电子线的虚源位置计算研究

黄霖

（潮州市中心医院，广东 潮州 521021）

加速器的X射线束是通过加速腔把电子束加速到所需的能量后，打击加速腔末端的物理的靶（通常是钨靶）产生的，靶就是X线产生的源，放疗上的源皮距是以此点为源的位置计算。而电子线则由加速腔把电子束加速到所需的能量后直接引出，没有靶点，也就没有所谓的源。物理上，电子束在通过加速器真空窗、偏转磁场、散射箔、监控电离室和中间气柱后，电子束扩展成锥形线束，此锥形束好像从某一点源射出似的。由于实际上并没有类似X线的源点，因此这一点被称为虚源，虚源定义为在患者表面沿电子运动的最大可能方向反向投影后的交点。

虚源位置的确定有许多方法，一个方法是利用点源产生的射线的投影大小随此截面离源的距离成正比的特点来确定。另一种是采用点源随测量距离增加，剂量随距离平方成反比地减少的特点。测量表明，用实际源皮距按平方反比定律校正仅在大照射野下适用。

校正电子束限光筒和患者之间的空气间隙对输出剂量的影响，一个可行的方法是确定有效源皮距，通过有效源皮距可给出了正确的剂量与距离平方反比的关系。Khan等人建议了一种尽可能接近真实地模拟临床情况的方法。在此方法中，剂量是在模体的最大剂量点深度（dm）处测量，首先电子束限光筒与模体接触（或是说间距为零）处，然后取不同间距，直到离限光筒端面约20cm。设f=有效源皮距，I0=零间隙时剂量，Ig=标准源皮距和模体表面之间间隙为γ时剂量。那么有I0/Ig=(f+γ)2/f2,即遵循距离平方反比定律。

本文的工作按照上述文献采用的2种虚源测量方法，同时进行测量，以比较二种方法的结果是否一致。为此我们利用二维电离室矩阵Matrixx,对直线加速器Varian2100C电子束不同能量、射野大小、限光筒至皮肤距离进行剂量（电离量）实测，计算其虚源位置。

1 材料和方法

（1）设备Varian23EX直线加速器，限光筒为6×6、10×10、15×15、20×20。测量工具为矩阵电离室Matrixx，测量介质为有机玻璃，有机玻璃板厚度分别为0.1cm、0.5cm、1.0cm。

（2）Matrixx预置处理，将Matrixx置于直线加速器治疗床上连接网线与计算机相连，机架置于0°，使矩阵电离室中心与直线加速器等中心重合，开启Matrixx电源进行预热，在电离室测量区放置5cm有机玻璃板并开大照射野为28×28进行预照射10Gy。选电子束能量分别为6Mev、9Mev、12Mev、16Mev、20Mev， 限 光 筒 分 别 为：6×6、10×10、15×15、20×20，电离室测量的深度用有机玻璃板调整到该能量下最大剂量深度。限光筒底部到有机玻璃表面的间距分别为0cm、5cm、10cm、15cm，置数率为400MU/min，设置机器的置数为100MU。测量时，Matrixx一次曝光可以同时得到中心点电离值及照射野的物理大小。由于本文实验是对相同能量不同间距下剂量值作比较，这时电离量与剂量是成正比的，故可以用电离量代替剂量进行数据处理。

对上述条件分别进行测量得到相应的读数(电离量)。并可以在电离室矩阵上直接读出在X及Y方向上的照射野大小。

2 结果

2.1 测量结果及数据处理的方法

对于剂量随距离平方反比的方法测量虚源位置时，本文把电离量转换成X，1/D2=X，距离用Y表示，这时X与Y成线性关系，

这样可以采用线性回归的最小二乘法处理，而虚源的位置即X为0（剂量读数为无限大）的Y值，公式1中的a值根据最小二乘法可用下面公式得到：

式中，Xi＝1/Di2，其中，Di及Yi分别表示第i次的读数值及相应间距。

下面以10X10cm照射野及6MeV电子线为例在下面给出数据处理过程：

对于10X10cm照射野，能量6MeV的电子线，从读数随距离的变化测量虚源位置。

表1中间距是电子线照射筒底部到模体表面的距离。

表1 读数随间距的变化

用最小二乘法求虚源：

得到a为-83.9cm，负值表示虚源位置在照射筒底的反方向，即向着加速器的靶方向83.9cm位置。由于电子线照射筒底到加速器等中心点距离为95cm，因此电子线虚源到X线源的距离为100cm-(83.9+5cm)=11.1cm。

对于不同能量、不同照射筒测定的数据计算所得的虚源位置见表2。

表2 由剂量随距离变化得到的虚源位置

2.2 不同距离时照射野大小的变化测量虚源位置

照射野大小（边长）与源皮距的关系，它们成正比关系，设照射野边长为X，源皮距为Y，通过照射野大小X随距离Y变化，可以得到虚源位置。测量发现，照射野大小随距离变化与电子线的能量无关，只是照射筒大小的函数。

下面以10X0cm照射野为例计算如下：

对于不同能量及大小的照射筒，测量的结果见表2。

表3 用边长法测量的虚源位置及二种方法的结果比较

3 结语

（1）本文的数据采用电离室型的探头矩阵matrixx进行采集,测量中因为探测器始终位于模体的固定深度,因此认为测量所得的电离量与剂量转换关系在测量条件下相同,计算直接采用电离量进行。（2）本文用二种方法计算出的虚源位置明显不同，用剂量法测量的结果虚源位置随电子线能量及照射筒大小改变。如果用边长法，虚源位置只是能量的函数，与照射筒无关。（3）影响虚源的因素很多，本文的结果表明虚源位置确实与照射野大小，电子线能量有关，并且与测量的方法有关，这是否可以说明“虚源”只是为了计算剂量随距离变化或者照射野随距离变化的一种工具而已。从本文的结果看,如果要用“虚源“的概念，必须说明是剂量关系的“虚源”还是照射野大小的“虚源”位置。