AAPM 医学物理实践指南 (MPPG) 8.a.: 直线加速器性能测试推荐（上）
Smith K, Balter P, Duhon J, White GA, Jr., Vassy DL, Jr., Miller RA, et al. AAPM Medical Physics Practice Guideline 8.a.: Linear accelerator performance tests. J Appl Clin Med Phys. 2017;18:23-39.
https://doi.org/10.1002/acm2.12080
摘要
该指南 (AAPM MPPG 8.a.) 的目的是提供一份加速器关键性能测试清单，以帮助物理师建立和保持一个安全、有效的质量保证 (QA) 计划。直线加速器性能测试应根据加速器的临床使用模式来选择，并应注意进行与检测加速器具体使用有关的测试。
本文对当前任务组报告中关于加速器 QA 的测试进行了风险评估 (主要来自 AAPM TG142 推荐的测试项目)，以突出那些对维护患者安全和治疗质量最有效的测试。内容上，对获取参考/基线数据、建立等中心、基于临床设计性能测试方案、与供应商合作建立 QA 测试以及在维护后测试等方面提供了建议。
该指南中建议的测试是根据风险分析和委员会的共识而选择的。这些测试按测试类别 (如剂量测定、机械等) 或测试的临床参数分组。每项测试都有实施说明，以便物理师了解每项测试的总体目标。
本指南的目标是帮助物理师为用于外照射放疗的直线加速器制定一个全面的 QA 计划，主要根据各种测试对患者安全和治疗质量的影响程度来确定其优先次序和频率。此外，本着 TG100 报告的精神，鼓励各机构分析自己临床实践中的风险，并确定哪些性能测试与自身临床需要关联度较高。
1、引言
直线加速器的性能测试是外照射放疗的质量管理计划中的重要组分，用以确保当前的加速器性能参数没有偏离机器验收时的临床基线。更重要的是，必须确保治疗计划系统 (TPS) 中的射束模型是否适合当前运行状态下的加速器。
随着加速器技术和控制系统的发展，新技术和功能逐渐被开发出来，帮助用户精准且有效地治疗患者。直线加速器技术的选择和使用将取决于疾病类型、临床工作量和工作流程。所以，物理师应选择符合自身临床需要的加速器性能测试，并注意测试加速器使用中可能出现的各种误差。
2、目标和原理
本指南是美国医学物理师协会 (AAPM) 委托编写的一系列医学物理学实践指南的一部分，旨在描述临床医学物理各个方面的可接受标准。该指南鼓励实施 TG24、TG40、TG142 (即 Report 013、046、142) 报告中推荐的全面 QA 计划，目的是提供一份关键性能测试的清单，以帮助物理师建立和维护一个安全和有效的 QA 计划，以配合加速器的临床使用。
指南委员会成员通过审查目前直线加速器性能测试的相关标准，对目前推荐的测试进行了风险评估，以确定哪些测试能最大限度地发现误差，可以帮助提供高质量的放射治疗，凸显现代技术的特点。
本指南只介绍了 C 型臂加速器的剂量学、机械和安全测试，而 CyberKnife 或 TomoTherapy 等特殊系统在此不作考虑；此外，本指南不包括对成像设备的测试，相关测试在直线加速器 QA 计划中也是必不可少的，在以前的 AAPM 报告/指南中也有提及 (TG142、TG179、MPPG 2.a.) 。
后文各项推荐的测试都包括实践说明，以便物理师理解每个测试的总体目标。不过本指南并不应成为一份 '如何做' 的清单，指南将给出哪种设备对测量有帮助，或哪种测试方法更合适等方面提出建议，但测量设备和方法的最终选择是各机构物理师的责任。
3、目标用户
本报告的目标用户是需要进行加速器性能测试工作、或那些正在设计加速器 QA 计划、想要了解检测误差并确保安全和高质量外照射放疗所需关键测试的物理师。
我们也鼓励行政人员、linacs制造商、代表认证机构和州监管机构的人员使用本指南作为参考，以了解机构使用的设备和QMP为维护设备所选择的必要测试。
4、职责
医学物理师应能独立履行医学物理学领域的必要职责，包括设计和维护一个整体 QA 计划。物理师应设计和指导所有的 QA 活动，在需要时帮助进行测试或分析，并对所做的工作承担专业责任。物理师可以将执行特定 QA 的责任委托给合格人员，但应负责审查和公布测试结果，并确保各项测试结果符合预设的容许值。
5、用词和缩写
略。
6、加速器性能测试的审查方法
6.A 失效模式与影响分析 (FMEA) 方法
通过 FMEA 方法，该指南对过往 AAPM 报告 (主要是 TG142) 中的各项加速器 QA 测试进行了风险评估 (依据 TG100 报告)，目的是分析并强调对于安全和质量保证最有效的测试项目。根据 FMEA 方法，每项测试 (或测试的每种参数) 都代表一个潜在的 “失效” 可能，而其 “影响” 则通过三个方面来分析——失效率 (Occurrence, O)，严重性 (Serverity, S)，和可检测性 (Detectability, D)。
每个委员会成员及同事共 25 名执业医学物理师（工作年限为 5-37 年，中位数 20 年）作为评分者，提交了 O、S 和 D 的风险评估分数。评分者机构包括大学/学术机构、医院、政府以及不同地区的医学物理咨询团体。如此，评分代表了来自不同患者群体、技术、设备年龄、治疗类型（即三维适形、IMRT、SRS 等）和治疗多样性的观点。评分原则如下：
失效率 O：评分者基于有关临床参数失效率的经验，为各项性能测试设定失效率分数——例如，光学距离指示器（ODI）测试超出容许值的频率。
严重性 S：假定有关临床参数没有按推荐频率进行测试，并且超出了耐受范围，而患者接受了这种情况下的治疗，此时对病人造成伤害的严重性。为了给失效的严重性打分，评分者对临床参数超出容许值的程度进行了合理假设——例如，ODI 误差超出容许值几个毫米对治疗的影响。
可检测性 D：某项测试参数的可检测性是通过该测试参数的失效是否能通过联锁、警报或者其他测试方法来检测到来评估的——例如，如果不每天检测 ODI，那么其他测试检测到 ODI 超出容许值的可能性有多大。
以上，通过各评分者的 O、S、D 各自的平均分，确定每项测试的平均风险优先度 (RPN, risk priority number)：RPN = O · S · D。
6.B 风险评估分数
TG142 中各项性能测试的平均和归一化 RPN 得分如 附录 Table I。
下方 Table 1 显示了本指南对 TG142 日检和月检部分测试的排名与 O'Daniel 对的 FMEA 分析结果的比较。
为了确定失效发生率 O，对来自 3 台直线加速器 3 年内的实际数据进行了分析，得出最小可检测发生率为 0.04%；严重性 S 的排名是由 TPS 中的射束模型误差来计算。
6.C 其他临床流程的风险
由于直线加速器上的硬件和软件系统可能发生故障，物理师必须设计一个 QA 计划来检测故障。然而，直线加速器上的硬件和软件系统只是构成外照射放疗整个流程的一部分。
硬件和软件错误的相对风险实际上低于人为误差、缺乏标准化的程序和工作人员培训不足所造成的风险。我们必须努力确保硬件和软件错误的风险保持在较低水平，从而尽量减少对高精准放疗的影响；所以，QA 计划中的直线加速器性能测试就应该是有效而全面的。如此，便可以将时间和资源用于控制其他领域可能发生的差。
7、资源和设备
各种各样的设备和软件工具可以帮助物理师准确和有效地实施、分析和解释测量测定。尽管设备可能较为昂贵，但实际上只占加速器生命周期中产生效益的一小部分。加速器购置和运营预算应包括这种测量设备和软件的费用。管理者应了解这些工具的成本效益以及时间节省。物理师应该在测试上分配与其所涉及的风险相对应的时间。
8、开发包含性能测试的质量控制程序
8.A 参考/基线数据
大多数性能检测需要与基线或参考数据集进行比较。临床治疗主要是基于 TPS 中的剂量模型，因此，将加速器性能与相应调试的 TPS 数据进行比较是合理的 (即 TPS 数据作为参考数据) 。这样一来，医生批准的剂量和加速器实际交付的剂量之间就得到了验证。此外，测试可以使用临床可接受的容许值，而不必是可实现的理想容许值。
除了以 TPS 数据作为参考，另一种方法是以最初调试时收集的数据作为参考数据 (TG142, TG106)。如果物理师选择这种方法，那么应按 TG106 的建议，确保年检调试数据与 TPS 的模型一致。
无论选择哪种方法，总的目标是确保实际交付剂量和计算剂量偏差在 5% 范围内 (包含与绝对校准相关的不确定度)。
在调试和年检时，通常使用水箱进行束流测量。而对于较频繁的常规 QA，如日检和月检中的 dose profile 稳定性检测，使用其他设备可能会更容易和高效——例如，月检、日检分别使用二级、三级测量系统。在这种情况下，有必要建立一个参考数据集，并通过 TPS 数据进行适当的验证，或与绝对标准进行比较。建立常规参考数据集 (或基线) 的过程如下：
年度束流测量
将年度测量结果与 TPS 数据、经 TPS 数据验证的调试数据或绝对标准 (TG51 校准标准) 进行比较
确保结果在容许值范围内，并消除差异
验证年度光束测量后，用其他常规设备/方法 (二级/三级测量系统) 进行测量，理想情况下应在统一天连续测量。而这次测量中获得的数据则会称为相应设备的参考数据集，作为常规测量的比较基线。
物理师有责任确保所有参考数据集得到适当的使用，并至少每年一次根据绝对标准 (即 TPS) 进行验证。
8.B 等中心
TPS 中不包含的一个重要参考数据是等中心点的位置。加速器的等中心位置 (包括机械等中心和辐射等中心，以及这两点的一致性)，在调试测量开始前就应已定义并建立。
TPS 中对定义加速器模型至关重要的剂量学参数将取决于对等中心位置的准确认定。物理师应该在获取调试数据时决定采用何种方法来确定等中心位置，然后，应设计一个适当的参考框架，以便在常规 QA 中 '寻找' 等中心——这个框架应作为原始参考框架，或与验收/调试时决定的原始参考框架相连结。
常规 QA 的参考框架方面，可以是激光器，也可以是加速器上安装的外部设备。无论哪种，物理师都应该充分了解用于建立基线的参考框架，以便在测试其他临床机械参数时与之比较。
测量与加速器机械精度相关的临床参数的第一步，是确保参考框架仍然准确地定义等中心位置，并在容许值范围内——例如，如果激光器被用来参考等中心，那么在进行任何其他机械测试之前，激光器应该对辐射/机械等中心进行测试。物理师有责任确保对机械参数的任何调整都是适当的，并与用于基线和常规测量的参考框架相联系——这需要对每个加速器进行机械测试的适当条件进行良好的记录和传递。建议为同一机构内的所有加速器建立一个共同的方法，以避免混乱，特别是对于常规测试的执行者可能发生变化的情况。
8.C 基于临床实践的性能测试
一个鲁棒/稳健的 QA 计划应该基于临床实践需求，所以并不存在一个统一、完全的表格来规定全部加速器性能测试、确保对所有病人类型和所有放疗技术的最准确、安全的治疗。本指南提供了一个应该被考虑的关键测试清单。然而，由于临床实践在每台加速器上可能有很大的不同，物理师应负责根据各自的临床实践来决定进行哪些测试是慎重之举。AAPM TG100 报告提供了帮助物理师完成这项任务的工具 (即风险分析方法)。
在临床实践中，与 C 型臂加速器结合的图像引导技术已非常普遍，所以与直线加速器的机械方面密切相关的成像性能测试 (即成像等中心 vs 治疗等中心) 是非常重要的。在临床实践中，如果强调使用成像来对齐患者位置，且比其他对齐技术 (如激光或 ODI) 更频繁，可以考虑减少测试激光或 ODI 的频率。在这种情况下，成像设备的 QA 则应更加关键而频繁。
使用 C 型臂加速器进行立体定向放射外科 (SRS) 或立体定向体外放疗 (SBRT) 方案时，物理师应参考专门为立体定向设置中的性能测试设计的标准，以达到比传统分割患者所需更高的精准度。此外，物理师可以选择在立体定向/大分割放疗的当天做额外的测试 (Winston-Lutz 测试)，以确保辐射等中心的机械对齐适用于此类患者。
8.D 供应商提供的测试方法和工具
许多设备供应商均为其设备提供推荐的 QA 和安全测试，对物理师来说可能会是有用的参考。然而，物理师有责任评估这些测试中哪些适合其机构和每台机器。另外，供应商的测试很少是完整、全面的——例如，它们往往不包括临床安全测试，如门联锁检查。因此，物理师有责任对其进行补充。在多厂商的环境中，也可以选择在多种机器上使用一种共同测试，这对操作人员来说比较容易和高效，同时也为所有机器提供一个共同的 QA 基础。
每个供应商提供的性能和安全测试都应涵盖其系统中的独特组件或技术，这有助于物理师发展自己的 QA 计划。同时，正如物理师不应该依赖供应商来建立 QA 计划一样，供应商也不应该依赖物理师来制定所有的测试。供应商和物理师应共同合作，为每个机构制定有效和高效的 QA 计划。
供应商的测试通常是基于供应商提供的工具，包括通用商用工具和部分某些机型特有的工具。物理师有责任决定这些工具除在供应商规程外是否合适——可以选择使用不同于供应商提供的工具进行验收测试和/或常规测试，这样做可以使不同供应商的设备标准化，或有能获取更多数据、方便使用等优点。
8.E 机器维护后的性能测试
对加速器进行维护后，应进行一些测试以确保临床参数没有有意或无意改变。物理师应该根据工作类型和机器性能变化的可能性来决定哪些测试是合适的——应对机器和子系统有一定的了解，以便对各种类型的维修后需要做哪些测试做出合理的决定。
工程师可以帮助了解相关工作如何影响临床参数，是重要的信息来源。工程师应完全了解在加速器上进行的任何服务工作，并建立一个工作系统，将相关工作的完成情况通知物理师，并在加速器恢复使用前得到物理师的批准。