2011年7月中国医学物理学杂志Jul．,2011第28卷第4期Chinese Journal of Medical Physics Vol．28．No．4 6MV医用直线电子加速器束流中心方向调整方法的研究
李冬青1，2，包尚联1（1.北京大学医学物理和工程北京市重点实验室&肿瘤物理诊疗技术研究中心，北京100871；2.医科达北研（北京）医疗器械有限公司，北京102200）
摘要：目的：在对6MV低能电子直线加速器的加速管安装调试过程中，找出一种简单易行的束流调整方法，使束流调整后辐射野的均整度和方形X-辐射野的对称性指标符合国家标准GB15213-94《医用电子加速器性能及试验方法》的要求。方法：经过分析发现束流对称性（SYM）误差产生的原因分为两部分：束流的方向相对于辐射头轴线发生角度Δθ偏离和束流入射位置相对于辐射头轴线发生ΔX偏离，通过试验得到Δθ和ΔX对SYM数值变化的曲线，通过修正加速管连接法兰盘的平行度和同轴度对束流进行调整，并用水箱测量一定深度处辐射野内剂量的均匀性对调整结果进行检查和分析。结果和结论：使用5支加速管进行试验，束流调整前的对称性值在1.0%至2.9%之间，束流调整后的对称性值在0.8%~1.0%之间。达到了束流调整的目地，并且本方法在多台电子直线加速器上使用，结果证明了该方法的有效性和结果的精确性。
关键词：医用电子直线加速器；束流调整；靶点
DOI编码：doi：10.3969/j.issn.1005-202X.2011.04.001
中图分类号：R811.1文献标识码：B文章编号：1005-202X（2011）04-2707-05
Investigation of Beam Alignment of6MV Medical Linear Accelerator
LI Dong-qing1,2,BAO Shang-lian1
(1.Beijing Key Lab of Medical Physics and Engineering&The Research Center of Tumor Diagnosis and Therapeuti-cal Physics,Peking University,Beijing100871,China;2.Elekta BMEI(Beijing)Medical Equipment Co.,Ltd Beijing 102200，China)
Abstract:Objective：During installation and adjusting of accelerator tube for6MV medical linear accelerator(LINAC),an easy method was invented judged by parallelism and the coaxiality evaluation of the accelerating waveguide connection plate.
Methods：The beam direction deviated the accelerator main axisΔθand the deviation of the beam centerΔX were adjusted.
The dose profiles got by the water tank scanner system were used to verify the revising by their flatness and symmetry.Results and Conclusions：The method has been used to adjusting the several accelerator tubes,and the results showed its effective and accuracy enough.
Key words:medical electron linear accelerator;beam alignment;target
前言
在对医用电子直线加速器（LINAC）进行出厂调试时，为了满足X-射线束对临床治疗的需要，保证剂量分布在辐射野内足够均匀，需要对X射线束的方向进行调整。在治疗计划设定的辐射野内的剂量分布的均匀性可以用用辐射野的均整度和对称性来表征，应达到国家标准GB15213-94《医用电子加速器性能及试验方法》的要求。
高能电子经过阳极靶（一般采用钨靶）时，与靶中材料的原子发生碰撞，在6MeV电子的能量范围内，通过韧致辐射的物理过程损失能量，产生X-射线能量波段的光子。这些光子一部分与靶材料发生光电效应，康普顿散射和电子对效应，在靶中耗尽能量使得靶发热，而一部分X-射线光子以韧致辐射谱从阳极
收稿日期：2011-04-20
基金项目：973项目课题（No.2011CB707701）、北京市教委的共建项目（No.D100010501）
作者简介：李冬青（1977-），男，北京市昌平区人，北京大学物理学院核技术与应用专业在读硕士研究生。
通讯作者：包尚联，E-mail：bao@。
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中国医学物理学杂志
第28卷第4期
2011年7月
图1不同能量电子打靶产生的X 辐射角分布
Fig.1The angle-distribution of X-ray for different
energy electrons bombarding on targets
靶发射出去，按照一定的角分布[1]。根据韧致辐射双微分截面的公式可以知道，随着轰击LINAC 阳极靶的电子束能量的提高，在阳极靶上以电子束击中位置为源点产生的X -射线辐射集中在电子入射方向上一个很小的立体角Δθ内[2]，如图1所示。从图1看出，入射电子能量越高，角分布前向性越好。这种注量分布的模式不能满足肿瘤放疗临床的要求，对离开轰击
靶点一定距离处（例如设定源皮距SSD 为100cm ）和一定射野大小时（例如10cm ×10cm 的照射野），对射线强度均匀分布的要求。为此，按照GB15213-94的规定必须对X 辐射强度的角度分布用所谓的均整过滤器进行“均整”[3]。在正确设计了均整过滤LINAC 输运线上，可以通过水箱的方法，通过水箱中的指型电离室，测量水中一定深度处的剂量分布，来证明束流强度分布的均匀性和在治疗野内束流的对称性。这和电子束流轰击靶的位置和出射方向密切相关，图2给出了LINAC 主轴所在的主平面上由于束流对称轴线与辐射头轴线是否重合引起的在水中一定深度处所产生的剂量分布的示意图。图2（a ）表示正确的均整块放置位置情况下，电子束流正确的打靶位置和方向，在水箱一定深度处可以形成正确的均匀的剂量分布。图2（b ）中给出了当电子束流的方向相对于辐射头轴线发生角度Δθ偏离时在水中一定深度处形成的不均匀剂量分布，可见在电子束流的入射方向形成较高的剂量分布。图2（c ）中为电子束流入射位置相对于辐射头轴线发生ΔX 偏离时在水中一定深度处形成的不均匀剂量分布，在偏离方向上形成较高的剂量分布。图3是一个典型辐射头的基本结构。辐射头分成两段：从电离室（不含电离室）以下的部分可以整体旋转，通常称为治疗头。这部分旋转轴线与初级准直锥的轴对称线重合，也称为辐射头轴线。该轴线是医用加速器的一条基准轴线，在安装加速管时，要求将束流对称轴线调节到与该基准轴线重合。为了保证获得强度分布均匀的辐射野，需要在LINAC 出厂调整时，快速确定加速器辐射头轴线与电子束流的入射方向发生的偏离角度Δθ以及入射位置发生ΔX 偏离的方法，保证束流调整的速度和质量问题。通过测试数据，
图2束流方向对均整后X 辐射剂量分布的影响
Fig.2The effect of the beam direction to dose
distribution
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