目前，放射治疗与手术、化疗并称为恶性肿瘤的三大治疗手段，在恶性肿瘤的综合治疗中发挥着重要的作用^[1]。医用加速器通过发射高能X射线和电子束，对患者体内的肿瘤细胞执行严格、精确的放射治疗^[2]。作为最主要的放射治疗设备，医用加速器如果使用或维护不当，极易发生严重的医疗事故^[3]。因此加速器的质量保证和质量控制是保证放射治疗安全的重中之重。射波刀是一种可应用于全身肿瘤的新型放射治疗设备，它将1个小型直线加速器安装在机械臂上，利用机械臂的全向投射能力对肿瘤进行精准、非共面、多中心的实时影像追踪的放射治疗，并采用低分次、高剂量照射，因此需要更加严格的质量保证与质量控制方法，以确保放射治疗中的安全性与精确性^[4-6]。射波刀自动质量保证（auto quality assurance，AQA）检测与立体定向系统的Winston-Lutz检测类似，是一种快速简捷的系统照射精度检测，采用金标追踪的方式，通过分析比较模体内水平和正交2个方向射野在胶片上投影的质心与模体内钨球的质心差异，从而检测影像中心和机械臂的到位精度^[7]。根据WS 667—2019 《机械臂放射治疗装置质量控制检测规范》^[8]和AAPM TG-135^[9]建议，作为验收检测和稳定性检测的项目之一，AQA检测需每日进行，遇到数据异常时，需及时调试，做好设备的日常维护与保养，以确保设备的良好运行，从而为患者提供安全、可靠、精准的治疗^[10]。

现阶段AQA检测使用的模体大多为国外厂家提供，价格昂贵，且不能进行对比分析。随着国家卫生标准WS 667—2019 《机械臂放射治疗装置质量控制检测规范》的发布实施，为了客观公平地横向比较射波刀性能，开展独立的、第三方的对比检测，亟需研制射波刀质量保证检测的专用模体。基于此，本研究制作了AQA模体，并与射波刀AQA模体在相同检测条件下进行对比验证。

1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 实验仪器

G4射波刀、VSI射波刀、MultiPlan 4.0治疗计划系、MultiPlan 5.0治疗计划系统、AQA 1.0.4分析软件（美国Accuray公司），SOMATOM型CT（德国Siemens公司），EBT3免洗胶片（美国Ashland公司），V700型扫描仪（日本Epson公司）。

1.1.2 自制AQA模体（自主研发）

自制AQA模体由丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，ABS）、有机玻璃（polymethyl methacrylate，PMMA）和钨组成。模体为长95.5 mm、宽73.5 mm、高95.5 mm的长方体，内含边长63.5 mm的正方体球方，球方中间包含一个直径32 mm的有机玻璃球和19 mm的钨球。另有一个直径19 mm的有机玻璃球用于CT定位。球方内嵌4枚非共面的金标，金标为直径2 mm的钨粒，各金标之间的距离大于20 mm，每3颗金标形成的三角形角度大于15°，且在两侧45°视野中无重叠。模体中可放置一对正交胶片，用于测量钨球投影的同心圆中心的相对位置，进行AQA检测。自制AQA模体外形如图1。

1.1.3 AQA模体（美国Cirs公司）

AQA模体由密度近似于1 g/cm³的合成树脂、丙烯酸（acrylic）、钨等材料组成。模体为长95 mm、宽64 mm、高95 mm的长方体，内含边长63.5 mm的正方体球方，球方中间包含一个直径32 mm的丙烯酸球和19 mm的钨球。球方内嵌4枚金标，AQA模体外形如图2。

1.2 实验方法 1.2.1 模体装配及CT图像获取

在自制AQA模体中放入19 mm有机玻璃球，装配好模体；将模体置于CT平板床上，如图3；执行CT扫描，获取定位图像。CT扫描条件：管电压120 kV、管电流370 mA，层厚1 mm，FOV 500 mm，无间隔、螺旋扫描。AQA模体装配好后采用与自制AQA模体相同的摆位和扫描条件执行CT扫描。

1.2.2 制定模体计划

将模体的CT影像序列分别导入MultiPlan 4.0和MultiPlan 5.0治疗计划系统，勾画模体内的球形靶区，参考厂家手册建议，选取AQA模板计划，采用金标追踪的方式，准直器大小为35 mm；调整剂量，使模体中胶片位置的剂量约为250 cGy。保存为可执行计划，如图4。

1.2.3 执行AQA检测

打开模体，将模体内的有机玻璃球替换成钨球，确保钨球在模体内不会晃动；将标记好方向的2张未曝光的EBT3胶片装入模体中；将模体置于射波刀治疗床上，借助激光线辅助调正模体，如图5。调取AQA计划，通过金标追踪校准位置后在G4射波刀和VSI射波刀下实施照射。6个自由度的摆位误差：3个平移方向误差< 0.5 mm，3个旋转方向误差< 0.5°。

1.2.4 胶片扫描及分析

从模体中取出已曝光胶片，将胶片放置于塑料模板上摆正扫描。选取扫描框范围时，需紧切胶片边缘。胶片扫描条件：分辨率300 dpi，16位灰度，自动校准关闭，另存为TIFF格式。打开AQA分析软件，加载已保存的图像，设置影像分辨率为300 dpi pixels/inch，并根据需要旋转或翻转影像，执行影像处理，分析2种模体的AQA检测结果，如图6。

1.3 评价参数

射波刀AQA检测总偏差，即径向误差（Radial error），计算公式为 $ \sqrt{（{Xoffset）}^{2} + {（Yoffset）}^{2} + {（Zoffset）}^{2}} $ ，其中 $ Xoffset $ 为头脚方向偏差， $ Yoffset $ 为左右方向偏差， $ Zoffset $ 为腹背方向偏差。

1.4 统计学处理

采用SPSS 20.0软件进行统计处理，所有计量资料数据结果以均值 ± 标准差（ $\bar x \pm s $ ）表示，对2种模体的自动质量保证检测总偏差结果采用两独立样本t检验，检验水准α = 0.05。

2 结　果 2.1 2种模体自动质量保证检测结果

使用2种模体在相同条件下进行自动质量保证检测，在G4射波刀下和VSI射波刀下检测结果列于表1、表2。自制AQA模体和AQA模体总偏差均小于1.0 mm；2种模体三轴偏差均小于0.548 mm。

2.2 2种模体自动质量保证检测结果分析

在相同比对标准下，使用2种模体在不同型号射波刀下进行自动质量保证检测两独立样本t检验结果列于表3。从表中可以看出，使用2种模体在G4射波刀下进行AQA检测总偏差的两独立样本t检验结果差异无统计学意义（t = −0.024，P > 0.05）；在VSI射波刀下进行AQA检测总偏差的两独立样本 t检验结果差异也无统计学意义（t = −0.423，P > 0.05）。以上结果表明，2种模体在不同型号射波刀的AQA检测下，总偏差具有同等照射精度。

3 讨　论

本研究基于WS 667—2019 《机械臂放射治疗装置质量控制检测规范》要求，研制了自制AQA模体以进行自动质量保证检测。

在模体制作过程中，本研究尝试使用了立体光刻造型（Stereo Lithography Appearance，SLA）3D打印技术和数控加工，以及多种材料进行实验。在制作工艺的选择上，受所使用的3D打印机设备、可选择的材料和操作方法等条件的限制，3D打印的精度不够理想，不能保证模体用于AQA检测的精确性，因此选择了更为传统、广泛的数控机床技术进行模体的制作加工，数控机床加工公差为±0.02 mm。在材料的选择上，自制AQA模体正方体球方壳体材质为丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, ABS），物理密度（ρ）为1.04 g/cm³，相对于水的电子密度为0.98，6 MV下质量衰减系数（μ/ρ）为4.793 × 10⁻² cm²/g；Kumar R等^[11]研究表明，其等同于市售的塑料/固体水模体，组织等效性好，可用于放射治疗的剂量验证和其他测定；且易加工、耐腐蚀、不易变形、价格低廉。由于射波刀AQA检测的追踪方式为金标追踪，因此需要在模体内置入金标。金标是一种能够满足射波刀系统追踪算法和成像要求的金属标记物，所以金标的材质不仅是黄金，也可以是不锈钢或其他合金^[12]。Subedi W等^[13]使用基于钨标记的模体，对图像引导放射治疗的校正偏移和参考位置偏差进行了测定，验证了钨作为金标用于放射治疗质量控制的适用性和可靠性。在金标的外形和尺寸的选择方面，Chan MF等^[14]比较了各种植入式金标在千伏级和兆伏级成像的可视性，研究表明，对于图像引导放射治疗（IGRT），当金标直径小于0.75 mm时，其在 X 射线图像上很难看到，所以选用金标的直径至少为0.75 mm。Shirato H等^[15]研究表明，在人体内各器官植入直径为2 mm的球状金标进行放射治疗，金标不易发生移位，可以保证肿瘤实时追踪的精确性。本研究自制AQA模体使用直径为2 mm的钨粒作为金标，其密度大，硬度高，有较强的化学稳定性，在CT定位和实际治疗计划执行时无明显伪影存在。

在AQA计划执行过程中，射波刀机械臂不会自动进行六维偏差修正，因此3个平移偏差需手动调整到0.5 mm以内，3个旋转偏差需调整到0.5°以内^[16]。另外，胶片的摆放方向和摆放位置等因素也会影响AQA检测结果^[17-18]。

本研究使用自制AQA模体与AQA模体进行对比时，在CT扫描、计划设计、计划执行与胶片分析的各个阶段，检测条件尽量保持一致：摆位时6个自由度的偏差均小于0.5 mm/0.5°，胶片摆放方向与模体标记对应一致，扫描胶片时使用塑料模板以确保检测的重复性，基本消除了人为因素对实验结果造成的影响。

实验结果表明，相同比对标准下，使用不同型号射波刀进行检测，自制AQA模体实测值总偏差均小于1.0 mm，符合规范要求^[8]。WS 667—2019 《机械臂放射治疗装置质量控制检测规范》没有对每个方向的偏移误差做强制规定，一般要求每个方向上偏移误差不超过0.548 mm^[19]。本研究通过2种模体对比检测，3个轴向偏差结果均小于0.548 mm。

本研究自制AQA模体与射波刀AQA模体物理参数基本一致，内部构造与AQA模体相近；模体组织等效性好，制作成本较低，装配简便，且自制AQA模体外部画有指示线，可配合激光灯方便摆位，缩短了摆位时间；但由于模体内正方体球方无孔柱设计，所以AQA检测时需严格按指示线进行装配和摆位。

综上所述，自制AQA模体与国外AQA模体实验结果比较，具有一致性，满足射波刀自动质量保证检测要求；自制AQA模体的研制，为基于WS 667—2019《机械臂放射治疗装置质量控制检测规范》建立射波刀质量控制检测方法提供了设备基础。下一步将研发射波刀质量控制所需的其他模体和独立分析软件进行检测，以确保射波刀质量保证和质量控制的准确性。