半束照射野的深度剂量研究及验证
作者：王公武 李旭刚 赵淑华
单位：114033 鞍山，鞍钢曙光医院放疗科
关键词：
中华放射医学与防护杂志000520 在现代放射治疗中，利用直线加速器独立准直器功能开展的非对称野放射治疗，使放射治疗疗法更加灵活、全面、准确，应用也越来越广泛，但是非对称野的深度剂量比规则野复杂，传统剂量仪无法进行直接测量，只能利用现有数据作近似计算，无法得到实际验证，由于非对称野独立挡块的位置千变万化，临床上最常用的非对称野照射技术主要就是指半束非对称野照射方法。本文作者用先进的三维水箱扫描系统对加速器进行半束照射野剂量的全面测量并验证目前在半束照射野剂量计算中常用的由F.M.Khan给出的计算公式，为临床提供有力的治疗质量保证。
一、材料和方法
1.材料：ACCUSCAN 3.0为美国产三维水箱计算机控制扫描系统，所用电离室为PTW233641 0.3cc型，由计算机精确控制电离室探头在水下空间3个方向的位置移动，同时把剂量测量结果传回计算机。我们测量选用Varian Clinac-1800医用电子直线加速器，把加速器设置为独立准直器模式，形成半束非对称4 cm×4 cm、6 cm×6 cm直到20 cm×20 cm的几个照射野。
, http://www.100md.com
2.方法：在SSD标准源皮距100 cm条件下，对于每一个照射野分别在水下1 cm到25 cm深度内每隔1 cm深度对加速器6 MV X射线和18 MV高能X射线进行半束射野方向的水平扫描，得出各能量射线在每个半束射野时不同深度的一组剂量平坦曲线，利用几何三角形相似法得出各半束野内射野中心轴径迹上的不同深度处的剂量值，归一到最大点各野列表后得出各能量半束照射野的百分深度剂量表。然后用FARMER 2570剂量仪在各个半束照射野射束中心轴的最大剂量点位置在给定机器跳数200 MU条件下测量不同射野的剂量值，归一到10 cm×10 cm野得出各能量的总散射校正，因子Scp表。
3.验证
由于独立准直器功能带来许多剂量学新问题，如准直器的散射，体模散射，离轴束的质量变化等，使剂量计算过于复杂。F.M.Khan则给出了最为实用、简洁，也是普遍使用的非对称野剂量计算公式，公式中做了些省略及近似，只考虑原射线强度的离轴变化OAR做校正，我们选取几个半束非对称野(4 cm×4 cm、6 cm×6 cm、10 cm×10 cm、16 cm×16 cm、20 cm×20 cm)和特定深度(1.0、3.0、5.0、10.0、20.0 cm)，把实际测出来的半束非对称野各能量百分深度剂量与按F.M.Khan公式计算出的非对称野百分深度剂量值加以比较，研究其精度及差异。
, 百拇医药
二、结果
1.半束非对称野的百分深度剂量
测量出的高低能X射线半束射野的百分深度剂量最大剂量点除个别小野外都与规则野相同。6 MV X射线在半束野4 cm×4 cm时，最大剂量点在水下1.0 cm，与规则野相比偏离了5 mm，其余面积半束射野量大剂量点均在1.5 cm;18 MV X射线也只在4 cm×4 cm野时，最大剂量点在水下2.7 cm，偏离3 mm，其余照射野均在3.0 cm。在最大剂量点处，低能6 MV X射线的总散射校正因子Scp随面积变化影响较大，变化梯度高于规则野Scp随射野面积的变化，见表1，在4 cm×4 cm野时，Scp相差最大2.1%，大于10 cm×10 cm野时相差较小，小于1%；高能X射线时Scp随非对称射野面积变化较小，与规则野也相关不大，只是在4 cm×4 cm时与规则野相差最大0.9%，其他野时均小于0.5%，同时Scp在高能时随射野面积变化较低能相比缓慢，不如低能时Scp随面积变化大。
, 百拇医药
2.非对称野百分深度剂量公式计算与实测的比较
6 MV X射线结果见表2。在4 cm×4 cm、6 cm×6 cm半束非对称小野时剂量实测与公式计算误差较大，为4%左右，在4 cm×4 cm水下1.0cm时偏差最大为3.9%；10 cm×10 cm以后的射野各深度剂量误差小于2%；18 MV X射线在4 cm×4 cm、6 cm×6 cm小照射野时，理论与实测剂量相差均匀小于2%，10 cm×10 cm以后的非对称射野各深度剂量相差<1%。高低能X射线都存在较浅深度时的剂量相差普遍高于较深深度的现象，18 MV X射线的符合好于6 MV X射线(见表3)。
三、讨论
半束射野照射时，深度剂量特性在很小野时与相应正常照射野有一定剂量误差和射线质的微小变化。可能是由于准直器挡块位置过小引起的散射线对原射线贡献过大，对射线质产生了影响而导致了最大剂量点位置的微小偏差，这是以后在进行小野半束照射剂量计算时应注意的问题。半束偏轴野的射野总散射校正因子Scp与常规野之间的差异在于它们的体模散射和挡块散射条件不同，而引起对原射线的剂量贡献不同；而且低能X射线质相对较软，散射条件变化复杂，引起的差异稍大些；高能X射线能量高，产生的散射变化与低能X射线相比较小，对剂量分布影响也小，高能X射线存在的小野问题，也取决于其特定的散射条件，只是它的影响程度较低能X射线要小。实测也证实F.M.Khan给出的非对称野剂量计算公式确实是简单、方便、实用，只是在
, 百拇医药
表1 6 MV X射线和18 MV X射线对称野与半束非对称野的Scp值比较 指标
6MV
18MV
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
4×4
6×6
10×10
16×16
, 百拇医药
20×20
对称野Scp
0.919
0.935
1.000
1.061
1.086
0.954
0.976
1.000
1.013
1.023
半束射野Scp
, 百拇医药
0.901
0.924
1.000
1.067
1.069
0.945
0.970
1.000
1.015
1.025
二者相差%
2.1
1.4
, http://www.100md.com
0.0
0.6
0.4
0.9
0.6
0.0
0.2
0.2
表2 6 MV X射线半束射野百分深度剂量实测与公式计算的比较(%) 深度(cm)
实测半束射野百分深度剂量
F.M.Khan公式计算出的剂量值
4×4
, http://www.100md.com
6×6
10×10
16×16
20×20
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
1.0
100.0
99.6
99.0
, 百拇医药
99.2
99.5
96.2
96.5
97.2
97.5
98.8
3.0
97.6
97.7
97.8
98.0
98.4
, http://www.100md.com
94.6
94.9
95.2
96.3
96.6
5.0
86.8
87.5
88.0
88.3
88.7
84.3
85.4
, 百拇医药
86.6
87.4
87.7
10.0
64.2
65.7
68.0
69.9
71.2
62.6
64.4
67.0
68.9
, 百拇医药
69.7
20.0
35.1
36.9
39.5
42.9
43.5
34.4
36.2
39.1
41.7
43.0
表3 18 MV X射线半束射野百分深度剂量实测与公式计算的对比(%) 深度(cm)
, 百拇医药
实测半束射野百分深度剂量
F.M.Khan公式计算出的剂量值
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
, 百拇医药 1.0
71.5
74.4
76.9
83.5
86.4
70.3
73.5
76.3
83.0
86.1
3.0
99.6
, 百拇医药
99.8
100.0
100.0
100.0
100.0
100.1
100.0
100.4
100.6
5.0
98.1
98.7
97.7
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96.1
95.9
98.9
98.5
97.4
95.7
95.5
10.0
80.4
81.2
80.9
79.6
79.5
, 百拇医药
79.6
80.3
80.1
79.3
79.1
20.0
51.5
52.7
53.4
53.9
54.3
51.2
52.1
, 百拇医药
53.1
53.7
54.1
很小野有一定的偏差，其原因在于F.M.Khan公式对挡块散射和体模散射都做了理想假设，而就是在射野较小时准直器散射和体模散射对剂量贡献较大，另外所用的原射线的离轴比OAR也忽略了射线质的变化，低能X射线在半束偏轴野射野很小时对射线质变化有稍大影响，在表浅深度时离轴比OAR受射线质变化影响较大，较深深度时影响较小，相反，高能X射线在半束非对称射野较大时与同等条件规则野相比散射条件和射线质均无太大变化。因此与低能X射线相比，独立准直器位置的改变对高能X射线深度剂量影响较小。
参考文献
1，Brame A,Lind BK,Kallman P,et al.Accuracy requirements and quality assurance of external beam therapy with photons and electrons.Acta Oncol,1988,(Suppl 1).
, http://www.100md.com
2，International Commission on Radiation Units and Measurements,Use of computer in external radiotherapy procedures for high-energy photons and electrosns,ICRU Report 42,1987.
3，Van Dyk J,Barenett RB.Commissioning and quality assurance of asymmetry-field radiotherapy,Int J Radiat Oncol Biol Phys,1993,26:241-252.
4，冯宁远，谢虎臣，史荣，等.实用放射治疗物理学.北京：北京医科大学出版社，1998，132-135.
5，张绍刚，于世平，钱蕴华，等.水模体中圆柱形电离室吸收剂量测量结果分析.中华放射医学与防护杂志，1998，18：278-280.
6，胡逸民，杨定宇.肿瘤放射治疗技术.北京：北京医科大学出版社，1999.52-67.
(收稿日期:1999-09-08), http://www.100md.com
单位：114033 鞍山，鞍钢曙光医院放疗科
关键词：
中华放射医学与防护杂志000520 在现代放射治疗中，利用直线加速器独立准直器功能开展的非对称野放射治疗，使放射治疗疗法更加灵活、全面、准确，应用也越来越广泛，但是非对称野的深度剂量比规则野复杂，传统剂量仪无法进行直接测量，只能利用现有数据作近似计算，无法得到实际验证，由于非对称野独立挡块的位置千变万化，临床上最常用的非对称野照射技术主要就是指半束非对称野照射方法。本文作者用先进的三维水箱扫描系统对加速器进行半束照射野剂量的全面测量并验证目前在半束照射野剂量计算中常用的由F.M.Khan给出的计算公式，为临床提供有力的治疗质量保证。
一、材料和方法
1.材料：ACCUSCAN 3.0为美国产三维水箱计算机控制扫描系统，所用电离室为PTW233641 0.3cc型，由计算机精确控制电离室探头在水下空间3个方向的位置移动，同时把剂量测量结果传回计算机。我们测量选用Varian Clinac-1800医用电子直线加速器，把加速器设置为独立准直器模式，形成半束非对称4 cm×4 cm、6 cm×6 cm直到20 cm×20 cm的几个照射野。
, http://www.100md.com
2.方法：在SSD标准源皮距100 cm条件下，对于每一个照射野分别在水下1 cm到25 cm深度内每隔1 cm深度对加速器6 MV X射线和18 MV高能X射线进行半束射野方向的水平扫描，得出各能量射线在每个半束射野时不同深度的一组剂量平坦曲线，利用几何三角形相似法得出各半束野内射野中心轴径迹上的不同深度处的剂量值，归一到最大点各野列表后得出各能量半束照射野的百分深度剂量表。然后用FARMER 2570剂量仪在各个半束照射野射束中心轴的最大剂量点位置在给定机器跳数200 MU条件下测量不同射野的剂量值，归一到10 cm×10 cm野得出各能量的总散射校正，因子Scp表。
3.验证
由于独立准直器功能带来许多剂量学新问题，如准直器的散射，体模散射，离轴束的质量变化等，使剂量计算过于复杂。F.M.Khan则给出了最为实用、简洁，也是普遍使用的非对称野剂量计算公式，公式中做了些省略及近似，只考虑原射线强度的离轴变化OAR做校正，我们选取几个半束非对称野(4 cm×4 cm、6 cm×6 cm、10 cm×10 cm、16 cm×16 cm、20 cm×20 cm)和特定深度(1.0、3.0、5.0、10.0、20.0 cm)，把实际测出来的半束非对称野各能量百分深度剂量与按F.M.Khan公式计算出的非对称野百分深度剂量值加以比较，研究其精度及差异。
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二、结果
1.半束非对称野的百分深度剂量
测量出的高低能X射线半束射野的百分深度剂量最大剂量点除个别小野外都与规则野相同。6 MV X射线在半束野4 cm×4 cm时，最大剂量点在水下1.0 cm，与规则野相比偏离了5 mm，其余面积半束射野量大剂量点均在1.5 cm;18 MV X射线也只在4 cm×4 cm野时，最大剂量点在水下2.7 cm，偏离3 mm，其余照射野均在3.0 cm。在最大剂量点处，低能6 MV X射线的总散射校正因子Scp随面积变化影响较大，变化梯度高于规则野Scp随射野面积的变化，见表1，在4 cm×4 cm野时，Scp相差最大2.1%，大于10 cm×10 cm野时相差较小，小于1%；高能X射线时Scp随非对称射野面积变化较小，与规则野也相关不大，只是在4 cm×4 cm时与规则野相差最大0.9%，其他野时均小于0.5%，同时Scp在高能时随射野面积变化较低能相比缓慢，不如低能时Scp随面积变化大。
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2.非对称野百分深度剂量公式计算与实测的比较
6 MV X射线结果见表2。在4 cm×4 cm、6 cm×6 cm半束非对称小野时剂量实测与公式计算误差较大，为4%左右，在4 cm×4 cm水下1.0cm时偏差最大为3.9%；10 cm×10 cm以后的射野各深度剂量误差小于2%；18 MV X射线在4 cm×4 cm、6 cm×6 cm小照射野时，理论与实测剂量相差均匀小于2%，10 cm×10 cm以后的非对称射野各深度剂量相差<1%。高低能X射线都存在较浅深度时的剂量相差普遍高于较深深度的现象，18 MV X射线的符合好于6 MV X射线(见表3)。
三、讨论
半束射野照射时，深度剂量特性在很小野时与相应正常照射野有一定剂量误差和射线质的微小变化。可能是由于准直器挡块位置过小引起的散射线对原射线贡献过大，对射线质产生了影响而导致了最大剂量点位置的微小偏差，这是以后在进行小野半束照射剂量计算时应注意的问题。半束偏轴野的射野总散射校正因子Scp与常规野之间的差异在于它们的体模散射和挡块散射条件不同，而引起对原射线的剂量贡献不同；而且低能X射线质相对较软，散射条件变化复杂，引起的差异稍大些；高能X射线能量高，产生的散射变化与低能X射线相比较小，对剂量分布影响也小，高能X射线存在的小野问题，也取决于其特定的散射条件，只是它的影响程度较低能X射线要小。实测也证实F.M.Khan给出的非对称野剂量计算公式确实是简单、方便、实用，只是在
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表1 6 MV X射线和18 MV X射线对称野与半束非对称野的Scp值比较 指标
6MV
18MV
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
4×4
6×6
10×10
16×16
, 百拇医药
20×20
对称野Scp
0.919
0.935
1.000
1.061
1.086
0.954
0.976
1.000
1.013
1.023
半束射野Scp
, 百拇医药
0.901
0.924
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1.067
1.069
0.945
0.970
1.000
1.015
1.025
二者相差%
2.1
1.4
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0.0
0.6
0.4
0.9
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0.0
0.2
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表2 6 MV X射线半束射野百分深度剂量实测与公式计算的比较(%) 深度(cm)
实测半束射野百分深度剂量
F.M.Khan公式计算出的剂量值
4×4
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6×6
10×10
16×16
20×20
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
1.0
100.0
99.6
99.0
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99.2
99.5
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97.2
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98.8
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97.6
97.7
97.8
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94.6
94.9
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5.0
86.8
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86.6
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64.2
65.7
68.0
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64.4
67.0
68.9
, 百拇医药
69.7
20.0
35.1
36.9
39.5
42.9
43.5
34.4
36.2
39.1
41.7
43.0
表3 18 MV X射线半束射野百分深度剂量实测与公式计算的对比(%) 深度(cm)
, 百拇医药
实测半束射野百分深度剂量
F.M.Khan公式计算出的剂量值
4×4
6×6
10×10
16×16
20×20
4×4
6×6
10×10
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20×20
, 百拇医药 1.0
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86.4
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80.4
81.2
80.9
79.6
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79.6
80.3
80.1
79.3
79.1
20.0
51.5
52.7
53.4
53.9
54.3
51.2
52.1
, 百拇医药
53.1
53.7
54.1
很小野有一定的偏差，其原因在于F.M.Khan公式对挡块散射和体模散射都做了理想假设，而就是在射野较小时准直器散射和体模散射对剂量贡献较大，另外所用的原射线的离轴比OAR也忽略了射线质的变化，低能X射线在半束偏轴野射野很小时对射线质变化有稍大影响，在表浅深度时离轴比OAR受射线质变化影响较大，较深深度时影响较小，相反，高能X射线在半束非对称射野较大时与同等条件规则野相比散射条件和射线质均无太大变化。因此与低能X射线相比，独立准直器位置的改变对高能X射线深度剂量影响较小。
参考文献
1，Brame A,Lind BK,Kallman P,et al.Accuracy requirements and quality assurance of external beam therapy with photons and electrons.Acta Oncol,1988,(Suppl 1).
, http://www.100md.com
2，International Commission on Radiation Units and Measurements,Use of computer in external radiotherapy procedures for high-energy photons and electrosns,ICRU Report 42,1987.
3，Van Dyk J,Barenett RB.Commissioning and quality assurance of asymmetry-field radiotherapy,Int J Radiat Oncol Biol Phys,1993,26:241-252.
4，冯宁远，谢虎臣，史荣，等.实用放射治疗物理学.北京：北京医科大学出版社，1998，132-135.
5，张绍刚，于世平，钱蕴华，等.水模体中圆柱形电离室吸收剂量测量结果分析.中华放射医学与防护杂志，1998，18：278-280.
6，胡逸民，杨定宇.肿瘤放射治疗技术.北京：北京医科大学出版社，1999.52-67.
(收稿日期:1999-09-08), http://www.100md.com