VARIAN 23ex小照射野剂量测量方法研究

高翔 石丽婉 傅丽蓉 陈思佳 刘俊 何逸鹏 陈思嘉

精确放疗要求射线束剂量尽可能多的投照在肿瘤靶区上，而周围正常组织受到的剂量尽可能的小，计划系统的建模数据的准确性和完整性直接影响到了计算结果的准确性[1-3]。本文通过使用半导体探头和胶片剂量仪，测量瓦里安直线加速器23ex 6MV照射野物理数据，并将实际测量的结果与计划系统（TPS）的计算结果进行对比，通过数据分析完善科室使用的VARIAN直线加速器23ex数据。

1 材料与方法

1.1 医用直线加速器

瓦里安23ex直线加速器，光子能量设置为6MV。

表1 半导体探头测得小照射野情况下的平坦度、对称性

表2 不同照射野情况下，不同照射野三种测量方法测量值

1.2 水模与探头

采用IBA公司Blue Phantom2水箱、0.01 cc（RAZOR，IBA公司） 半导体探头（隐形参考电离室）、GAFCHROMIC EBT3胶片、Film QATMPro胶片分析软件与Epson Expression 10000XL扫描仪（日本Epson公司）。

固体水体模的测量深度dm与水中的测量深度dw之间的关系为：

其中，ρ是物体密度，Z和A分别是指材料的原子序数和原子量。在后续的测量中，都需要将体模中测量的数据根据公式（1）转换到真实的水环境中。

1.3 离轴比曲线（OAR）

离轴数据是测量模体中垂直于射线束中心在一个给定深度的剂量分布。通常用测量深度Z=10 cm和Z=Dmax深度处的剂量验证是否符合规范[4]。离轴比通常被定义为在同一深度的中心光束轴线上的离轴点的剂量比。其中半影区定义为穿透半影、几何半影和散射半影的集合[5]。

1.4 总散射校准因子Scp

Sp可以定义为在同样的准直器条件下，一个给定大小的照射野在参考深度的剂量与相同深度参考野（例如10 cm×10 cm）的剂量之比[6]。为了排除在较浅深度时，电子污染的问题，我们此次测量时取在水下10 cm。

2 结果

离轴比曲线（OAR）：图1是用胶片剂量仪和半导体探头测得的不同小野：依次为：（a）0.6 cm×0.6 cm、（b）1.0 cm×1.0 cm、（c）1.6 cm×1.6 cm、（d）2.0 cm×2.0 cm下的平坦度对称性曲线。其中，散点为胶片测得的数据，曲线为半导体探头测得的数据。

表1为半导体探头测得的水下5 cm的6 MV光子线平坦度、对称性曲线数据。射野越小的情况下，平坦度、对称性会越差[7]。

图2是利用瓦里安计划系统Eclipse计算得到的在不同照射野情况下的照射剂量理论计算值。通过定位CT扫面水模体，然后将扫面的图像导入到计划系统中，根据已有的数据模型计算剂量结果。处方剂量100 MU，计算得到了模体最大剂量点及其所在的深度，然后根据公式（1）换算到真实的水环境中。图（a） 是照射野在1.0 cm×1.0 cm时，计划系统Eclipse计算的等剂量分布图，其中最大剂量为78.9 cGy；（b）是照射野在2.6 cm×2.6 cm时剂量分布图，其中最大剂量为88.5 cGy；（c）是照射野在3.0 cm×3.0 cm时剂量分布图，其中最大剂量为89.0 cGy；（d）是照射野在9.0 cm×9.0 cm时剂量分布图，其中最大剂量为100.3 cGy。

图3用IBA RAZOR探头测得数据（圆点）、胶片剂量仪（星形）与TPS（三角形）计算结果偏差。相对偏差=（TPS理论值-测量值）/TPS理论值。表2列出了不同照射野情况下，不同照射野三种测量方法测量值。由表可见，总散射校准因子TPS计算理论值与半导体探头测得最大偏差约为-2.7%，但是与胶片实测值偏差约12%。

3 讨论

对于小照射野，尤其是3 cm×3 cm及其以下的照射野，侧向电子平衡无法建立，测量的Scp因子与机器外推计算的结果会存在较大的差别[8]。而对于高度适形的精确放疗，要求靶区外的正常组织受量尽可能小，而半影的大小决定了靶区外剂量跌落梯度，因此射野的平坦度、对称性与半影宽度的测量准确性尤为重要。同时，不同的测量方法测得的PDD曲线的不同，这会影响到后面总散射校准因子Scp的计算。胶片剂量仪相比较与半导体探头具有更高的空间分辨率，边界的分辨会更加的明显，因此可以得到比较准确的测量半影的宽度[9]。半导体探头虽然体积很小，但是仍然有一定的体积，对于边界的测量会受电离室本身体积的影响。

图1 用胶片剂量仪和半导体探头测得的不同小野数据

图2 计划系统Eclipse计算得到的在不同照射野情况下的照射剂量理论计算值

加速器输出剂量的测量除了对使用的测量方法、摆位精确度有比较高的要求之外，探测器探头的选择也会很大程度上影响到测量的结果[10]。在探头的选择上，瓦里安直线加速器小野剂量学临床实践指南推荐了几款比较适合小照射野测量的电离室类型及型号，包括：硅半导体、金刚石探测器、液体电离室、有机闪烁体探测器等等[11]。蒙特卡罗模拟在加速器剂量测量方面有着很大的理论指导作用[12-13]，尤其是对于电子平衡不能建立的小照射野测量。比较常用的蒙卡软件有：MCNP、Geant4、EGS等，由加拿大国家研究委员会等几个研究所在EGS平台上完善的Beamnrc和DOSxyznrc软件能够很方便的模拟医用直线加速器机头和输出的剂量。接下来的工作，我们也将在本次研究的基础上，着重数据的处理以及蒙卡模拟验证，期望通过对小野物理数据的测量和计算等进一步的研究。

图3 不同情况下测得6 MV光子线总散射校准因子Scp