楊秋權(quán)，莊梅生，王繼宇，潘素明，陳曙光，劉孝景

(揭陽市人民醫(yī)院 放療科，廣東 揭陽 522000)

在放射治療中，準確地計算處方劑量是放射治療靶區(qū)劑量正確的重要環(huán)節(jié)[1]，是提高放射治療質(zhì)量的重要保證。很多關(guān)于電子線處方劑量計算的文獻一般只涉及長方形規(guī)則野的劑量計算，沒有談及不規(guī)則野處方劑量的計算問題，包括現(xiàn)代先進的國內(nèi)國際三維TPS計劃系統(tǒng)，一般都沒有電子線劑量計算功能，即使具有此功能，但由于計算過程和結(jié)果極其粗糙，而不被使用者認可和使用，取而代之的是進行電子線處方劑量手工計算。這是因為電子線具有自身的劑量學特點，如有一定的電子射程（Rp），易被散射等特點，使得電子線不規(guī)則野處方劑量的準確計算成為放射治療領(lǐng)域的一個難題。本文對電子線的劑量計算，采用將不規(guī)則野簡化為有效長方形野的Clarkson算法[2]，并結(jié)合計算電子線長方形野輸出因子和深度劑量的方根式法[3]，計算出電子線的處方劑量，即加速器出束的跳數(shù)MU值。因X射線和電子線規(guī)則野處方劑量的計算方法已相當成熟，本文只探討電子線不規(guī)則野的幾種計算模型，并比較它們的理論計算結(jié)果與實測值的誤差，從而選擇合適的計算方法，提高計算精度，供讀者參考。

1 主要材料和方法

制作電子線方形鉛窗，大小為3×3、4×4、6×6、8×8、10×10、12×12 cm2，Primus E 加速器、 BMD-I 劑量儀、2581型0.6 cc電離室、42×42×33 cm3的普通大水箱，在標準條件下的水模中測出各治療機的百分深度劑量PDD、輸出因子等數(shù)據(jù)，并校準各放射治療機的輸出量(如直線加速器的監(jiān)督跳數(shù)刻度呈1MU=1cGy)。程序計算表格數(shù)據(jù)均用上述測量儀器采集，以減少不同測量儀器所帶來的系統(tǒng)誤差。

2 設(shè)計思想

本程序能根據(jù)輸入的各治療參數(shù)，正確地計算出各種治療射線各個射野單次照射的跳數(shù)或時間，同時，同一患者不同種類的射線類型，本程序均能在同一報告單中正確打印結(jié)果，供人工核對。

3 系統(tǒng)功能

該程序可用于加速器、鈷60機、深部X線機和電子射線規(guī)則野和不規(guī)則野處方劑量的計算。

4 系統(tǒng)特點

4.1 模塊化程序設(shè)計

模塊化程序便于閱讀、測試、修改和擴充，可維護性好。

4.2 操作簡便

能對一些關(guān)鍵參數(shù)如射線能量和照射技術(shù)等可作出選擇，如果輸入?yún)?shù)有誤，可以修改并在打印前重新計算結(jié)果劑量并供顯示、存儲。

4.3 用統(tǒng)一的處方劑量通用公式計算

用統(tǒng)一的處方劑量通用公式計算，目前還未見用同一公式計算各種治療機處方劑量的報道。

4.4 智能化輸入功能

對于一些修正因子，如等中心因子、十字線板衰減因子和托架因子、源傳輸端效應校正因子等，計算程序能自動修正；電子線劑量計算將根據(jù)射野長寬自動選擇限光筒型號，在對穿野劑量計算時具有映射功能，減少治療參數(shù)的輸入。

4.5 輸出因子分開計算

直線加速器X線、鈷-60γ治療機、深部X線機的輸出因子分為準直器散射因子Sc和體模散射因子Sp，分開計算，提高計算精度，特別是深部X線治療機的輸出因子分開計算，具有國內(nèi)先進水平[5]。

4.6 劑量驗證

通過實測，將本程序各種射線類型的計算結(jié)果與實測結(jié)果比較，X射線劑量計算誤差<±1%，電子線劑量計算誤差<±2.5%。

4.7 電子線擋因子法(方法1)計算模型的建立

4.7.1 電子線擋因子法有效野面積的計算。電子束的長—方野轉(zhuǎn)換規(guī)律與X線不同，不能用等效方野概念[2]。如果不考慮準直器產(chǎn)生散射隨放射野大小而改變[3]，電子線不規(guī)則野有效面積計算公式如下：有效野面積=[x×y×（1-擋因子）]1/2，x、y為矩形野（包括方形野）的兩邊長，擋因子為不規(guī)則野的擋面積與相應規(guī)則未擋野（未加擋時）面積的比值，下同。

有文獻報導電子線有效射野面積的計算是以漏空的部分（即擋塊開孔）在x、y方向上分別對漏空輪廓進行外切形成矩形，矩形的長徑即為射野的長徑（射野長徑法，方法2），實際射野大小計算時將射野長徑視為方野邊長，這樣的計算結(jié)果必然稍大于實際射野面積[6]，從而使計算得到的加速器跳數(shù)偏小，易引起射野內(nèi)的劑量不足而使腫瘤復發(fā)，使用者應小心，特別是：當漏空長徑很小(接近或小于電子射程)時，電子線輸出劑量將明顯減少，更應引起足夠地重視。

4.7.2 電子線擋因子法有效輸出因子的計算。雖然一些實驗表明，電子線不規(guī)則射野的輸出因子可取相應標準限光簡的輸出因子。但是，建立于基礎(chǔ)理論的模型還是必要的[4]。對不規(guī)則野，可以從已有的正方形、矩形和圓形野的數(shù)據(jù)內(nèi)插 。理論公式OUF(x,y)=[OUF(x,x)×OUF(y,y)]1/2（即方根式法）一般只適用于電子線規(guī)則野的使用。對該公式在不規(guī)則野劑量計算的應用上文獻鮮有提及。因此，我們經(jīng)過長期的臨床實踐，建立了電子線不規(guī)則野有效輸出因子的計算模型：對于不規(guī)則野，根據(jù)遮擋面積的大小，保留一短邊大小不變，用Clarkson法計算另一長邊的有效邊長，其有效長邊=y×(1-擋因子)(x≤y)，x、y為長方野未擋時的兩邊長。通過電子線不規(guī)則野的兩邊長，即x值和y×（1-擋因子）值，用內(nèi)插法獲取兩矩形邊分別在相應方野上的輸出因子大小，并用平方根方法加以計算得到兩矩形邊的的輸出因子，該輸出因子可近似地認為是電子線不規(guī)則野的有效輸出因子。該方法同樣假定加速器輸出因子只和放射野大小有關(guān)，和準直器散射無關(guān)。

4.7.3 電子線不規(guī)則野擋因子法的百分深度劑量計算。不規(guī)則野的百分深度量PDD(d)=[ PDDx,x(d)×PDDy(1-擋因子)y(1-擋因子)(d)]1/2，(x≤y)。這樣會防止射野因一邊過?。ㄐ∮陔娮由涑蹋┒疠^大的劑量計算誤差，或因射野邊長太小造成計算程序的數(shù)據(jù)溢出，這點應引起注意。

5 其它計算方法簡介

5.1 實野長寬法(方法3)

本方法實野的長寬取得同射野長徑法，但用外切后的矩形長寬兩邊同時進行電子線相應方形野的面積、輸出因子、百分深度量的平方根計算。

5.2 大平野法(方法4)

不管電子射線鉛窗的形狀大小如何，計算處方劑量時，PDD值取最小的電子線限光筒時的深度量和相應限光筒的射野輸出因子進行處方劑量的計算。

6 四種計算方法的實測比較

用極限條件檢測四種計算方法的實測值與程序計算值劑量誤差，如表1。

表1 多種條件下四種方法計算值與實測值比較

7 討論

7.1 大平野法

大平野法在實野長寬都較長(大于電子線射程)時，其處方劑量的計算結(jié)果與實測值相差很小(如-0.8%和-0.9%)，符合度很高，表明電子束不規(guī)則野的輸出因子可取相應標準限光筒的輸出因子[4]，但當實野長寬值有一邊較小(小于或接近電子射程)時，處方劑量的計算結(jié)果與實測值之間相差卻很大(高達-6.6%)，提示射線能量增加時，射線中心軸上劑量隨面積的變化變得更為明顯。小野時，因為射線中經(jīng)機頭散射的低能電子線成分增加，最大劑量深度dm和治療深度R90均向表面靠近[3]。建議大平野法在小野應用時應以實測為準，防止因劑量不足而引起腫瘤的復發(fā)，平時應以不用為佳。

7.2 射野長徑法

射野長徑法在射野的長徑小于或等于電子的射程時，其射野的短徑更是影響電子線輸出量的重要因素，故其計算結(jié)果更易引起較大的劑量計算誤差，其應用必然存在一定的局限性。

7.3 擋因子法和實野長寬法

擋因子法和實野長寬法的誤差絕對值較為接近，但在計算某一射野內(nèi)的幾個小射野窗時，存在擋因子計算較困難的問題，同樣限制了該方法的使用范圍，在臨床中可參考應用。

實野長寬法誤差絕對值明顯偏小(各條件均<±2.5%)，提示實野長寬法在放射治療處方劑量計算中有較高的計算精度。與擋因子法相比，實野長寬法具有操作簡便，計算快捷的特點，特別適合在臨床中使用。

8 結(jié)論

實野長寬法和擋因子法為本文的兩個亮點，具有很好的理論基礎(chǔ)和計算依據(jù)，計算結(jié)果準確，應用簡單，可以減少劑量計算誤差。本計算機程序是放射腫瘤學、放射物理學和計算機科學相結(jié)合的高科技成果，用于放射治療常規(guī)外照射的物理劑量的準確計算，能提高工作效率，具有重要的臨床應用價值。

放射治療X線和電子線處方劑量計算系統(tǒng)采用Visual Foxpro 6.0平臺開發(fā)，已在Windows XP平臺上運行。

[1]傅衛(wèi)華,戴建榮,章眾,等.放射治療照射劑量計算及記錄系統(tǒng)[J].中華放射腫瘤學,1996,8(2):127.

[2]馮寧遠,謝虎臣,史榮,等.實用放射治療物理學[M].北京:北京醫(yī)科大學、中國協(xié)和醫(yī)科大學聯(lián)合出版社,1998.

[3]劉泰福.現(xiàn)代放射腫瘤學[M].上海:復旦大學出版社,2001.

[4]胡逸民.腫瘤放射物理學[M].北京:原子能出版社,1999:515-516.

[5]陳斌,張穩(wěn)定,王燕童,等.放射治療處方劑量計算系統(tǒng)[J].世界醫(yī)藥學,2001,2(3):122.

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