羅斌，李賢富，曹璐，郭飛，謝力，陽(yáng)華東，周進(jìn)偉

川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 腫瘤科（醫(yī)學(xué)影像四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川省腫瘤學(xué)重點(diǎn)學(xué)科），四川 南充 637000

引言

醫(yī)用直線加速器是腫瘤放射治療中使用的重要設(shè)備，為保證較高的醫(yī)療器械精度及更深層次的學(xué)科研究，需要定期檢測(cè)和分析加速器的各項(xiàng)性能指標(biāo)[1]。尤其對(duì)于加速器輸出劑量的測(cè)量與校準(zhǔn)是加速器質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的一項(xiàng)基本內(nèi)容，需要每周進(jìn)行[2]。同時(shí)，為了保證加速器輸出劑量測(cè)量的準(zhǔn)確性，也需要定期對(duì)測(cè)量輻射劑量的劑量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)和比對(duì)。由于劑量?jī)x校準(zhǔn)時(shí)的溫度（T）、氣壓（P）條件不同，會(huì)對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，本文在對(duì)本院腫瘤科ELEKTA-Synergy型加速器進(jìn)行輸出劑量校準(zhǔn)時(shí)，分別采用IBA公司生產(chǎn)的DOSE 1和PYCHLAU公司生產(chǎn)的PTW-UNIDOSE劑量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，比較不同T、P標(biāo)準(zhǔn)條件下校準(zhǔn)的兩種劑量?jī)x在測(cè)量輻射劑量時(shí)的劑量差別，并分析其原因及對(duì)策。這樣才能確?；颊叩玫骄_的處方劑量，減少由校準(zhǔn)條件T、P不同所帶來(lái)的測(cè)量誤差，為“精準(zhǔn)放療”打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3-4]。

1 材料與方法

1.1 理論基礎(chǔ)

對(duì)于醫(yī)用直線加速器輸出劑量的測(cè)量與校準(zhǔn)，從ICRU的14號(hào)、21號(hào)報(bào)告所推薦的Cλ和CE法到IAEA的277號(hào)報(bào)告，其精準(zhǔn)度越來(lái)越高[5-6]。按照高能電離輻射吸收劑量校準(zhǔn)的IAEA法所述，在測(cè)量的水模體中，其參考點(diǎn)的吸收劑量Dw和多種修正校準(zhǔn)因子相關(guān)，可表述為：

式中，Mu是經(jīng)過(guò)溫度和氣壓校正后的劑量?jī)x儀表讀數(shù)；ND為電離室空氣吸收劑量校準(zhǔn)因子；（Sw/Sa）u為水與空氣阻止本領(lǐng)比；Pu是擾動(dòng)因子；Pcel是電離室中心收集極空氣等效不完全校準(zhǔn)因子。（Sw/Sa）u、Pu和Pcel均為無(wú)量綱數(shù)值，ND又可表述為[7]：

式中，Nx為照射量校準(zhǔn)因子；W/e為空氣平均電離能，33.97 J/C；Katt為電離室材料對(duì)射線吸收、散射校正因子；Km為電離室材料空氣不完全等效校準(zhǔn)因子。Katt及Km為無(wú)量綱數(shù)值。

上述兩式中參數(shù)除Mu外均可通過(guò)查表計(jì)算求得，而Mu又與溫度氣壓校正系數(shù)KT,P成正比關(guān)系[8]，KT,P可表述為：

式中，P0為電離室在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)氣壓；T0為電離室在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溫度；P為測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)大氣壓；T為測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)電離室空腔氣體溫度。劑量?jī)x默認(rèn)值T0=20℃、P0=101.325 kPa。

所以，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件（T0=20℃、P0=101.325 kPa）進(jìn)行校準(zhǔn)后，就可以直接在儀器的溫度、氣壓調(diào)整界面輸入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和氣壓以求得KT,P。當(dāng)使用非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件（T0≠20℃、P0≠101.325 kPa）進(jìn)行校準(zhǔn)，而劑量?jī)x默認(rèn)值T0=20℃、P0=101.325 kPa時(shí)，就不能直接輸入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和氣壓計(jì)算KT,P，而需要利用以下公式手工計(jì)算KT,P，與測(cè)量值Dw0相乘求得劑量Dw1，所用公式可表述為[9]：

式中，P1為電離室在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)的氣壓，非101.325 kPa；T1為電離室在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)溫度，非20℃；Dw0為不輸入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度、氣壓所得監(jiān)測(cè)劑量；Dw1為未進(jìn)行溫度氣壓校正的測(cè)量值乘以KT,P所得監(jiān)測(cè)劑量。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們首先在兩款劑量?jī)x的參數(shù)調(diào)整界面直接輸入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度、氣壓，由儀器自身所得KT,P進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。然后對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下校準(zhǔn)的劑量?jī)x不輸入現(xiàn)場(chǎng)條件，直接測(cè)量后再按照式(4)和式(5)式進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，我們亦可參照劑量?jī)x說(shuō)明書(shū)的要求將儀器送回原廠，將劑量?jī)x內(nèi)置參數(shù)T0、P0設(shè)置為T1、P1，但這樣比較費(fèi)時(shí)耗力，一般不予推薦。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量?jī)x器

對(duì)ELEKTA公司生產(chǎn)的Synergy型加速器進(jìn)行輸出劑量校準(zhǔn)，分別采用了IBA公司的DOSE 1和PYCHLAU公司的PTW-UNIDOSE劑量監(jiān)測(cè)儀。兩款儀器分別在不同的T、P條件下校準(zhǔn)，主要參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 劑量監(jiān)測(cè)儀參數(shù)對(duì)比

1.3 測(cè)量條件及參數(shù)設(shè)置

按照加速器標(biāo)定6 MV能量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)條件，首先將注好水的30 cm×30 cm×30 cm測(cè)量水箱置于Synergy型加速器治療床上，根據(jù)激光燈和光距尺的指示進(jìn)行擺位，使水箱底部的十字線與射野燈的十字線重合。擺位完畢后調(diào)節(jié)SSD至100 cm，射野大小（FSZ）為10 cm×10 cm，將farmer指型電離室插入水箱測(cè)量孔中，其延長(zhǎng)線與測(cè)量?jī)x相連并固定好，記錄水箱水溫度T（達(dá)到溫度平衡后水箱中電離室空腔空氣溫度和水溫一致）和現(xiàn)場(chǎng)氣壓P[9]。接通電源打開(kāi)測(cè)量?jī)x，輸入校準(zhǔn)因子等參數(shù)，預(yù)熱完畢，測(cè)量本底，然后開(kāi)機(jī)出束測(cè)量[10-11]。測(cè)量時(shí)加速器預(yù)設(shè)100 MU，根據(jù)不同測(cè)量方法決定是否輸入溫度、氣壓，具體操作參見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 DOSE 1參數(shù)調(diào)整界面

圖2 PTW參數(shù)調(diào)整界面

2 測(cè)量結(jié)果

2.1 直接測(cè)量數(shù)據(jù)

本次實(shí)驗(yàn)在加速器機(jī)房實(shí)測(cè)所得水箱水溫度和現(xiàn)場(chǎng)氣壓分別為：T=20℃，P=97.54 kPa。在兩款儀器的參數(shù)調(diào)整界面直接輸入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和氣壓，不同的T、P校準(zhǔn)條件下，測(cè)量3次所得Dw，詳見(jiàn)下表2。

表2 X射線輸出劑量Dw

2.2 PTW劑量?jī)x手工計(jì)算溫度氣壓校正系數(shù)所得測(cè)量數(shù)據(jù)

如表1，PTW劑量?jī)x在非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下校準(zhǔn)。將校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)的T、P數(shù)值（T=20℃、P=97.54 kPa） 帶入上式(4)中，其中T1=20.5℃、P1=102.5 kPa，可知KT,P=1.049。在PTW的參數(shù)調(diào)整界面不輸入現(xiàn)場(chǎng)條件，用未進(jìn)行溫度氣壓校正的測(cè)量值Dw0乘以KT,P，即按(5)式計(jì)算所得監(jiān)測(cè)劑量數(shù)據(jù)Dw1，詳見(jiàn)下表3。

表3 X射線輸出劑量Dw1

3 討論

對(duì)以上表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，在醫(yī)用直線加速器輸出劑量的測(cè)量和校準(zhǔn)中，溫度氣壓修正因子KT,P所帶來(lái)的影響不可忽略[12-14]。當(dāng)直接輸入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和氣壓時(shí)，DOSE 1和PTW的測(cè)量結(jié)果相差較大，達(dá)到了1.31%；當(dāng)PTW不輸入現(xiàn)場(chǎng)條件，測(cè)量完再進(jìn)行后期校正時(shí)，DOSE 1和PTW的測(cè)量結(jié)果趨于一致，兩者偏差為0.20%。

由于兩者均在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行測(cè)量，排除了外部條件的干擾。仔細(xì)查看兩臺(tái)劑量?jī)x的校準(zhǔn)證書(shū)：DOSE 1校準(zhǔn)時(shí)給出照射量校準(zhǔn)因子的參考溫度為20℃，參考?xì)鈮簽?01.325 kPa；PTW校準(zhǔn)時(shí)給出比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子的參考溫度為20.5℃，參考?xì)鈮簽?02.5 kPa，故二者的電離室空氣密度并不相同。當(dāng)電離室空氣密度相對(duì)于校準(zhǔn)條件有變化時(shí)，須乘以溫度氣壓校正系數(shù)進(jìn)行糾正[15]。若現(xiàn)場(chǎng)溫度高于校準(zhǔn)溫度，則測(cè)量值相對(duì)于校準(zhǔn)條件下的空氣密度值偏低，須乘以系數(shù)T/20.5；若現(xiàn)場(chǎng)氣壓高于校準(zhǔn)氣壓，則測(cè)量值相對(duì)于校準(zhǔn)條件下的空氣密度值偏高，須乘以系數(shù)102.5/P。所以，當(dāng)PTW直接輸入T、P即按照式(2)所得KT,P為1.039，較上式(4)所得結(jié)果1.049相差約1%，與測(cè)量結(jié)果相符；而修正后的差異僅為0.20%，這種差異是由于校準(zhǔn)時(shí)的不確定度、劑量?jī)x本身測(cè)量微小波動(dòng)等原因所引起。

總之，劑量?jī)x刻度加速器是放射治療劑量準(zhǔn)確傳遞的重要環(huán)節(jié)，若此環(huán)節(jié)偏差，將導(dǎo)致后續(xù)治療的病員所受劑量不準(zhǔn)確[16]，產(chǎn)生諸如局部腫瘤復(fù)發(fā)、失控甚至傷殘等其他非常嚴(yán)重的后果[17]。當(dāng)校準(zhǔn)溫度、氣壓與劑量?jī)x內(nèi)置條件T0=20℃、P0=101.325 kPa不一致時(shí)，須按照上式(4)和(5)進(jìn)行校準(zhǔn)，切勿直接輸入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量條件進(jìn)行計(jì)算。另外，對(duì)于校準(zhǔn)證書(shū)上給出的一些其他信息，例如比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子、照射量校準(zhǔn)因子、測(cè)量量程等也要引起注意并在以后的測(cè)量中做到一一對(duì)應(yīng)[18]。這些對(duì)于提升醫(yī)用直線加速器質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的水平都具有極其重要的臨床意義。