旋转调强计划进行剂量验证;为了对比,同时用MatriXX电离室矩阵对相同计划的冠状面进行剂量分布验证：利用剂量仪、指形电离室对相同计划进行点剂量的绝对剂量验证;将三种方法的验证结果进行比对。剂量分布验证采用Gamma分析,取剂量3％、距离3mm,通过率≥95％为验证通过标准。结果：三种验证方法所有计划的误差均在允许范围之内。使用Delta4验证治疗计划的Gamma通过率平均为98．90％,各个射野的Gamma通过率平均99．83％;用MatriXX电离室矩阵验证各计划冠状面剂量分布Gamma通过率平均为98．02％;绝对剂量验证平均误差为1．18％。结论：利用Delta4对旋转容积调强计划进行剂量验证是可行的。