王逸軒 孟皓宇 朱琳 李飛 蔡春雅 王學(xué)濤＊

1 昆明醫(yī)科大學(xué)海源學(xué)院 （云南 昆明 650106）

2 廣東省中醫(yī)院 （廣東 廣州 510120）

內(nèi)容提要： 目的：通過測(cè)量加速器X射線射野，評(píng)估二維電離室陣列MatriXX的劑量學(xué)特性，為調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證提供依據(jù)。方法：用MatriXX測(cè)量X射線射野，研究其劑量、重復(fù)性；用計(jì)算和測(cè)量相比對(duì)的方法，研究MatriXX測(cè)量多葉光柵射野的平面劑量分辨率。結(jié)果：除了射野邊緣外，MatriXX有良好的劑量學(xué)特性。結(jié)論：MatriXX可用于調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃的劑量驗(yàn)證，對(duì)于劑量梯度較大區(qū)域的劑量驗(yàn)證需要進(jìn)一步研究。

調(diào)強(qiáng)放射治療可以對(duì)靶區(qū)的不同位置調(diào)整射束強(qiáng)度，提高靶區(qū)邊緣劑量，減少危及器官的受照劑量[1,2]。由于技術(shù)上的復(fù)雜性，需要對(duì)每一例患者的劑量分布進(jìn)行驗(yàn)證。平面劑量驗(yàn)證設(shè)備分為電離室型和半導(dǎo)體型兩種，電離室型設(shè)備劑量穩(wěn)定性好，但是每個(gè)電離室體積較大。二維電離室陣列MatriXX能夠測(cè)量放療劑量分布，為開展放療劑量分布驗(yàn)證的重要工具[3]。對(duì)于劑量測(cè)量設(shè)備工作特性的QA是放療質(zhì)量保證工作的重要組成部分，其劑量學(xué)特性將直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文在Varian EDGE加速器6MV X射線下，利用MatriXX測(cè)量不同能量的X射線射野，評(píng)估其劑量學(xué)特性，為放療劑量分布的測(cè)量奠定基礎(chǔ)。

1.材料與方法

1.1 一般材料

二維電離室陣列MatriXX及測(cè)量模體：MatriXX二維電離室陣列有效測(cè)量面積24.4cm×24.4cm，在32×32的矩陣網(wǎng)格中均勻分布著1020個(gè)通氣電離室，電離室體積0.08cm3，電離室之間距離7.62mm。OmniPro I’mRT軟件系統(tǒng)能夠用DTA、方法等對(duì)比分析測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)劃數(shù)據(jù)，獨(dú)立計(jì)數(shù)器，最小采樣周期20ms。MatriXX二維電離室陣列能夠進(jìn)行相對(duì)劑量測(cè)量和絕對(duì)劑量測(cè)量，絕對(duì)劑量測(cè)量前要進(jìn)行劑量刻度，相對(duì)較復(fù)雜。測(cè)量使用MULTICube模體，該模體與MatriXX配套使用。

醫(yī)用直線加速器：Varian Edge加速器（Edge Radiosurgery System）有6MV、10MV兩檔能量的X射線，能夠?qū)嵤㊣MRT、IGRT、Calypso 4D實(shí)時(shí)追蹤等多種先進(jìn)的腫瘤治療模式，多葉光柵形成的最大射野為22cm×40cm。Edge加速器機(jī)械精度高，劑量率穩(wěn)定，是臨床上SBRT治療的良好設(shè)備。

1.2 方法

劑量線性的測(cè)量條件是：固定源皮距SSD=100cm，固定射野尺寸，設(shè)置不同的射野機(jī)器跳數(shù)出束照射，記錄MatriXX讀數(shù)。劑量重復(fù)性的測(cè)量條件是：設(shè)置100MUs出束照射，每個(gè)能量重復(fù)5次照射，記錄MatriXX中心電離室的讀數(shù)。

多葉光柵射野的測(cè)量是在治療計(jì)劃系統(tǒng)上，制定楔形板計(jì)劃和柵欄形劑量分布計(jì)劃，在加速器上按治療計(jì)劃實(shí)施照射。選取3mm/3%的標(biāo)準(zhǔn)，用γ方法評(píng)估劑量分布。

1.3 調(diào)強(qiáng)適形放射治療劑量分布的驗(yàn)證

7野調(diào)強(qiáng)前列腺癌計(jì)劃一例，用計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算機(jī)架角歸零時(shí)的劑量分布，分析測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果。

2.結(jié)果

2.1 線性

對(duì)于不同能量射野，MatriXX電離室陣列均具有良好的劑量線性，最大誤差不超過0.07%，如表1所示。但不同能量的劑量線性直線的斜率不同，這是因?yàn)殡婋x室存在能量響應(yīng)的緣故。不同能量的劑量響應(yīng)因子不同，用MatriXX做絕對(duì)劑量測(cè)量時(shí)必須予以考慮。

2.2 劑量重復(fù)性

MatriXX電離室陣列具有良好的劑量重復(fù)性，最大誤差不超過0.1%，圖1為6MV X射線的結(jié)果，10MV X射線、6MV FFF、10MV FFF X射線的劑量重復(fù)性也有類似的結(jié)果。

表1. 不同能量射線條件下，MatriXX陣列中心電離室的劑量線性

圖1. MatriXX陣列中心電離室的劑量重復(fù)性

2.3 動(dòng)態(tài)楔形板劑量分布

圖2是6MV X射線45°楔形板的計(jì)算和測(cè)量結(jié)果，按照3mm/3%的標(biāo)準(zhǔn)，通過率>90%。圖示可見，在射野中間部分，計(jì)算和測(cè)量的曲線吻合度較好，在射野邊緣部分兩者的結(jié)果差異較大。這可能與射野邊緣電離室的側(cè)向電子不平衡以及電離室間距較大等相關(guān)。其他角度楔形板有類似的結(jié)果。

圖2. 治療計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算和MatriXX測(cè)量的45°動(dòng)態(tài)楔形板劑量分布

2.4 柵欄形劑量分布

圖3是5mm的葉片計(jì)算和測(cè)量的劑量分布，計(jì)算結(jié)果可以清晰顯示葉片形成的劑量峰谷，而MatriXX的測(cè)量結(jié)果無法顯示劑量峰谷，這可能是與電離室的間距以及軟件的插值算法有關(guān)。圖4是10mm葉片計(jì)算和測(cè)量的劑量分布，計(jì)算結(jié)果和MatriXX測(cè)量結(jié)果均可以顯示量劑量峰谷按照按照3mm/3%的標(biāo)準(zhǔn)，兩種情況下的通過率為48.52%和85.68%。

圖3. 單個(gè)5mm葉片計(jì)算和測(cè)量的結(jié)果

2.5 調(diào)強(qiáng)適形放射治療劑量分布

圖5是前列腺癌7野調(diào)強(qiáng)計(jì)劃合成射野的劑量分布，由圖可見，兩種劑量分布的一致性良好，通過率為92.13%。單個(gè)射野劑量分布的通過率84.17%～95.68%，這個(gè)結(jié)果與合成射野差異較大，這可能與每個(gè)調(diào)強(qiáng)射野的子野尺寸、子野位置以及MatriXX本身的結(jié)構(gòu)、電離室的間距、軟件計(jì)算方法等因素有關(guān)。基于測(cè)量的結(jié)果，實(shí)際臨床應(yīng)用中，可以刪除面積較小以及通過率低的子野后，再次劑量計(jì)算，評(píng)估劑量分布后，再次劑量測(cè)量驗(yàn)證，直至符合劑量分布符合臨床要求，并且劑量分布的通過率>90%。

圖4. 一對(duì)5mm葉片計(jì)算和測(cè)量的結(jié)果

圖5. 前列腺癌劑量分布圖

3.討論

目前，國內(nèi)眾多的放療單位已經(jīng)開展調(diào)強(qiáng)適形放射治療，二維劑量分布測(cè)量工具有多種，如電離室型、半導(dǎo)體型二維劑量測(cè)量儀，基于加速器EPID二維劑量測(cè)量儀等。這些二維劑量測(cè)量儀可以比較方便的測(cè)量調(diào)強(qiáng)計(jì)劃、適形計(jì)劃的劑量分布，但是在用于臨床測(cè)量之前，需要實(shí)際驗(yàn)證這些測(cè)量工具的劑量學(xué)特性，以檢驗(yàn)是否符合放療臨床的需要。對(duì)于MatriXX的劑量學(xué)特性驗(yàn)證一般需要半年進(jìn)行一次，以便檢驗(yàn)該設(shè)備劑量學(xué)特性的穩(wěn)定性以及電離室劑量響應(yīng)的一致性。如果出現(xiàn)穩(wěn)定性和電離室響應(yīng)的下降，應(yīng)及時(shí)與設(shè)備廠商聯(lián)系維修保養(yǎng)。

本文的測(cè)量及計(jì)算結(jié)果表明，MatriXX二維電離室陣列具有良好的劑量線性和重復(fù)性，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備操作簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)顯示劑量分布。但是MatriXX電離室7.62mm的間距，決定了它比較適合劑量梯度小的區(qū)域的劑量測(cè)量，對(duì)于劑量梯度較大的區(qū)域應(yīng)該選用空間分辨率高的劑量測(cè)量工具，如膠片劑量儀、EPID劑量儀等。因此，MatriXX與膠片、EPID相結(jié)合的劑量驗(yàn)證方法較為適合放療臨床的實(shí)際需求[4,5]。