γ刀剂量场的测量与研究

1、丫刀剂量场的测量与研究现代计量测试2001年第i期文章编号:IO053387（2001）010025307刀剂量场的测量与研究胡家成，周汝信，杨元第，王湘南，彭继伟（1.中国计量科学研究院，北京100013;2,北京医疗器械研究所.北京10001i3.广东省辐射剂量计量检定站，广州5i0070）摘要:本文舟绍利用我们自制的直径 160mm有机玻璃球形模体和能够插人球形 模体中心的PTw31006型针尖电离室（0.DI5cc）,PTW31002型电离室（0,125cc）,半导体（灵敏体积为ImmX ImmX0.5mm）探捌I器,Ag faN515P腔片测量头部刀及全身刀的辐射场的等中心处不同射野

2、的焦点剂量率 , 头盔因子，剂量的线性和等剂 量曲线等剂量学的有美参敷.美羹词刀的辐射场；球形模体；吸收剂量中田分类号弋R144.1文献标识码：A引言目前国内刀设备日益增多，由于其辐射场的剂量分布曲线边缘变化十分陡峭，而焦点的射束是从各方向人射等特点，因而对于刀的等中心焦点处的剂量率等剂量学参数的测 量，要求剂量仪的探头直径（灵敏区）小于2ram方向性好，灵敏度稳定可靠1,所以通常的放疗的 测量仪器不太适合7刀的测量.目前,国内对7刀的测量，尚无较理想的测量仪器（包括探测器）和测量方法，至今我 国也无相应的检定规程与技术规范.因而拥有刀的医院，基本靠刀生产厂家在调试刀时所测量的剂量学参数（或由

3、拥有7刀的医院聘请国内有关的专家进行测量）输人治疗计划系统 以便治疗中使用，绝大多数医院在以后7刀的使用中，基本无能力测量剂量学参数，这显然是不科学 的，同时也影响治疗的效果.本文介绍利用德国PTw公司生产的PTwU1NDOS剂量仪，使其与不同有效体积 的电离室，半导体探测器相匹配测量不同型号的头部刀和全身刀的辐射场的等中心处不同射野的焦点剂量率,头盔因子等剂量学有关参数，并利用胶片法测量了 7刀的离轴比及辐射场的 分布福到较满意的结果，目的是建立一套适合我国国情的刀检测方法，以便在国内推广.2测量装置2.1 电离室型剂仪由于德国PTw-UNIDOS剂量计具有测量稳定，可靠，使用方便，可以与不

4、同型号的 探测器相洼:国家自然科学基金资助项且，项目编号：1977504225匹配进行测量等优点，所以我们使用它与PTw 31006型电离室（内直径2.0mm, 长5.0ram,壁厚0.7ram,有效体积0.015cc）,31002型电离室（内直径5.5mm,长5.0mm,壁厚0.7mm, 有效体积0.125cc刖自制的半导体（灵敏体积为lmm x 1131112X 0.5mm）探测器相匹配进行 测量，根据辐射野的直径大小来选择不同的探测器进行测量.2.2 球形横体根据美国物理学家协会第54号报告中（AAPMREPORTNo54）所推荐，我们自制了 直径中160mm的有机玻璃球形模体，其中央可

5、以插入厚度为10ram的插板，而不同的 插板可以分别插入0.015cc,0.125cc电离室和半导体探测器，使电离室,半导体探测器的有效中心与球 模体中心重合.两块厚度为5.0mm的插板，两插板合并一起，在其中心有一个'6mm圆球空洞，两 插板插入球形模体后，其'6mm圆球空洞正好处于球摸中心，使其作为模拟病灶，供球摸体CT扫 描时来检查7刀的等中心.另有两块厚度为5.0ram插板，两块插板中间有90X帅x 1.0ram的空 隙，供放热释光或胶片测量使用.2.3 y刀装置简介2.3.1OURXGD 型头部 7 刀该7刀装有30个Co7源，螺旋排列成6组分布于14.43之间纬度上

6、，在经度每组 源间隔60.,在纬度每个源间隔为1,源直径为2.6mm,初装源活度约为222TBq(6000ci).源至焦 点中心为395cm，用旋转的方法实现多野集柬照射，焦点平面射野直径分别为 4ram,8ram,14ram 和 18mm.治疗过程为：进床(包括开床)，开屏蔽门,等治疗床到位后开启辐射源.2.3.2瑞典CH1212型头部7刀该7刀装有201个CoT源，每个co7源活度为1.11TBq(30ci),分布于半球的不同的经纬度上,201个源经准直后聚焦于一点，该点称为焦点.初装源活度为242TBq(6600ei),源 至焦点中心为395cm,利用静态多野(201个辐射野)集柬照射，

7、焦点平面射野直径分别为 4mm,8mm,14ram 和18ram,治疗过程为：进床(包括开床)，开屏蔽门，等治疗床到位后开启辐射源.2.3.3OURQGD 型体部 7 刀该7刀装有27个Co7源，按一定经纬度分布，源至焦点中心为466cm，利用在治疗 床上方平行旋转的方法实现多野集柬照射.初装源活度325.6TBq（8800ei）,焦点平面射野直径 分别为10ram,30ram和$0mm,治疗过程与头部刀基本相同，进床（包括开床），开屏蔽门，等治疗床 到位后开启辐射源.-3实验3.1 Y刀系统的验证测试3.1.1OURQGD 型全身 7 刀全身7刀安装调试后，根据机械结构能计算焦点在7刀坐标系

8、的空间坐标，为验证 焦点的理论位置与实际位置的重合性，将自期的直径1,160mm的有机玻璃球形模体利用在负 压代固定在治疗床上，通过CT扫描，找出球形模体中心模拟病灶在治疗床坐标系中的坐标位置，再通过坐标变换算出模拟病灶在7刀坐标系的空间坐标，将N515P辐射胶片放入球模体的中心暗 盒中，使胶片处于XY（或X z）平面,在治疗模式下，移动治疗床，使球模体的中心暗盒中心与焦 点重合，在最小的工10mm辐射野下治疗15秒（照射15秒），治疗完毕后，取出暗盒时，在其中心部位有 一小孔，用专用定位细针在其上面扎一小孔（此孔即为定位中，厂家给出其综合偏差小于 0.1ram）, 胶片通过扫26描仪输人计算

9、机处理后给出焦点与理论焦点位置的偏离XAY,AZ总定位精度 R（厂家给出 R<2.5ram）见表 13.1.2头部刀寰1y刀总定位精度的测量结果头部7刀的辐射焦点与机械焦点的重台一致性（或总定位精度）是用胶片法测量的.将MD-j5辐射胶片放在专用的测量棒中，将其固定在7刀的耳轴上，使胶片处于XY（或X Z）平面内，方向XYZ定位偏差o.ooO.02o.00（mm）1.6O.3Oo.40. R=（AX+ AY.±A Z）1. R 0.Ogmm2.A R 】.67gram注:带*号的为体部刀测量结果治疗模式下，最小的04mm辐射野下治疗20分钟（照射20分钟），辐射的中心位

10、置 以测量棒装有的针刺标记为准，此胶片为自显影胶片，辐射完毕可以十分直观的看出其中心的偏离情况，数据处理与体部刀相同，求出总定位精度 R<1,0mm（见表1）,由于头部刀的辐射空间很 小，有专用耳轴固定头摸体，不需CT扫描定位，具综合定位精度也好于体部7刀.3.2 y刀辐射卉|场的测量3.2.1 等剂量曲线与离轴比（OAR）利用胶片法在球模体中测量了头部和体部7刀的等剂量曲线和离轴（OAR）,头部7刀测量是将直径0160mm的有机玻璃球形模体固定在 7刀的耳轴上，而体部刀的测量是将有机玻璃球形摸体利用负压代固定在治疗床上，并将装有胶片的暗盒插在有机玻璃球形模体中心，使胶片处于xY

11、（或X Z）平面，随治疗床进入辐射位置.辐照的胶片经显影冲洗后读出光密度值经胶片的辐射剂量与光密度刻度曲线对上述辐照胶片的数据处理福到相应的等剂量曲线，离轴比等剂量学参 数.图1图2分别是头部(04.0mm)和体部(010mm)刀的等剂量曲线，图3与图4分别 是头部和体部7刀的离轴比(OAR).图1-a为XY平面的等剂量曲线，由于此时胶片受旋转 的辐射源均匀照射，所以X-Y平面的等剂量曲线呈现近似圆形等剂量曲线.图1-b为X-Z平 面的等剂量曲线.由于z方向无放射源及反平方规律，所以焦点附近呈现椭圆形，在2O等剂量曲线呈 现梯形曲线.图2是体部7刀的Xz平面的等剂量曲线，由于XZ平面与辐射源旋

12、转平面相平行， 所以辐射场比较A-枷-/, 一.一 一,一,),_<<,/.,/._7-(a)X-Y平面的等剂量曲线国m:厂声-图1头部刀的尊剂量曲线(b)X?Z平面的等剂量曲线国27均匀,等剂量曲线呈现圆形.离轴比(OAR)的定义为:射野s中任意一点r.dMi的剂量率D(s.r.d)与同一深度d(d通常 指最大剂量探度)处射野中心轴上的剂量率D(s.0.d)之比J:OAR(s.r.d)=D(s.r.d)/D(s.0.d)(4)离轴比(OAR)是立体定向放射外科的重要的.剂量学参数之一，通过离轴比(OAR)的测量，我们 可以得知刀每个射野的实际尺寸，射野均匀度，最大

13、剂量，半影区(7刀的锐度)等参数，图3与图4 分别是用胶片法测量头部和体部 7刀的离轴比(OAR).3.3 焦点剂量率的测关于焦点剂量率的测量，我们已在其他的文章l毗 i''二厂三)VOARCURvES图2体部刀的X-Z的等剂量血线,ll llI,',Lix,026l10161l20222'262B30323|353BS 0（1Ij图3头部刀的高轴比rE蛹三,_一 ；.1,j-.''圜图4体都刀的高轴化中讨论过，在此我们介绍利用德国PTW公司产生的PTWUINDOS剂量仪，使其 与不同有效体积的电离室，半导体探测器（1mmx lmm）&l

14、t;0,5mm）相匹配分别插人球形模体，方 形模体（2oomm x200ramx 100ram）中心测量焦点剂量率，头盔因子和焦点剂量线性等剂量学参数（模体固定在负压床上，通过CT扫描定测量点与焦点重合），其测量结果如表228Z1090T6S 日 30lOllIOOOO0OOOOO表2瑞典CH1212型头部y刀测量数据辐射野直 mm0481418焦点剂量率 0.250.901.451.57l61Gy/mn1.411.53'1.j81.61'头盔因子 05610.902O.9741.000.877'0.946'0.9811.00剂量的焦点线性相关系数：7=1.00

15、00直线截距方程：Y:0.25+1.58X注:代*号的为半导体测量数据，其余的为0.Olfcc电离室测量数据球形摸体涮量数据由于电离室本身结构的限制，它不可能制作的很小，用其测量小射野（4mm）的焦 点输出剂量时,存在侧向欠电子平衡，给测量结果带来误差.所以我们在瑞典CH1212型头部刀 测量时，我们腺采用0.015cc电离室外，还使用小体积的半导体探测器.针对半导体探测器灵敏 度变化的特点，在大射野的测量情况下，半导体探测器相对电离室的测量数据进行现场校正，小射野的焦点输出剂量率的测量结果是通过校正过的半导体探测器测量并给出最后结果的.由于方形水模体与06cc电离室在普遍从事放射治疗的医院很

16、常用，易找到，考虑体部刀射野较大（相对头部刀），所以在此次测量中，我们也采用方形水模体与0.6cc电离室测 量,目的是探讨用普通放疗设备，测量体部刀的焦点输出量，使普通医院自己有能力定期检查 体部刀焦点输出剂量，其测量结果如表3:表3体部y部数据（方形木模体）电离室体积射野直径mm10mm30ram50mm0.015cc3.503Gy/min4.313Gy/min4683Gy/rain0.125cc1909Gy/min4.195Gy/min4.686Gy/min0.6cc1.734Gy/min4298Gy/rnin4.696Gy/min极限误差0.502.80.3从上述测量结果看利用方形水模体

17、与0.6cc电离室完全可以测量体部7刀大射野中30ram,中50mm）的焦点的输出剂量3.4 治疗计划系统的验证为验证体部刀治疗计划的准确度，我们利用负压代将球形模体固定在治疗床上，利用CT扫描的方法找出球形模体的中心，然后将CT片的结果输八治疗计划系统，通过三维立 体坐标重建，找到球模体的中心，使其作为模拟病灶分别利用PlSmm和中10mm的射野，对其 模拟病灶实旅103cGy的治疗计划，测试结果如表4.表4治疗计划系统的验证注:'lSmm ft-'4mm的射野治疗时间分别是14秒与20秒利用0.015cc的电离室测量.对-P18mm的射野，我们实测进/退治疗床的剂量分别为

18、0.4cGy,如考虑止匕因素.在0.58内吻29合彳艮理想.由于10mm射野较小,准确测量其输出剂量，除要求探测器灵敏体积小 于射野直径的的1/左右以外，还需探测器在球模中心的位置严格的与7刀的治疗等中心(焦点)重合，否者会给测量结果带来误差，对lOmm射野的测量可能与此因素有关4结果讨论从以上测量结果，对7刀的测量方法得出如下结论：由于7刀的测量空间有限，用胶片法测量其定位精度，等剂量曲线和离轴比方法 可行.(2)在头部7刀小射野(54mm)的焦点输出剂量的测量中，最好使用校正过的小体 积半导体探测器进行测量.(3)为了提高治疗计划系统处方剂量的准确度，需定时对有关的剂量学参数进行检 验测量

19、.可以使用方形水模体与 0.6cc电离室测量体部刀太射野的焦点输出剂量，线性及传输剂量(端效应).参考文献【1K.E.Duftschmid,P.Kindl,B.Obenaus,(|h.StrachotinskyandN.Wiraker.Precision130s imetry1nNarr0wCollimatedRadiationBeamsOfTheLeksellGammaKnife.RadiionProtectionDosimetrY .I.66.Nos1 一4.pp295-298(1996)L2王肖兰张之彬周汝信等,X()刀搠量场的硼量，中华放射月中瘤学杂 志，1996,5,5(2)3从 PMReport54,Ste