旋转照射技术在全身皮肤电子束照射中应用研究

李万祯，刘锦全，余辉，廖博玉，李萍，王锐濠，张书旭

广州医科大学附属肿瘤医院 放疗中心，广东 广州 510095

引言

全身皮肤电子束照射（Total Skin Electron Irradiation，TSEI）是治疗全身浅表恶性病变（如蕈样霉菌病）的主要手段之一[1-2]。目前开展TSEI主要有两种技术：固定六野照射和旋转照射[3-5]，其中固定六野照射技术在国内应用较为广泛，其具体实施方法是：患者站在按60°等分的圆盘中心，通过技师摆位，患者面向不同的角度（0°、60°、120°、180°、240°和300°），将不同方位的皮肤暴露于照射内，从而使患者全身皮肤得到相对均匀的照射。根据机房的空间大小，可采用一个机架角或两个机架角（双机架角）的照射野才能覆盖患者的全身，因而一个治疗周期需要摆位6或12次。可见，采用固定六野照射技术开展TSEI的工作效率低，反复摆位耗费时间多，并且难以保证每次摆位的重复性，影响剂量的均匀性。为此，本研究自制了一个匀速旋转装置，尝试开展双机架角旋转全身电子束照射（Dual-Field Rotational Technique of Total Skin Electron Irradiation，DFR-TSEI）技术，比较旋转照射与固定六野照射的剂量学差异，最后应用DFR-TSEI技术治疗一个蕈样霉菌病患者，并实时监测全身皮肤剂量。

1 实验仪器

热释光剂量测量系统（北京核仪器厂）：FJ347A热释光剂量仪、FJ411A退火炉、JRl152-B氟化锂热释光剂量片（TLD，LiF，Mg，Cu，P）；TLD规格3 mm×3 mm×0.8 mm，灵敏度10-7Gy（60Co），分散性≤5%，线性范围5×10-7～10 Gy。

半导体多通道剂量测量系统rf-IVDTM2（美国SUN NUCLEAR公司）：二极管探测器（QED）的探测范围为0.8 mm×0.8 mm，灵敏度为32 nC/Gy，稳定性为0.5%/kGy，剂量率依赖±1%。

自制马达驱动的转盘：直径为60 cm，最大承重为90 kg，表面有0°～360°刻度，匀速转动，转速为68 s/圈。

仿真人：体内充满石蜡的男性体模，身高170 cm。

2 方法

2.1 剂量仪刻度

热释光剂量片（Thermoluminescence Dosimeter，TLD）的升温程序为：预热温度140℃，预热时间15 s、读出温度240℃，读出时间20 s、退火温度243℃、退火时间20 s。本实验所有TLD测量均用同样的升温和退火条件。

Elekta Synergy直线加速器8 MeV电子束，剂量率600 MU/min，机架角0°，10 cm×10 cm限光筒，将TLD和QED探测器置于最大剂量深度下，源皮距（SSD）100 cm，机器出束100 MU，TLD和QED刻度为100 cGy即可。

2.2 固定六野照射的跳数

Elekta Synergy直线加速器8 MeV电子束，20 cm×20 cm限光筒，机架角90°，将仿真人置于机房最远处，源皮距（SSD）450 cm，在仿真人前20 cm处放置有机玻璃散射屏（213 cm×90 cm×0.8 cm）。然后将4个QED靠拢，贴在仿真人身上的光野中心，出束100 MU，Rf-IVDTM2剂量仪读数取平均值。设表面处方剂量为160 cGy，本研究测定剂量累积因子值为2.7，固定六野照射时，得到每个射野跳数2194 MU。

2.3 旋转照射的跳数

将仿真人置于自制的旋转装置的中心，按上述第2.2节的照射条件，转盘匀速转动，机器一直出束，当4个QED读数的平均值达到160 cGy时，立即停止出束，读出机器跳数为13000 MU。

2.4 比较不同照射方法的剂量学差异

在仿真人身上测量点布局：按上述第2.2节的摆位条件，对仿真人进行摆位。从转盘0°（即仿真人正对治疗机）开始，每转动转盘10°，然后在仿真人身上光野中心设置一个测量点（4个并排的TLD），最终在光野中线沿X方向设置了36个测量点。

（1）比较旋转照射与固定六野照射的剂量学差异。设固定六野照射为A组，每一个角度的照射野（0°、60°、120°、180°、240°和300°）的机器跳数为2194 MU。设旋转照射为B组，机器跳数为13000 MU。按上述第2.2节的条件进行照射并测量，比较两组间的剂量差异。

（2）人为引入摆位误差，比较固定六野照射在引入摆位误差前后的剂量学差异。根据本科室的以往经验，在实施固定六野照射技术时可能出现摆位误差有±1°、±3°、±5°，本实验将这些误差，随机分配到6个野中，得到治疗角度为3°（+3°）、61°（+1°）、115°（-5°）、179°（-1°）、237°（-3°）和305°（+5°），设为C组。按上述第2.2节的条件进行照射并测量，然后与A组的剂量进行比较。

2.5 统计学分析

各测量点中4个TLD值取平均值，采用SPSS 19.0软件进行分析，两组间数据采用配对t检验，P＜0.05认为差异有统计学意义。

3 真实病例的实时剂量监测

3.1 病人资料及处方剂量

男性，50岁，身高173 cm，体重65 kg，诊断为蕈样霉菌病（ⅢA期）。根据EORTC[4]建议，皮肤表面处方剂量为38.4 Gy/24次，即分次剂量160 cGy。每天一次，每周治疗4次（周一、二、四、五治疗），完成12次治疗后，休息1周后再继续治疗。

3.2 摆位

受机房的空间限制，采用DFR-TSEI技术治疗该患者，根据患者的身高，选定双机架角分别为78°（下野）和96°（上野）。这两个机架角的光野不重叠，以患者肚脐为中心，上下各隔开9 cm。本实验在治疗该患者前，在仿真人身上反复测量上述隔开区域的剂量，它与射野中心的剂量偏差＜2%。这两个角度不以90°对称（图1），主要是考虑患者站在旋转转盘上治疗时可能出现头晕而跌倒，为安全起见，本研究不垫高旋转装置，所以选定上述不对称的照射角度，使照射野覆盖患者的全身皮肤。其余照射条件为Elekta Synergy直线加速器8 MeV电子束，20 cm×20 cm限光筒，源皮距（SSD）450 cm，有机玻璃散射屏置于仿真人前20 cm处。

图1 双机架角旋转照射技术的几何参数示意图

患者站于转盘中心，双手上举，抓在头顶正上方的旋转手把，充分暴露腋窝（图2）。治疗时晶体和阴囊用3 mm铅皮保护，手指甲和脚趾甲用1.5 mm铅皮保护。

3.3 全身剂量监测点设置

在患者的每一次治疗时，本实验均采用TLD对患者的全身皮肤剂量进行实时监测，监测点布局如下：

以患者的左半身为主，图2a为前正中线，锁骨中线，下肢内侧、外侧；图2b为后正中线，肩胛下线，上肢内侧，头颈部；图2c为腋中线，上肢外侧。在上述各连线是，每间隔6 cm贴2个TLD。其余监测点包括晶体，阴囊，指/趾甲（铅皮内侧），手指、脚趾缝，会阴，耳后，左脚底中心及内外侧，均放置2个TLD，主要是测量被铅皮遮挡的器官剂量和在照射野内暴露不充分的区域剂量。

在每次治疗时，分别在78°和96°机架角出束的跳数为13000 MU，各测量点的剂量取2个TLD读数的平均值。待监测完24次治疗后，求得各测量点的平均剂量。

4 结果

4.1 不同照射方法的剂量学分析

在仿真人身上，本实验尝试了旋转照射、固定六野照射和带摆位误差的固定六野照射的照射方法。不管采用哪种照射技术，受身体曲面的影响，在仿真人的同一个横断面上，皮肤表面不同位置（射野中线沿X轴方向）的剂量呈不规则的波浪形变化（图3）。

图2 患者在不同方位的姿势及TLD剂量片的位置示意图

图3 三种不同照射方法在仿真人身上36个测量点剂量的变化规律

（1）旋转照射（B组）与固定六野照射（A组）的测量点间剂量差异无统计学意义（t=1.312，P=0.198）。两组各测量点间的剂量差平均值为0.09 Gy，为处方剂量的5.7%。

（2）固定六野照射（A组）与带摆位误差的固定六野照射（C组）的测量点间剂量差异有统计学意义（t=2.221，P=0.03），说明在采用固定六野照射技术治疗患者时，技师的摆位误差对剂量有影响。两组各测量点间的剂量差平均值为0.11 Gy，为处方剂量的6.8%。

4.2 真实病例实时剂量监测报告

（1）平均剂量。患者的处方剂量为1.6 Gy，从24次治疗监测点的剂量看，剔除被铅皮遮挡的器官剂量（晶体、阴囊、指/趾甲等）和在照射野内暴露不充分的区域剂量（下肢内侧、会阴、头顶、脚底等），患者皮肤表面的平均剂量为1.63 Gy，波动范围在平均剂量的93.7%～111.6%，满足临床治疗要求。

（2）射野不能完全覆盖的区域剂量。头顶剂量为1.27 Gy（相当于平均剂量的77.6%）。脚底的剂量0.39 Gy（23.9%），其中部剂量最低。手掌和手背的剂量分别为1.36 Gy（83.3%）和 1.37 Gy（83.8%）。

（3）自屏蔽导致剂量不足。在治疗时患者的双上肢上举，当旋转到某些角度时，上肢、颈部和头部相互遮挡而不能充分暴露于照射野，造成其剂量不足，锁骨上窝、头颈部侧面和上肢内侧（治疗时姿势）的剂量分别为0.88 Gy（54.0%）、1.26 Gy（77.3%）和 1.36 Gy（83.5%）。 同 样，两侧大腿相互遮挡造成会阴和下肢内侧的剂量不足，呈越靠近会阴，其剂量越低的趋势，会阴剂量仅为0.16 Gy（9.8%），大腿内侧的剂量为0.75 Gy（46.1%），小腿内侧的剂量为1.30 Gy（79.7%）。手指、脚趾间的自屏蔽影响，手指缝、脚趾缝剂量有所欠缺，分别为1.03 Gy（63.3%）、0.89 Gy（54.8%）。

（4）铅皮保护的器官受量。晶体、阴囊通过3 mm铅皮保护，剂量分别为0.11 Gy（7.0%）、0.20 Gy（11.9%）。手指甲、脚趾甲通过1.5 mm铅皮保护剂量为0.51 Gy（31.2%）、0.82 Gy（50.1%）。见表1。

5 讨论

在不同放疗单位之间，直线加速器型号和机房空间有较大差别，开展全身皮肤电子束照射（TSEI）的方式有所不同[5]，主要体现在照射方法、患者治疗姿势、射线辅助散射设备、剂量率、治疗距离、总剂量及分割剂量等[6]。目前主要实现方式有固定六野照射和旋转照射[3-4]。若机房足够宽，源皮距SSD达到7 m以上，则单机架角照射足以覆盖患者全身皮肤，但增加特殊散射材料改善患者纵轴方向剂量，可以获得较好的剂量均匀性[7-8]。若机房空间有限，但SSD须大于3 m，采用双机架角照射，亦可得到较均匀的剂量分布。Evans等[9]通过在治疗机头的前额外，增加散射滤光材料，实现近距离单机架角旋转照射，使SSD从7 m降至3 m，患者纵轴及横轴的均匀性亦达到治疗要求[10]。

根据欧洲癌症治疗研究组织（EORTC）建议，TSEI全身皮肤剂量的均匀性要求在10%内，X线污染不超过0.7 Gy，最佳SSD为3～8 m，皮肤表面总剂量为30～36 Gy，甚至到达40 Gy，分次剂量为1.0～2.0 Gy，总治疗时间为6～9周，电子束能量为4～8 MeV，80%处方剂量的深度不低于皮下4 mm，20%处方剂量的深度不超过20 mm。Gamble[3]和Chowdhary[8]认为治疗总剂量可以降低至30 Gy以下，总体疗效和复发率与常规剂量相似，但可明显降低治疗的放射毒副作用，且为肿瘤复发提供再次放射治疗机会。Parida等[11]通过提高剂量率（30 Gy/min）显著减少治疗时间，增加患者治疗依从性，使毒副作用降至最低。

本研究利用热释光剂量片（TLD）和rf-IVDTM2多通道测量仪在仿真人身上进行模拟测量，发现旋转照射与固定六野照射的测量点剂量差异无统计学意义，说明旋转照射同样能满足临床治疗的要求。传统固定野照射方法需要技师多次进入机房进行摆位，难于保证每次治疗体位的重复性，工作效率低。而旋转照射则没有摆位的概念，大大提高了技师的工作效率。

表1 真实病例全身电子线放疗的全身表面剂量实时监测结果（

表1 真实病例全身电子线放疗的全身表面剂量实时监测结果（

注：*全身平均剂量是剔除被铅皮遮挡的器官和在照射野内暴露不充分的区域，其余监测点的平均剂量。※括号内数值为实际剂量与平均剂量的百分比。

监测位置 监测点数 平均剂量 (%※) 最小值 (%) 最大值 (%)全身平均剂量* 51 1.63±0.07 (100) 1.53 (93.7) 1.82 (111.6)躯干 (除背部中线) 39 1.63±0.07 (99.6) 1.53 (93.7) 1.81 (110.6)背部中线 10 1.49±0.06 (91.3) 1.40 (85.7) 1.59 (97.3)锁骨上窝 6 0.88±0.17 (54.0) 0.69 (42.3) 1.18 (72.0)下肢下肢外侧 12 1.66±0.07 (101.6) 1.54 (94.3) 1.82 (111.4)会阴 1 0.16 (9.8) - -大腿内侧 4 0.75±0.41 (46.1) 0.31 (18.9) 1.14 (69.6)小腿内侧 6 1.30±0.04 (79.7) 1.24 (75.7) 1.36 (83.3)脚背 2 1.51±0.04 (92.2) 1.48 (90.8) 1.53 (93.6)脚底 3 0.39±0.22 (23.9) 0.18 (10.8) 0.61 (37.2)脚趾缝 1 0.89 (54.8) - -脚趾甲 (1.5 mm铅皮保护) 0.82 (50.1) - -上肢上肢外侧 (治疗时姿势) 9 1.77±0.07 (108.7) 1.65 (101.1) 1.87 (114.4)上肢内侧 (治疗时姿势) 8 1.36±0.12 (83.5) 1.13 (69.3) 1.50 (91.9)手掌 2 1.36±0.27 (83.3) 1.17 (71.8) 1.55 (94.9)手背 2 1.37±0.04 (83.8) 1.34 (82.2) 1.40 (85.4)手指甲 (1.5 mm铅皮保护) 1 0.51 (31.2) - -手指缝 1 1.03 (63.3) - -头颈部头顶 1 1.27 (77.6) - -头顶以下18 cm内 (冠状位方向) 3 1.26±0.02 (77.3) 1.25 (76.5) 1.28 (78.6)头顶以下18 cm内 (矢状位方向) 3 1.65±0.12 (100.8) 1.48 (90.7) 1.74 (106.8)颈部前正中线 (甲状腺) 2 1.77±0.17 (108.4) 1.65 (101.0) 1.89 (115.7)耳后 1 1.40 (85.9) - -晶体 (3 mm铅皮保护) 1 0.11 (7.0) - -其他阴囊 (3 mm铅皮保护) 1 0.20 (11.9) - -乳腺 1 1.76 (108.0) - -上下野间隔的区域 (18 cm) 3 1.64±0.08 (100.3) 1.53 (93.7) 1.81 (110.6)

本实验根据本科室的以往摆位误差数据，引入到固定六野照射技术，即人为地引入摆位误差，在仿真人身上进行模拟测量，发现带摆位误差的固定六野照射的剂量与精确摆位的固定六野照射的测量点剂量差异有统计学意义，说明摆位误差对患者的剂量分布有影响。

Kumar等[6]在Rando-Alderson模拟人身上，从中心轴PDD角度，比较双机架角旋转照射与固定两野、四野和六野的剂量学差异，发现随着分野数增加，PDD均匀性越好，但双机架角旋转照射的PDD均匀性为最佳。旋转照射与固定六野照射PDD最大剂量（Dm）分别落在皮肤表面和皮下4 mm，R80（80%Dm）约为5 mm和8 mm，R50约为10 mm和12 mm，Rp约为15 mm和17 mm，X线污染均为3%左右。临床上常用的固定照射技术剂量学虽能满足临床治疗要求，但它需要多次摆位，难于保证分次间的摆位重复性，此外，常规的固定多野照射技术通常需要2次照射才能完成一个治疗周期，总治疗耗时长，Piotrowski等[5]综述中提到患者在进行旋转照射与固定六野照射时的舒适度比较并无差别。Heumann等[12]从临床疗效来突出双机架角旋转照射的优势，对从2000年至2013年接受该技术治疗的68名患者，中位随访5.1年，治疗6周后总体临床反应率达83%，中位总体生存率（肿瘤分期为T3、T4）为76个月，比 Navi[13]、Morris[14]、Hinds[15]、Wagner[16]等采用斯坦福照射技术的治疗效果要好，中位无瘤生存时间为11个月，与他们报道结果基本一致。

在本实验真实病例治疗中，所有照射条件均符合EORTC标准，实时监测结果表明，除被铅皮遮挡的器官和在照射野内暴露不充分的区域，患者皮肤表面的平均剂量及剂量范围波动均满足临床治疗要求。因体位自屏蔽影响，会阴、下肢内侧、锁骨上窝、头颈部两侧、上肢内侧（治疗时）、手指缝、脚趾缝和耳后的表面剂量存在不同程度缺量。此外，因照射角度局限导致部分区域照射不完全，如头顶、脚底、手掌的表面剂量不足。在TSEI结束后，需对不足处方剂量的80%的区域进行局部电子线补量，以减少肿瘤复发。晶体、阴囊、手指甲和脚趾甲，通过铅皮保护，均能降低其受照射剂量，达到临床保护要求。患者的上肢外侧（治疗时姿势）表面剂量总体偏高，但不超过处方剂量的20%，这可能由于患者旋转治疗过程中上肢上举，导致上肢外侧SSD和与散射屏距离缩小，Podgorsak等[17]也有此报道。本实验采用双机架角进行照射，两个角度的照射野不重叠，相隔区域的表面剂量接近平均剂量，说明本实验的两个机架角度设计合理。最后，通过文献检索，发现本实验的剂量监测数据与文献报道大致相符[18-20]，说明利用本实验自制的旋转装置，开展旋转照射是可行的，它与固定六野照射技术相比较，能得到相对均匀的剂量分布，且不必考虑摆位误差问题，大大减少了技师的工作量。以本实验的真实患者为例，皮肤表面处方剂量为38.4 Gy，分次剂量为1.6 Gy，采用旋转照射，一天治疗1个周期，总次数为24次；若采用固定六野照射，两天治疗一个周期，则总次数需48次，可见，旋转照射的治疗效率是固定六野照射的两倍，同时省去反复摆位的时间，大大提高了治疗效率。

本实验不足之处，尚未从中心轴百分深度剂量、电子束的等剂量分布等来探讨不同照射方法的剂量学差异。患者治疗时姿势可采用一手悬挂于头顶的手把，另一手下垂置于身体旁边，每次治疗相互交换，可以有效降低手与腋中线及头部与手自屏蔽影响，进一步改善表面剂量的均匀性。此外，需加大治疗病例数，总结出DFR-TSEI技术的临床疗效及毒副作用的发生率，以便广泛推广。