X刀系统物理参数的测量方法和结果
作者：周凌宏 陈超敏 吕庆文 江贵平 王 琦
单位：周凌宏 陈超敏 吕庆文 江贵平 王 琦；第一军医大学生物医学工程系(广州同和 510515)
关键词：剂量学参数；等中心定位精度；剂量分布
北京生物医学工程990110 摘 要 本文以安装在BJ/6B直线加速器上的JX-100X刀系统为例，系统地介绍了总散射输出因子(St),组织最大比(TMR)、离轴比(OAR)、等中心定位精度和剂量分布等参数的测量方法；并给出了部分测量结果。
Measurement Method and Results of a X Knife System Parameter
Zhou Linghong,Chen Chaomin,Lü Qingwen,Jiang Guiping,Wang Qi
, 百拇医药
(Dep.of BME of Military Medical University,GuangZhou,510515)
Abstract In this paper,taking JX-100 X knife system,installed on linear accelerator BJ/6B,as an example,measurement method of St(total output factor of diffusion),TMR (tissue maximum ratio),OAR(off'axis ratio),isocenter localization accuracy and dose distribution etc.was introduced,and part of measurement results are given here.
Key words:Dosimetry parameter;Isocenter Localization accuracy;Dose distribution
, 百拇医药
应用直线加速器产生的高能X线对颅内病变进行非共面多孤聚焦旋转照射的方法，即X刀。下面就与X刀的安装和使用有关的几个物理参数的测量问题作一介绍。
1 设 备
1.1 直线加速器
北京医疗仪器研究所生产的BJ/6B直线加速器，6MVX线用于X刀治疗；
1.2 X刀系统
采用第一军医大学研制的JX-100X刀系统，该系统包括：
治疗计划设计软件，可实现颅内病变在头环坐标中的准确定位及三维成像；直观显示剂量分布、DVH等。
地面等中心定向装置，定位头环，CT扫描定标架等；
, 百拇医药
靶点坐标仿真仪，仿真钨球等；
附加二次准直器，射野为φ5～50mm，共21个。
1.3 检测设备
半导体剂量仪、水箱、中国成都辐照仿真人体头模和Kodak X-Omat XTL-2剂量胶片等。
2 测量方法
2.1 总散射输出因子(St)、组织最大比(TMR)、离轴比(OAR)的测定[1]
加速器的初级限束光阑保持6cm×6cm。在5cm水深处测St、OAR,并将St换算到最大电离深度dm处。测量TMR时，用小于1.5mm的半导体探头测量。
计算St、TMR、OAR的剂量学公式为：
, 百拇医药
D(s,r,d)=(MU).TMR(s,d).St(s).OAR(s,r,d)
TMR=A.e-μd
2.2 等中心定位精度的测量[2]
取头环坐标内任意一个空间点的坐标(x,y,z)，通过靶点坐标仿真仪将该坐标点移到地面等中心定位装置上，用钨球球心代替等中心。采用φ26mm准直器，KodakX-OmatXTL-2剂量胶片，60MU的输出剂量，床角和机架角共取10组组合，分别行等中心摄片照射。钨球和准直器分别在胶片上成像，测量代表等中心点的钨球影像在各个方向上偏差，即为等中心定位偏差。
, 百拇医药
3、以辐照仿真人体头模检验治疗计划计算剂量分布与实际治疗中机器输出剂量分布的差异[3]：将头模固定于头环中，3mm层厚行CT扫描。用治疗计划软件进行三维重建，设计治疗计划的剂量分布为圆形分布。以事先埋入头模内的铝钉作为靶点，用φ20mm准直器，1个等中心点，5个标准照射弧，靶心剂量为15Gy。在头模内靶点位置(铝钉正上方)放置Kodak X-Omat XTL-2胶片。进行模拟治疗后，测量胶片上的圆形影像是否有偏移、不规则；测量胶片上的剂量分布与治疗计划给定的等剂量线是否基本吻合，即实际治疗的剂量分布与计算剂量分布是否有差异。
3 测量结果
3.1 X刀部分剂量学参数
表1 BJ/6B直线加速器配装JX-100X刀系统的部分剂量学参数(6MV) S
0.50
, 百拇医药
0.75
1.00
1.20
1.40
1.80
2.00
2.20
2.60
2.80
3.00
4.00
St
0.774
, http://www.100md.com
0.844
0.875
0.888
0.905
0.928
0.936
0.938
0.950
0.956
0.965
0.976
A
1.1615
, 百拇医药
1.0904
1.1087
1.1109
1.1110
1.1219
1.1259
1.1292
1.1400
1.1525
1.1525
1.1434
μ
0.0674
, http://www.100md.com
0.0523
0.0550
0.0546
0.0529
0.0525
0.0525
0.0523
0.0520
0.0519
0.0518
0.0492
注：S为准直器射野(cm)3.2 等中心定位精度测量结果
, http://www.100md.com
表2 部分等中心定位精度的测量结果(单位：mm) 坐标点(x,y,z)
(0，0，0)
(50，50，50)
(-50，-50，-50)
(+30，+30，+30)
(-30，-30，-30)
平均偏差
0.34
0.54
0.47
0.43
, http://www.100md.com
0.45
最大偏差
0.6
0.9
0.8
0.7
0.8
五点的平均偏差=0.45，最大偏差=0.9
3.3 辐照仿真人体头模剂量检测结果
表3 实际剂量分布与计划剂量分布差异表 剂量等级(%)
10
20
, 百拇医药
30
40
50
60
70
80
实验面积(cm2)
1990
1517
1193
1051
935
849
, 百拇医药
777
705
计划面积(cm2)
1957
1459
1208
1045
926
832
749
672
重合面积(cm2)
, 百拇医药
1942
1445
1187
1038
917
825
741
671
重合率(%)
98.3
96.2
98.7
99.4
, 百拇医药
99.0
98.0
96.4
95.3
4 讨 论
X刀在投入临床使用之前，需要测量St、TMR和OAR值。由于各台直线加速器具有的机械结
构、剂量学参数和射线散射条件等都有差别，所以每次安装X刀时都必须测量这些参数，并将处理后的数据输入计算机工作站作为治疗计划计算剂量的依据。
为了保证系统的等中心定位精度，在每次X刀治疗之前都必须测量系统的等中心定位精度，确保X刀治疗的准确性。
辐照仿真人体头模的模拟治疗是X刀正式投入临床治疗前必须进行的，可以用该方法来验证治疗计划系统提供的剂量分布是否准确，一般来说实际剂量分布与计划剂量分布差异应小于5%，或二者的面积重合率大于95%。
, 百拇医药
若系统的等中心定位精度太差或实际剂量分布与计划剂量分布差异较大，就必须找出原因，重新调整有关部件。
在X刀的实际治疗中，除检查系统的机械等中心定位精度外，尚需从剂量学和解剖学的角度进行检查。影响治疗效果和安全的最主要方面除了等中心定位精度外，另一个主要方面是靶区的中心剂量。对于中心剂量来说，目前尚无统一标准，一般经验是肿瘤体积越大，中心剂量应越小；等中心点越多，中心剂量越小；较安全的剂量为14～26Gy。在治疗计划确定后，应仔细检查脑重要功能部位的剂量是否超出安全界限。
治疗计划确认后，神经外科医生应与放射物理师一起检查计划单中的输出剂量MU值，从实际数据表格查出相应深度的TMR和St，代入公式MU=Dose/(TMR.St)中。计算误差应在2%以内，若超过5%，应视为不安全，必须找出原因，纠正错误。
作者简介:周凌宏 男，33岁，讲师。
, 百拇医药
5 参考文献
[1]杨开军，刘承勇，任文德主编.颅脑疾病的X刀治疗学.北京：人民卫生出版社，1997，121～145
[2]周凌宏，陈超敏等.X刀系统等中心精度检测方法.生物医学工程学杂志，1998，15(1)：53
[3]Rice RK,Hansen JL,et al.Measured dose distributions in small beams of 6MV X-rays.Phys Med Biol,1987,32:1089
(1998-04-02收稿), 百拇医药
单位：周凌宏 陈超敏 吕庆文 江贵平 王 琦；第一军医大学生物医学工程系(广州同和 510515)
关键词：剂量学参数；等中心定位精度；剂量分布
北京生物医学工程990110 摘 要 本文以安装在BJ/6B直线加速器上的JX-100X刀系统为例，系统地介绍了总散射输出因子(St),组织最大比(TMR)、离轴比(OAR)、等中心定位精度和剂量分布等参数的测量方法；并给出了部分测量结果。
Measurement Method and Results of a X Knife System Parameter
Zhou Linghong,Chen Chaomin,Lü Qingwen,Jiang Guiping,Wang Qi
, 百拇医药
(Dep.of BME of Military Medical University,GuangZhou,510515)
Abstract In this paper,taking JX-100 X knife system,installed on linear accelerator BJ/6B,as an example,measurement method of St(total output factor of diffusion),TMR (tissue maximum ratio),OAR(off'axis ratio),isocenter localization accuracy and dose distribution etc.was introduced,and part of measurement results are given here.
Key words:Dosimetry parameter;Isocenter Localization accuracy;Dose distribution
, 百拇医药
应用直线加速器产生的高能X线对颅内病变进行非共面多孤聚焦旋转照射的方法，即X刀。下面就与X刀的安装和使用有关的几个物理参数的测量问题作一介绍。
1 设 备
1.1 直线加速器
北京医疗仪器研究所生产的BJ/6B直线加速器，6MVX线用于X刀治疗；
1.2 X刀系统
采用第一军医大学研制的JX-100X刀系统，该系统包括：
治疗计划设计软件，可实现颅内病变在头环坐标中的准确定位及三维成像；直观显示剂量分布、DVH等。
地面等中心定向装置，定位头环，CT扫描定标架等；
, 百拇医药
靶点坐标仿真仪，仿真钨球等；
附加二次准直器，射野为φ5～50mm，共21个。
1.3 检测设备
半导体剂量仪、水箱、中国成都辐照仿真人体头模和Kodak X-Omat XTL-2剂量胶片等。
2 测量方法
2.1 总散射输出因子(St)、组织最大比(TMR)、离轴比(OAR)的测定[1]
加速器的初级限束光阑保持6cm×6cm。在5cm水深处测St、OAR,并将St换算到最大电离深度dm处。测量TMR时，用小于1.5mm的半导体探头测量。
计算St、TMR、OAR的剂量学公式为：
, 百拇医药
D(s,r,d)=(MU).TMR(s,d).St(s).OAR(s,r,d)
TMR=A.e-μd
2.2 等中心定位精度的测量[2]
取头环坐标内任意一个空间点的坐标(x,y,z)，通过靶点坐标仿真仪将该坐标点移到地面等中心定位装置上，用钨球球心代替等中心。采用φ26mm准直器，KodakX-OmatXTL-2剂量胶片，60MU的输出剂量，床角和机架角共取10组组合，分别行等中心摄片照射。钨球和准直器分别在胶片上成像，测量代表等中心点的钨球影像在各个方向上偏差，即为等中心定位偏差。
, 百拇医药
3、以辐照仿真人体头模检验治疗计划计算剂量分布与实际治疗中机器输出剂量分布的差异[3]：将头模固定于头环中，3mm层厚行CT扫描。用治疗计划软件进行三维重建，设计治疗计划的剂量分布为圆形分布。以事先埋入头模内的铝钉作为靶点，用φ20mm准直器，1个等中心点，5个标准照射弧，靶心剂量为15Gy。在头模内靶点位置(铝钉正上方)放置Kodak X-Omat XTL-2胶片。进行模拟治疗后，测量胶片上的圆形影像是否有偏移、不规则；测量胶片上的剂量分布与治疗计划给定的等剂量线是否基本吻合，即实际治疗的剂量分布与计算剂量分布是否有差异。
3 测量结果
3.1 X刀部分剂量学参数
表1 BJ/6B直线加速器配装JX-100X刀系统的部分剂量学参数(6MV) S
0.50
, 百拇医药
0.75
1.00
1.20
1.40
1.80
2.00
2.20
2.60
2.80
3.00
4.00
St
0.774
, http://www.100md.com
0.844
0.875
0.888
0.905
0.928
0.936
0.938
0.950
0.956
0.965
0.976
A
1.1615
, 百拇医药
1.0904
1.1087
1.1109
1.1110
1.1219
1.1259
1.1292
1.1400
1.1525
1.1525
1.1434
μ
0.0674
, http://www.100md.com
0.0523
0.0550
0.0546
0.0529
0.0525
0.0525
0.0523
0.0520
0.0519
0.0518
0.0492
注：S为准直器射野(cm)3.2 等中心定位精度测量结果
, http://www.100md.com
表2 部分等中心定位精度的测量结果(单位：mm) 坐标点(x,y,z)
(0，0，0)
(50，50，50)
(-50，-50，-50)
(+30，+30，+30)
(-30，-30，-30)
平均偏差
0.34
0.54
0.47
0.43
, http://www.100md.com
0.45
最大偏差
0.6
0.9
0.8
0.7
0.8
五点的平均偏差=0.45，最大偏差=0.9
3.3 辐照仿真人体头模剂量检测结果
表3 实际剂量分布与计划剂量分布差异表 剂量等级(%)
10
20
, 百拇医药
30
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60
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实验面积(cm2)
1990
1517
1193
1051
935
849
, 百拇医药
777
705
计划面积(cm2)
1957
1459
1208
1045
926
832
749
672
重合面积(cm2)
, 百拇医药
1942
1445
1187
1038
917
825
741
671
重合率(%)
98.3
96.2
98.7
99.4
, 百拇医药
99.0
98.0
96.4
95.3
4 讨 论
X刀在投入临床使用之前，需要测量St、TMR和OAR值。由于各台直线加速器具有的机械结
构、剂量学参数和射线散射条件等都有差别，所以每次安装X刀时都必须测量这些参数，并将处理后的数据输入计算机工作站作为治疗计划计算剂量的依据。
为了保证系统的等中心定位精度，在每次X刀治疗之前都必须测量系统的等中心定位精度，确保X刀治疗的准确性。
辐照仿真人体头模的模拟治疗是X刀正式投入临床治疗前必须进行的，可以用该方法来验证治疗计划系统提供的剂量分布是否准确，一般来说实际剂量分布与计划剂量分布差异应小于5%，或二者的面积重合率大于95%。
, 百拇医药
若系统的等中心定位精度太差或实际剂量分布与计划剂量分布差异较大，就必须找出原因，重新调整有关部件。
在X刀的实际治疗中，除检查系统的机械等中心定位精度外，尚需从剂量学和解剖学的角度进行检查。影响治疗效果和安全的最主要方面除了等中心定位精度外，另一个主要方面是靶区的中心剂量。对于中心剂量来说，目前尚无统一标准，一般经验是肿瘤体积越大，中心剂量应越小；等中心点越多，中心剂量越小；较安全的剂量为14～26Gy。在治疗计划确定后，应仔细检查脑重要功能部位的剂量是否超出安全界限。
治疗计划确认后，神经外科医生应与放射物理师一起检查计划单中的输出剂量MU值，从实际数据表格查出相应深度的TMR和St，代入公式MU=Dose/(TMR.St)中。计算误差应在2%以内，若超过5%，应视为不安全，必须找出原因，纠正错误。
作者简介:周凌宏 男，33岁，讲师。
, 百拇医药
5 参考文献
[1]杨开军，刘承勇，任文德主编.颅脑疾病的X刀治疗学.北京：人民卫生出版社，1997，121～145
[2]周凌宏，陈超敏等.X刀系统等中心精度检测方法.生物医学工程学杂志，1998，15(1)：53
[3]Rice RK,Hansen JL,et al.Measured dose distributions in small beams of 6MV X-rays.Phys Med Biol,1987,32:1089
(1998-04-02收稿), 百拇医药