在放射治疗中，至关重要的是准确知道患者接受的剂量，使患者接受正确剂量以杀死癌细胞，同时保护健康的组织，过量照射或剂量不足都会影响治疗的效果。在《放射诊疗管理规定》中，当放射治疗实际照射剂量偏离25%以上，属于放射事件，应及时调查，并报告卫生行政部门。对于外照射放射治疗设备，卫生部门制定了相应的质量控制检测规范^[1-5]，其中输出剂量测量均为放射治疗设备质量控制最为重要的一项指标。调查北京地方所属外照射放射治疗设备输出剂量情况，分析外照射放射治疗设备输出剂量相对偏差原因，明确各类型外照射放射治疗设备输出剂量测量方法，为相关检测提供参考。

1 材料与方法 1.1 研究对象

2020年期间北京市地方所属全部在用外照射放射治疗设备59台，包括医用电子加速器49台，螺旋断层放射治疗装置4台，低能X射线治疗机4台，机械臂放射治疗装置1台、γ射线立体定向放射治疗系统1台，具体型号及生产厂家见表1。输出剂量调查所采用的设备能量为：医用电子加速器、螺旋断层放射治疗装置和机械臂放射治疗装置均为6 MV X射线，γ射线立体定向放射治疗系统使用的放射源为⁶⁰Co，低能X射线治疗机50 kV、70 kV和100 kV 3档X射线。

1.2 检测仪器

PTW公司MP-1型一维水箱、安科锐公司长方形固体水和圆柱形Cheese模体、医科达公司直径为16 cm的聚苯乙烯（ABS）球模、德图104-IR型数字温度计（北京市计量检测科学研究院校准）、DYM3型空盒气压表（北京市气象仪器计量检定所校准）、PTW公司 UNIDOS Webline型静电计及30013 型电离室（0.6 cm³）、31010型电离室（0.125 cm³）、23342型平板电离室（0.02 cm³）、Standard Imaging公司 A1SL型电离室（0.057 cm³）。静电计和电离室均使用的出厂校准证书，校准证书均在2年有效期内，PTW公司设备可溯源到德国联邦物理技术研究院（PTB），Standard Imaging公司设备可溯源到美国国家标准与技术研究院（NIST），各电离室校准量和校准因子见表2。

1.3 检测方法 1.3.1 医用电子加速器

UNIDOS Webline静电计、30013型电离室及一维水箱，辐射野大小10 cm × 10 cm，源皮距SSD= 100 cm，在水下10 cm处测量，按照IAEA TRS 398号报告^[6]基于水吸收剂量校准的方法，将测量读数按式1）计算出水中最大吸收剂量点处剂量。

$D = M \cdot {N_{D,w}} \cdot {k_Q}/PDD$

(1)

$D$ 为水中吸收剂量；

$M$ 为经温度气压修正后静电计的读数；

${N_{D,w}}$ 为水中吸收剂量校准因子，校准源为⁶⁰Co；

${k_Q}$ 为与校准所用不同线质时的修正因子，与电离室型号和线质TPR₂₀/TPR₁₀相关；

$PDD$ 为水下10 cm处的百分深度剂量PDD₁₀。

线质TPR₂₀/TPR₁₀与PDD₁₀使用加速器计划系统中的数值，输出剂量的相对偏差按式2）计算。

$B = \frac{{{D_1} - {D_0}}}{{{D_0}}} \times 100\% $

(2)

$B$ 为输出剂量相对偏差；

${D_1}$ 为测量的剂量；

${D_0}$ 为预置照射的剂量。

1.3.2 螺旋断层放射治疗装置

UNIDOS Webline静电计、A1SL型电离室测量静态输出剂量和旋转输出剂量。静态输出剂量测量使用长方形固体水模体，设置源皮距SSD = 85 cm，模体下1.5 cm深度处测量，照射野设置为40 cm × 5 cm；旋转输出剂量使用圆柱形Cheese模体，调用机器旋转输出剂量内置计划。按照IAEA TRS 483号报告^[7]基于水吸收剂量校准的方法，将测量读数按式3）计算作为输出剂量测量结果，输出剂量的相对偏差按式2）计算。

$D = M \cdot {N_{D,w}} \cdot {k_Q}$

(3)

$D$ 为水中吸收剂量；

$M$ 为经温度气压修正后静电计的读数；

${N_{D,w}}$ 为水中吸收剂量校准因子，校准源为⁶⁰Co；

${k_Q}$ 为与校准所用不同线质时的修正因子，由于所用模体中电离室插孔的限制无法使用其他电离室，对于所用的A1SL型电离室 ${k_Q}$ 可取为1，当使用其他模体和电离室时可查IAEA TRS 483号报告中的 ${k_Q}$ 值。

1.3.3 机械臂放射治疗装置

UNIDOS Webline静电计、30013型电离室及一维水箱，源到探测器距离SDD = 80 cm，直径60 mm准直器，在水下1.5 cm处测量，按照IAEA TRS 483号报告基于水吸收剂量校准的方法，将测量读数按式4）计算作为输出剂量测量结果，输出剂量的相对偏差按式2）计算。

$D = M \cdot {N_{D,w}} \cdot {k_Q}$

(4)

$D$ 为水中吸收剂量；

$M$ 为经温度气压修正后静电计的读数；

${N_{D,w}}$ 为水中吸收剂量校准因子，校准源为⁶⁰Co；

${k_Q}$ 为与校准所用不同线质时的修正因子，依IAEA TRS 483号报告，机械臂放射治疗装置使用30013型电离室时 ${k_Q}$ 取值为0.999。

1.3.4 γ射线立体定向放射治疗系统

UNIDOS Webline静电计、31010型电离室、直径为16 cm的聚苯乙烯（ABS）球中心处测量，直径为16 mm的准直器，按照IAEA TRS 483号报告基于水吸收剂量校准的方法，将测量读数按式5）计算作为输出剂量测量结果，输出剂量的相对偏差按式2）计算。

$D = M \cdot {N_{D,w}} \cdot {k_Q}$

(5)

$D$ 为水中吸收剂量；

$M$ 为经温度气压修正后静电计的读数；

${N_{D,w}}$ 为水中吸收剂量校准因子，校准源为⁶⁰Co；

${k_Q}$ 为与校准所用不同线质时的修正因子，依IAEA TRS 483号报告，在Perfexion型伽玛刀16 mm直径ABS球中31010型电离室的 ${k_Q}$ 取值为1.0146。

1.3.5 低能X射线治疗机

UNIDOS Webline静电计、23342型平板电离室，SSD = 15 cm，直径为5 cm准直器，按照AAPM方案^[8]在空气中测量的方法，将测量读数按式6）计算出表面水中吸收剂量，输出剂量的相对偏差按式2）计算。

$D = M \cdot {N_k} \cdot {B_w} \cdot {\left[ {\left( {\frac{{\overline {{\mu _{en}}} }}{\rho }} \right)_{{\rm{air}}}^w} \right]_{{\rm{air}}}}$

(6)

$D$ 为水中吸收剂量；

$M$ 为经温度气压修正后静电计的读数；

${N_k}$ 为空气比释动能校准因子，50 kV、70 kV X射线空气比释动能校准因子一致，测量中50 kV、70 kV及100 kV X射线均使用该同一因子；

${B_w}$ 反散射因子，与SSD、射野大小及所测量X射线线质相关，线质由半值层HVL确定；

${\left[ {\left( {\dfrac{{\overline {{\mu _{en}}} }}{\rho }} \right)_{{\rm{air}}}^w} \right]_{{\rm{air}}}}$ 为水空气质能吸收系数比，与所测量X射线线质相关。

2 结　果

根据调查的49台医用电子加速器的计划系统数据，除Halcyon外，所调查的48台医用电子加速器均为有均整的6 MV X射线，PDD₁₀的范围为0.66～0.69，线质TPR₂₀/TPR₁₀范围为0.662～0.693，在以上线质范围内查IAEA TRS 398报告对于测量中使用的30013型电离室 ${k_Q}$ 范围为0.989～0.993。Halcyon型医用电子加速器为无均整6 MV X射线PDD₁₀为0.63，TPR₂₀/TPR₁₀为0.629，查IAEA TRS 483报告对于测量中使用的30013型电离室 ${k_Q}$ 为0.995。49台医用电子加速器6 MV X射线输出剂量相对偏差如图1，2台加速器输出剂量相对偏差绝对值超过3%。4台螺旋断层放射治疗装置静态输出剂量相对偏差为−1.1%～0.7%，动态输出剂量相对偏差为−2.0%～1.5%。机械臂放射治疗装置输出剂量相对偏差为0.4%，γ射线立体定向放射治疗系统输出剂量相对偏差为1.7%。4台X射线治疗机50 kV X射线半值层为0.46～0.53 mmAl，该线质 ${\left[ {\left( {\dfrac{{\overline {{\mu _{en}}} }}{\rho }} \right)_{{\rm{air}}}^w} \right]_{{\rm{air}}}}$ 为1.028， ${B_w}$ 为1.07（SSD = 15 cm，准直器直径大小为5 cm）；70 kV X射线半值层为1.2 ～1.4 mmAl，该线质 ${\left[ {\left( {\dfrac{{\overline {{\mu _{en}}} }}{\rho }} \right)_{{\rm{air}}}^w} \right]_{{\rm{air}}}}$ 为1.019， ${B_w}$ 为1.14（SSD = 15 cm，准直器直径大小为5 cm）；100 kV X射线半值层为2.0～2.2 mmAl，该线质 ${\left[ {\left( {\dfrac{{\overline {{\mu _{en}}} }}{\rho }} \right)_{{\rm{air}}}^w} \right]_{{\rm{air}}}}$ 为1.019， ${B_w}$ 为1.18（SSD = 15 cm，准直器直径大小为5 cm）；4台设备输出剂量相对偏差为－2.8%～2.4%。

3 讨　论

北京市地方所属外照射放射治疗设备较2012年^[9]的43台增加了16台，外照射放射治疗处于不断发展扩大阶段，目前仍有数家医疗机构正在安装和筹建中。放射治疗设备的类型也有了较大改变，医用电子加速器仍然为最主要的治疗设备，但随着放疗技术的发展，大部分治疗都采用调强放射治疗和旋转调强，且10 MV医用电子加速器可产生中子和感生放射性，治疗时多采用6 MV，故本次医用电子加速器输出剂量调查的能量均为6 MV X射线。外照射放射治疗设备新增了螺旋断层放射治疗装置和机械臂放射治疗装置，⁶⁰Co远距离治疗机基本淘汰，γ射线立体定向放射治疗系统适应症窄设备数量未增加，低能X射线治疗机的设备较为简单且具有成本效益，皮肤病学实践已经意识到这一点，因此，皮肤科医生广泛使用这些系统用于治疗疤痕疙瘩^[10-11]。

各类型设备输出剂量均不能直接测量，卫生行业各质量控制检测规范中均未有详细的检测方法和计算公式，需要测量者根据校准量按照相应国际规范去测量与计算。胡传朋等对《X、γ射线立体定向放射治疗系统质量控制检测规范》追踪评价建议给出剂量计算的详细计算公式和举例^[12]；宋彬、翟贺争等^[13-14]对螺旋断层治疗装置质量控制检测规范追踪评价建议增加剂量计算相关的公式和实例，包括公式、参数的选择。在外照射放射治疗设备输出剂量调查测量中，通过对文献调研和临床实际，对各类型外照射放射治疗设备的测量方法、公式与参数的选取进行了明确说明。静电计校准因子、极化效应、离子复合效应、电离室杆效应的修正因子均接近1，其修正所带来剂量影响是微小的可忽略不进行相应修正。

调查的49台医用电子加速器的计划系统数据，线质范围与Shende^[15]、Narayanasamy^[16]等报道一致，表明了 ${k_Q}$ 取值的可靠性。在对医用电子加速器输出剂量进行测量时同时查看医院校准医用电子加速器输出剂量时测量的方法和计算公式，除一家医院所用方法与本次调查测量方法和计算公式一致，为IAEA TRS 398号报告基于水中吸收剂量校准方法，其他医院采用的是IAEA TRS 277号报告^[17]的基于照射量或空气比释动能校准方法。罗琛等^[18]比较了2种方法，其测量结果在不确定度范围内一致。输出剂量相对偏差绝对值超过3%的有2台医用电子加速器，发现其中一家医院所用的煤油温度计偏低8度，而一家医院物理师校准剂量时不进行温度气压修正。输出剂量相对偏差绝对值超过2%的，对医院所用温度计和气压表数值准确性进行了核查，其中一个医院的气压表偏低10 hPa，也有部分医院使用室温而未对水温进行测量。调查了医院进行剂量测量的静电计为PTW UNIDOS系列和IBA DOSE 1，电离室分别为PTW 30013型和IBA的FC 65G型，静电计和电离室能够溯源到中国计量科学研究院，而所使用的温度计和气压表大都未进行校准。

螺旋断层放射治疗装置不同于传统医用电子加速器的方式，不能直接在参考条件下和设备显示的值去比较，也未在水中进行测量采用的在固体水模体中测量与基线值进行比较，并不是真正意义的参考剂量测量，而是一个稳定性的测量，所用的A1SL型电离室依Lopes M do C等^[19]报道其修正因子可取为1。所测量的4台低能X射线治疗机与Sheu R等^[20]测量方法一致，不同kV X射线线质范围及相关参数的取值均相符合。林海磊等^[21]使用PMMA模体和水中吸收剂量校准因子测量了低能X射线机表面的水吸收剂量，忽略了PMMA模体和水反散因子的差别，使用水中吸收剂量校准因子方法简化测量方法，但此方法使用PMMA模体不适合，Hill R等^[22]报道了不同模体材料对反散因子的影响不建议使用PMMA模体，对低能X射线治疗机，建议按照AAPM方法基于空气比释动能校准方法进行输出剂量测量。

本次调查除低能X射线治疗机外，其他外照射治疗设备均是采用水中吸收剂量校准方法，目前中国计量科学研究院也可提供水中吸收剂量的校准因子，测量不确定度将得到很大提高，并简化测量方法，可推广使用与国际接轨。

调查的外照射放射治疗设备输出剂量相对偏差范围和合格率优于河北、上海、山东等^[23-25]，主要原因包括每家医院均配置有静电计、电离室和相应的质量控制计划，医用电子加速器设备配置有晨检仪，卫生系统和计量系统每年进行一次第三方的检测。

输出剂量准确性是放射治疗准确的最为关键因素，统一明确的测量方法和多方的质量控制检测可确保放射治疗设备输出剂量的准确。在设备常规运行中医院应严格执行周期性检验，物理人员应每周核查输出剂量的准确性，并注意温度和气压的修正，如对气压可参考天气预报中的数值，与所用气压表的值偏差过大应注意气压表是否故障，温度计可采用使用传感器的电子温度计并配置2个温度计以便核验温度。