時(shí)穎華，葛超，王利波，夏文明，陳坤志，楊旭，董麗華，王輝東，高巖

吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院放療科，吉林長(zhǎng)春130021

前言

放射治療作為腫瘤治療的3大治療手段之一，其劑量和位置的精準(zhǔn)是治療質(zhì)量的重要保證。國(guó)際輻射學(xué)單位委員會(huì)（ICRU）24報(bào)告指出，原發(fā)灶的根治劑量的精確性應(yīng)好于±5%；如果靶區(qū)劑量偏離最佳劑量±5%時(shí)，就有可能使原發(fā)灶腫瘤局部復(fù)發(fā)或放射并發(fā)癥增加[1]。醫(yī)用電子直線加速器治療床是放射治療病人的載體。治療床的存在提高病人表面劑量，降低腫瘤劑量。有文獻(xiàn)研究了瓦里安及醫(yī)科達(dá)不同治療床對(duì)6、10 MV射線的衰減，衰減約3%～6%，建議對(duì)治療床的影響進(jìn)行修正或補(bǔ)償[2-3]。TrueBeam加速器非均整模式（FFF）移除加速器射野均整器，提高了劑量率，縮短了治療時(shí)間，因而廣泛應(yīng)用到臨床。然而，很少文獻(xiàn)討論FFF模式下加速器治療床對(duì)劑量學(xué)的影響。本文通過(guò)測(cè)量瓦里安TrueBeam醫(yī)用電子直線加速器FFF模式和常規(guī)均整模式（FF）模式下治療床穿透因子及表面劑量，分析不同能量及模式下治療床對(duì)腫瘤和表面劑量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

選取瓦里安TrueBeam加速器6/10 MV光子束FF/FFF 4檔能量和全碳纖維治療床。整個(gè)床板從靠近機(jī)臂段開(kāi)始分為薄、中、厚3個(gè)部分，每個(gè)部分各占1/3，見(jiàn)圖1。測(cè)量?jī)x器采用IBA公司生產(chǎn)的FC65-G電離室和ISP公司生產(chǎn)的GAFCHROM IC EBT3型號(hào)膠片。測(cè)量體模采用30 cm×30 cm×20 cm固體水模，其中電離室放置于體模中間10 cm深度處。

圖1 TrueBeam加速器治療床Fig.1 Treatm ent couch of TrueBeam accelerator

1.2 治療床穿透因子

將固體水模分別放置在瓦里安TrueBeam 醫(yī)用電子直線加速器治療床上。模體的中心與加速器等中心重合。照射野10 cm×10 cm，測(cè)量深度為水下10 cm。機(jī)架角從0°按順時(shí)針?lè)较蛎扛?0°測(cè)量，至180°為止。加速器出束100 MU，記錄電離室讀數(shù)。對(duì)床面以上0°～80°的各點(diǎn)測(cè)量值作為參考數(shù)值Dr，度數(shù)（如Dr,0），床面以下180°～100°的各點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的讀數(shù)作為劑量?jī)x讀數(shù)Dc,度數(shù)（如Dc,180），Dr與Dc成對(duì)關(guān)系（如Dr,0與Dc,180、Dr,10與Dc,170），相應(yīng)的穿透因子F=Dc/Dr。

1.3 表面劑量

采用EBT3膠片測(cè)量表面劑量。膠片測(cè)量前先對(duì)膠片建立光學(xué)密度校正曲線。方法如下：加速器機(jī)架角度為0°，模體中心軸與射束中心軸重合，SSD=100 cm，劑量率500 MU/m in，膠片放置于水下5 cm處，分別用0、50、100、200、300、400、700和1 100 MU照射膠片，照射24 h后將膠片按照編號(hào)放入愛(ài)普森10000XL掃描儀中掃描。通過(guò)MATLAB計(jì)算機(jī)軟件編程讀取膠片灰度。利用Origin軟件給出膠片劑量刻度曲線。然后，將固體水模體的中心與加速器等中心重合，射野10 cm×10 cm，機(jī)架0°，膠片放置于固體水模體上表面射野中心處，照射300 MU，取出膠片；同樣，機(jī)架180°，膠片放置于固體水模體下背面（即治療床表面）射野中心處，照射300 MU，取出膠片。掃描分析以上成對(duì)的兩組膠片，得到相應(yīng)的劑量。兩組劑量表明治療床對(duì)表面劑量的影響。用同樣的方法測(cè)量薄、中、厚3個(gè)部位的表面劑量。

2 結(jié)果

2.1 穿透因子結(jié)果

TrueBeam碳纖維治療床3個(gè)不同厚度處穿透因子分別見(jiàn)圖2～4，橫坐標(biāo)為機(jī)架角度，縱坐標(biāo)為穿透因子，從180°（床的垂直下方）到100°（床的右側(cè)），這樣便于觀察穿透因子隨機(jī)架角度的變化的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明TrueBeam治療床的穿透因子均大于0.95，隨著能量增加而增加及床板厚度增加而減小，相同能量下FFF較FF低。在治療床薄段位置，穿透因子范圍為0.956 6～1.000 0，穿透因子隨機(jī)架角度變化。機(jī)架角度在180°～120°時(shí)，穿透因子隨著角度的減小逐漸下降；機(jī)架角度在120°～100°時(shí)，穿透因子隨著角度的減小逐漸增加；在120°時(shí)最小。在治療床中間段位置，穿透因子范圍為0.955 4～1.000 0，機(jī)架角度在180°～120°時(shí)，穿透因子隨著角度的減小逐漸下降；機(jī)架角度在120°～100°時(shí)，穿透因子隨著角度的減小逐漸增加；在120°時(shí)最小。在治療床厚段位置，穿透因子范圍為0.954 8～1.000 0，機(jī)架角度在180°～130°時(shí)，穿透因子隨著角度的減小逐漸下降；機(jī)架角度在130°～100°時(shí)，穿透因子隨著角度的減小逐漸增加；在130°時(shí)最小。穿透因子隨著能量的增加而增加。圖5顯示，6 MV-FFF X射線同一角度在不同位置的透射因子，床板越厚，透射因子越??；薄段與中段、厚段穿透因子的最大差值分別為0.005 9和0.013 0，相差很小。其余能量規(guī)律與6 MV-FFF是一致，這里不再顯示。

圖2 TrueBeam治療床薄段位置不同能量穿透因子Fig.2 Penetration factors at the thin part of TrueBeam treatment couch

圖3 TrueBeam治療床中間段位置不同能量穿透因子Fig.3 Penetration factors at the m edium part of TrueBeam treatment couch

圖4 TrueBeam治療床厚段位置不同能量穿透因子Fig.4 Penetration factors at the thick part of TrueBeam treatm ent couch

圖5 6 MV-FFF能量下治療床不同位置穿透因子Fig.5 Penetration factors at 3 parts of treatment couch with the sam e energy of 6 MV-FFF

2.2 表面劑量結(jié)果

膠片光學(xué)密度校正曲線見(jiàn)圖6。結(jié)果表明能量越低，治療床越厚，表面劑量越高。表面劑量FFF模式較FF模式更高。6 MV-FFF X射線在無(wú)床照射時(shí)表面劑量是30.6%，在有床照射時(shí)薄、中和厚段表面劑量分別增加到89.3%、91.5%和95.4%；6 MV X射線時(shí)表面劑量從24.1%分別增加到86.7%、89%、93%；10 MV-FFF X射線時(shí)表面劑量從18.3%分別增加到77.5%、79.5%、83%；10 MV X射線表面劑量從14.1%分別增加到70.9%、72.3%、79.6%。表面劑量增加最多的是10 MV治療床厚段，接近565%，增加最少的是6 MV-FFF治療床薄段，接近292%。

圖6 EBT3膠片劑量刻度曲線Fig.6 EBT3 film calibration curve

3 討 論

治療床的存在提高皮膚表面劑量，降低腫瘤的吸收劑量。穿透因子越大說(shuō)明碳纖維治療床對(duì)射線阻擋越小，越小說(shuō)明碳纖維治療床對(duì)射線阻擋越大。本研究結(jié)果表明Truebeam醫(yī)用電子直線加速器治療床薄段和中間段穿透因子180°～120°區(qū)間時(shí)，穿透因子均逐漸降低，在120°～100°區(qū)間穿透因子均逐漸增加，在120°時(shí)最低。這是因?yàn)殡S著角度減小，射線在治療床中穿透的距離變長(zhǎng)，但路徑增加的幅度較小，所以穿透因子是逐漸減小且相互間差別較小。但是，在120°～100°區(qū)間時(shí)，角度越小，射線越早脫離治療床邊緣，使得射線在治療床中穿透距離變短，衰減更少，穿透因子越大。在厚段透射因子隨著角度變化有著同樣規(guī)律，但是在130°時(shí)最小。這是加速器治療床結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的，厚段床板的厚度增加和邊緣弧度變大。TrueBeam治療床3個(gè)位置在同一角度時(shí)，治療床越厚，射線在治療床穿透距離變長(zhǎng)，穿透因子越小，即TrueBeam-thin位置透射因子最大，其次是TrueBeam-medium，最后是TrueBeam-thick。本研究表明在同一位置穿透因子FF模式較FFF模式高，這是因?yàn)槟芰吭礁?，射線穿透本領(lǐng)越大，F(xiàn)FF模式下均整器換成薄銅片，射線軟化，6 MV-FFF射線接近4 MV X射線，10 MV-FFF射線接近8 MV X射線[4]。Sedaghatian等[5]及Berg等[6]報(bào)道碳纖維床板透射因子與機(jī)架角度有關(guān)，本研究結(jié)果與之相符?；ㄍ萚7]報(bào)道瓦里安直線加速器全碳纖維治療床6和15 MV X射線，主床板和延長(zhǎng)板的穿透因子在機(jī)架角105°～120°區(qū)間最低，主床板在115°時(shí)最小，穿透因子分別為0.954 4和0.968 5；延長(zhǎng)板在110°時(shí)最小，穿透因子分別為0.914 7和0.924 7；銜接處的穿透因子遠(yuǎn)小于主床板和延長(zhǎng)板，120°時(shí)最小，分別為0.484 8和0.586 0。

從表面到最大劑量深度區(qū)域稱為劑量建成區(qū)域，該區(qū)域吸收劑量隨深度而增加。治療床的存在提高表面劑量，其原因是治療床相當(dāng)于一層組織等效材料，使得建成區(qū)域向皮膚方向移動(dòng)。根據(jù)本文穿透因子研究結(jié)果可知，治療床相當(dāng)于4～6 mm等效水厚度，相當(dāng)于建成區(qū)向皮膚表面移動(dòng)了4～6 mm。Butson等[8]報(bào)道瓦里安醫(yī)用電子直線加速器網(wǎng)格碳纖維治療床6 MV X射線10 cm×10 cm照射野垂直入射時(shí)表面劑量從27%增加到55%，而床不存在時(shí)表面劑量是19%。Sepp?l?等[9]報(bào)道8種醫(yī)用電子直線加速器治療床6和15 MV X射線10 cm×10 cm照射野和20cm×20cm照射野180°照射時(shí)表面劑量41%～98.6%，其中瓦里安Exact IGRT治療床6 MV 10 cm×10 cm照射野0°和180°照射時(shí)表面劑量分別為35.2%和90.8%。本研究結(jié)果與上述結(jié)果是一致的，這是因?yàn)楸砻鎰┝孔兓荻却螅?.1 mm相差2%[10]。Hoppe等[11]報(bào)道1例立體定向放射治療患者因在計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到治療床和定位設(shè)備，使得計(jì)劃設(shè)計(jì)者認(rèn)為皮膚只有50%處方劑量，但是在后來(lái)的模擬發(fā)現(xiàn)實(shí)際劑量高達(dá)90%處方劑量，最終導(dǎo)致患者皮膚出現(xiàn)4級(jí)毒副反應(yīng)。這也與腫瘤貼近皮膚表面和計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)照射野（3個(gè)）數(shù)目少有關(guān)系。

容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)（VMAT）具有較好的靶區(qū)適形度與均勻度、降低危及器官受量、縮短治療時(shí)間，已廣泛應(yīng)用于臨床[12-15]。VMAT一般采用全弧照射，射線不可避免地要經(jīng)過(guò)治療床。以往進(jìn)行常規(guī)二維治療時(shí)，僅是簡(jiǎn)單地將透射因子歸為某一固定值（通常垂直照射），與入射角度無(wú)關(guān)。本研究結(jié)果表明透射因子不但與入射角度有關(guān)，而且有的角度特別大，同時(shí)也提高了皮膚表面劑量。在臨床上，使用高能X射線治療的目標(biāo)是消除深部腫瘤，忽視了皮膚表面劑量，本研究結(jié)果顯示皮膚表面劑量提高了3～5倍，這在臨床上是不容忽視的。隨著精準(zhǔn)立體定向放療（SBRT）的發(fā)展，有必要考慮治療床的劑量學(xué)影響。商用治療計(jì)劃系統(tǒng) Varian Eclipse、Philips Pinnacle和BrainLAB iPlan RT Dose均支持虛擬床技術(shù)[16-17]。治療床的CT值可以通過(guò)采用公司的推薦值，也可通過(guò)實(shí)際測(cè)量獲得治療床的CT值。治療床可以拆下來(lái)進(jìn)行掃描，但比較麻煩。目前，有學(xué)者通過(guò)蒙特卡羅模擬獲得治療床CT值。Vanetti等[18]報(bào)道Varian IGRT碳纖維治療床CT值對(duì)前列腺癌的劑量學(xué)影響：床表面CT=-700 HU，床里面CT=-960 HU時(shí)，6和15 MV X射線衰減因子計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果最接近；劑量計(jì)算時(shí)加床與不加床劑量差異高達(dá)1.5 Gy（處方劑量70 Gy），這在臨床上不可以忽略；能量越低，影響越大。

SBRT在癌癥治療方面的臨床優(yōu)勢(shì)已得到廣泛的證實(shí)，但因治療時(shí)間長(zhǎng)而未能廣泛應(yīng)用到臨床[19-22]。FFF模式移除了加速器射野均整器，最高劑量率為2 400 MU/m in，是常規(guī)治療的4倍，大大縮短了治療時(shí)間。SBRT采用的容積調(diào)強(qiáng)技術(shù)搭配FFF模式，大大縮短治療時(shí)間而廣泛應(yīng)用到臨床。本研究結(jié)果表明治療床穿透因子和表面劑量均較FF模式下影響更大。對(duì)于體部SBRT，治療部位大多對(duì)應(yīng)治療床中厚段，如果采用6 MV-FFF射線治療，治療床對(duì)劑量的影響更為突出。在治療計(jì)劃系統(tǒng)中加入虛擬床，減小了治療床引起的劑量學(xué)影響。計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是偏向后方，腫瘤SBRT盡量采用多野照射，降低皮膚表面劑量。