医用加速器碳纤维治疗床和固定底板盆腔部位对旋转射野及固定野吸收剂量的影响*

马 筠 柏正璐 李 军* 桂龙刚 陈永东

随着放射治疗技术的发展，调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)等传统放射治疗手段已普及，容积旋转调强治疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)等新技术正逐步开展。VMAT以旋转弧照射为基础，照射过程中机架非匀速旋转，同时剂量率和子野连续变化，是进行单弧或多弧调强照射的一项放射治疗技术[1-2]。治疗床面及固定底板以下的照射野经常应用于IMRT和VMAT治疗中，治疗床和固定底板对患者照射剂量衰减的影响需要给予充分的考虑[3]。后野和后斜野照射时，射线需要穿过治疗床和固定底板到达靶区，治疗床及固定底板会改变射线的建成区域，使得皮肤表面剂量升高。有关医用直线加速器全碳纤维治疗床对后斜射野剂量的影响，国外已多有文献[4-8]报道，但主要集中研究治疗床在不同入射角度固定照射时对剂量的影响。随着VMAT新技术逐步在临床中开展，旋转照射一圈时有一半的照射弧处于治疗床和固定底板下方，且存在VMAT多参数协作的不确定性，仅研究不同入射角度固定照射时对治疗床和固定底板的影响远远不够。为此，本研究以盆腔部位肿瘤为例，探讨在不同入射角度固定照射和旋转弧照射两种情况下，治疗床及固定底板对剂量的衰减。

1 材料与方法

1.1 设备与材料

采用Varian Clinac IX型直线加速器(美国VARIAN公司)；配备图像引导放射治疗(image guided radiation therapy，IGRT)全碳纤维治疗床和ORFIT AIO型碳纤维固定底板(比利时ORFIT公司)，整个床板从靠近机架端开始分别为薄(Thin)、中(Medium)、厚(Thick)3个部分[9]。采用能量为6 MV的X射线，剂量率为400 MU/min。测量设备采用SunNuclear型剂量仪(美国SunNuclear公司)；多层叠放的C134固体水模体(30 mm×30 mm×20 mm，德国IBA公司)；IBA的FC65-G型电离室(德国IBA公司)，该电离室测量敏感体积为0.65 cm3，具有很高的空间分辨率。

1.2 测量方法

(1)将治疗床前后长度移至150 cm，固体水模体摆放位置为厚(Thick)床部分，对应人体盆腔部位，调整水平，并使固体水模体于床板左右边距等距。碳纤维固定底板叠加在治疗床上，顶端与床平齐，将固体水模放置在两者之上，使电离室有效测量点置于模体的几何中心，电离室中心点距上下表面均为10 cm，测量治疗床及固定底板对放射治疗剂量的影响[10]。每次照射机器跳数设置为100 MU，在不同照射野下采用同中心照射源到电离室中心距离(source to chamber distance，SCD)为100 cm进行实验。移去固定底板，摆放情形与上述相同，测量治疗床对放射治疗剂量的影响。两者相比较得出固定底板对能量为6 MV的X射线透射因子。

(2)旋转弧照射。分别将360°均分成4弧、8弧、12弧，即测量旋转弧弧度为90 °、45°和30°时的吸收剂量，分别记为弧度(ARC)4(270 °～0 °、0 °～90°、90 °～180°和180 °～270 °)、ARC8(270 °～315 °、315 °～0 °、0 °～45 °、45 °～90 °、90 °～135 °和135 °～180 °)和ARC12(270 °～300 °、300 °～330 °、330 °～0 °、0～30 °、30 °～60 °、60 °～90 °、90 °～120 °、120 °～150 °和150 °～180 °)。

每次吸收剂量均记录3次后取平均值。

(3)固定野照射。机架顺时针方向每隔10 °测量190 °～180 °机架角转一周的吸收剂量，记为Fixed36，此结果和旋转照射结果相比较。

(4)旋转弧照射和固定野照射实验中以IGRT治疗床以上270 °～90 °的各点测量值作为参考数值Dr，治疗床以下90 °～270 °的各对应测量点的读数为Dc，碳纤维材料对X射线的透射率(F)计算为公式1:

2 结果

2.1 旋转弧照射中F值随射野角度的变化

(1)当射线穿过碳纤维床板及固定底板时，ARC4、ARC8和ARC12在照射野5 cm×5 cm、10 cm×10 cm、15 cm×15 cm、20 cm×20 cm和25 cm×25 cm中不同弧度处的F值见图1。

(2)移去固定底板，不同弧度处，治疗床对6 MV X射线透射率的变化趋势与上述类似。不同弧度处固定底板对射线的衰减因子见表1。

2.2 固定野照射中F值随射野角度的变化

(1)当射线穿过床板及固定底板时，F值在10 cm×10 cm和20 cm×20 cm照射野情况下随入射角度的变化见图2。

(2)当F值在120 °时最小，分别为92.21%和92.96%。治疗床下方射野中，90 °～180 °和180 °～270 °两个区间中F值随入射角度的变化趋势呈对称性。以90 °～180 °区间为例，120 °之后，F值随入射角度的增加而升高，并在180°时达到最大。从110 °变为120 °时，F值有一个陡然降低的趋势。不同角度处固定底板对射线的衰减因子见表2。

图1 ARC4、ARC8和ARC12在不同照射野下不同弧度处的透射率

表1 不同弧度处固定底板对射线的衰减因子(%)

图2 固定野中F值随入射角度的变化趋势

3 讨论

治疗床和固定底板是患者放射治疗时重要的载体，用于支撑患者，治疗床和加速器机架配合，可以使射线从任何方向射入病灶[11]。当使用后斜野照射，即机架角度在治疗床以下(90 °～180 °、180 °～270 °)时，部分射线会先穿过治疗床及固定底板后再到达模体，在实际治疗患者时，会使得靶区平均剂量下降，处方剂量覆盖靶区面积下降。单个斜入射野的最大衰减达到7.1%，因此有必要考虑治疗床和固定底板对射线衰减的影响。

表2 不同角度处固定底板对射线的衰减因子(%)

ORFIT AIO碳纤维固定底板的参考说明显示:6 MV的吸收量＜1.4%。厂商仅仅注明固定底板受到射线垂直照射时的衰减系数，并未说明射线从其他方向射入时，以及不同射野大小照射时，固定底板对射线的衰减作用[12]。当入射角为120 °，照射野为10 cm×10 cm时，射线穿过治疗床板和固定底板叠加后的F值仅有92.21%，远远超过了国际辐射单位与测量委员会(International Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU)24号报告的“原发灶的根治剂量的精确性应好于±5%”[13]的要求。随着机架角度进一步减小，只有少数射线穿过治疗床板和固定底板，F值增加，当90 °垂直照射时，左右射野几乎都不穿过治疗床板和固定底板，F值接近100%，无衰减。当入射角度从120 °开始增大时，F值也随之升高，并在180 °时达到最大。所以在考虑射线衰减时，并不能完全依赖厂商提供的参考说明，即使是在垂直照射的情况下，也应综合考虑碳纤维床板和固定底板的影响。F值在10 cm×10 cm和20 cm×20 cm照射野中分别为95.41%和96.23%，衰减率接近ICRU指标。

无论是固定野照射还是旋转弧照射，F值随射野的增大而增加，当使用20 cm×20 cm或更大照射野时，除了个别角度和弧度，其他的透射率几乎都在95%以上，而使用小野照射时，比如食管癌术后患者，在设计计划角度时要格外注意，尽量不选用治疗床下方120 °～150 °和210 °～240 °之间的这些射野。条件允许时可以考虑选用VMAT制作计划，相比使用120 °和240 °射野带来的极低透射率，单弧或多弧照射时可以削弱某一角度射线带来的高衰减率的影响，提高靶区的剂量及整体透射率。

4 结语

治疗床和固定底板在IMRT和VMAT治疗中的剂量衰减明显，旋转弧照射时的总体透射率略低于固定野照射，但固定野照射时120 °和240 °角度的透射率受治疗床和固定底板的影响较大，制作计划时不宜采用。本研究在基于治疗床和固定底板对固定野照射吸收剂量影响的基础上，对比分析旋转照射野穿透治疗床和固定底板的透射率情况，可为制定放射治疗计划时提供有益的参考[14-15]。