調強放療中多葉準直器漏射線對晶體受照劑量的影響

張玉海，李月敏，夏火生，王杰，劉亞軍

中國人民解放軍第309醫院 a.放療科；b.醫學工程科，北京 100091

調強放療中多葉準直器漏射線對晶體受照劑量的影響

張玉海a，李月敏a，夏火生a，王杰a，劉亞軍b

中國人民解放軍第309醫院 a.放療科；b.醫學工程科，北京 100091

目的 研究多葉準直器（MLC）的漏射線及其對晶體的影響。方法 使用PTW30013電離室測量MLC的透射因子，并針對5例頭部腫瘤患者的調強計劃，用PTW31010電離室在Topslane圓柱形模體中，對晶體受照劑量做驗證測量。結果 MLC透射因子是1.42%，符合臨床要求，5例患者晶體實測劑量均高于計劃計算值（P<0.05）。結論 調強放療中MLC的漏散射線，會使晶體實際受照劑量比計劃值偏高，在特殊情況下，可以增加對危及器官的劑量驗證測量。

調強放射療法；多葉準直器；晶體；劑量驗證

0 前言

多葉準直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）作為醫用直線加速器的重要裝置，現已廣泛應用于適形、調強放射治療中。MLC由于其結構特點，葉片間存在兩種漏射線：相鄰葉片間的漏射線和相對葉片合攏時端面間的漏射線[1]。雖然Varian公司的MLC系統采用常規準直器的射野自動跟隨技術，能有效減少MLC的相鄰葉片間和相對葉片閉合時的漏射線劑量，但對凹形野或凸形野等特殊形狀的射野，常規準直器形成的最小外接矩形野無法完全遮擋一些重要器官（晶體），只能依靠MLC的葉片對其進行遮擋。這種情況下，MLC的漏射線對晶體這類敏感器官的影響有多大？計劃系統計算的受照劑量是否與晶體的實際受照劑量一致？為此，筆者對我院Varian加速器的MLC漏射線進行測量，并且以鼻腔-鼻竇癌患者為例，研究晶體受照劑量在計劃系統與實際測量之間的差別，討論MLC漏射線對晶體受照劑量的影響[2]。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

本研究測量采用德國PTW公司生產的UNIDOS E型劑量儀與31010型電離室（有效測量體積0.125 mL），模體使用RW3（40 cm×40 cm）固體水和Topslane有機玻璃圓柱形模體（直徑15 cm，長10 cm）。采用Varian Eclipse 8.6 TPS設計治療計劃，在Varian Clinac IX直線加速器上用6MV X射線進行測量。該加速器內置Varian Millennium 120多葉準直器，共有60對葉片，中間40對每個葉片在等中心的投影寬度為5 mm，外圍20對每個葉片在等中心的投影寬度為10 mm，最大射野范圍是40 cm×40 cm。

1.2 MLC透射因子測量

MLC的透射因子是在SSD=100 cm，照射野10 cm × 10 cm，電離室有效測量點位于射線中心軸上固體水模體1.5 cm深度處，加速器預置100MU，MLC全關和全開時的劑量之比。筆者利用Varian MLC Shaper軟件設計了兩種完全閉合狀態下的MLC文件（MLC1、MLC2）：MLC1葉片完全閉合且端面接縫偏離中心5 cm，用來測量相鄰葉片間的漏射情況；MLC2葉片同樣完全閉合，但端面接縫在中間位置，用來測量葉片端面間的漏射情況。為了研究MLC漏射線劑量與照射野大小的關系，測量5 cm × 5 cm、15 cm × 15 cm、20 cm × 20 cm、25 cm × 25 cm、30 cm × 30 cm、40 cm × 40 cm等不同照射野，MLC完全閉合情況下的漏射線劑量。測量過程中，電離室始終位于射線中心軸上。

1.3 計劃驗證

選取已在我院放療科接受治療的5例鼻腔-鼻竇癌患者為研究對象，均接受靜態調強放療，給予處方劑量50～60 Gy/2 Gy/25～30 f。鼻腔-鼻竇癌調強放療的特點是，晶體部分或全部在照射野內，調強計劃是通過MLC對晶體進行遮擋保護，見圖1。為了研究晶體實際受照劑量與計劃計算值之間的差別，筆者將5例患者的調強計劃移植到模體上進行驗證。具體測量過程是：首先將圓柱形模體帶著電離室在CT模擬機下掃描，然后在計劃系統上進行影像重建，并設定電離室探頭中心為坐標原點，以此作為絕對劑量驗證的模體；接下來調用待驗證的IMRT計劃[3]，將該計劃移植到驗證模體上，所有參數與原治療計劃相同，治療等中心自動位于模體中心的電離室位置，再根據左、右晶體相對等中心位置坐標，通過改變x、y、z床值，使電離室分別移動至左、右晶體的位置，重新計算模體中的劑量分布，并記錄左、右晶體的平均受照劑量；最后在加速器上實施劑量驗證，先將圓柱形模體中心對齊等中心后，再根據計劃的x、y、z床值來調整治療床的位置，使測量等中心分別位于左眼晶體和右眼晶體的位置，在400 MU/ min劑量率下照射，劑量儀測量并記錄下左、右晶體的受照劑量。

圖1 MLC對晶體進行遮擋保護

1.4 統計學處理

采用SPSS 17.0統計學軟件對測量結果做配對t檢驗，認為P<0.05差異有統計學意義。

2 結果

2.1 MLC漏射線

SSD=100 cm，照射野10 cm×10 cm，測量點d=1.5 cm，6MV X射線，MLC葉片間的透射因子為1.42%，采用弧形設計的葉片端面的平均漏射率達到17.99%。以10 cm×10 cm開野為參考，隨著照射野的增大，平均漏射劑量也隨之增加，見表1。

2.2 晶體受照劑量

測量結果表明，晶體的實際受照劑量明顯高于計劃得出的數值，見表2。二者平均相對誤差達到10%以上。把計劃值和測量值做配對t檢驗，結果顯示二者之間的差異有統計學意義（P<0.05）。

表1 Varian MLC120漏射線劑量測量結果

表2 晶體受照劑量計劃值與測量值之間的差異比較

3 討論

由于頭頸部解剖結構復雜，靶區周圍重要器官較多，調強放療已成為頭頸部腫瘤放射治療的主要手段。本研究中5例鼻腔-鼻竇癌患者均采用靜態調強技術，使靶區劑量得到均勻提高，同時降低周圍腦干、視神經、晶體等危及器官的受照劑量。其中晶體是對放射線非常敏感的結構，小劑量500 cGy就可以導致白內障的形成，當總劑量超過1200 cGy，可以引起白內障[4]。因此，在頭頸部放療中，筆者對晶體的實際受照劑量特別關注。本研究中的5例調強計劃，通過DVH評估得出的晶體全療程最大受照劑量均在800 cGy以內，滿足臨床對晶體保護的要求。以上調強計劃，分次治療跳數都在600 MU以上，有50個左右的子野，通過觀察多葉運行情況發現，大量子野都是利用葉片對晶體進行遮擋，以降低晶體的受照劑量。為此，將調強計劃移植到模體進行測量，發現晶體的實際受照劑量比計劃計算的劑量平均偏高10%左右，絕對劑量的最大差值為3.29 cGy。如果乘以次數，累積起來的劑量應值得關注。為了找出原因，對使用的MLC進行了相關測量。

根據以上的測量結果得出，我院使用的Varian Millennium 120多葉準直器的透射率約為1.42%，與相關報道約1.5%的結果一致[5-6]。筆者使用的Varian Eclipse 8.6 TPS在優化通量之后，完成葉片運行序列計算（LMC）的過程中，也考慮了MLC的漏射劑量，該計劃系統使用的MLC透射因子為1.7%。林秀桐[7]等人利用同樣的計劃系統，對相同的MLC做不同計劃對比研究中得出，全腦放療中，旋轉MLC并用二級準直器擋住晶體的計劃，比僅用MLC遮擋的計劃，能顯著降低晶體及眼球的受照劑量。該結果也可以證實計劃系統對MLC的漏射是給予考慮的。進一步測量顯示，照射野越大，MLC的漏射劑量也隨之增加，它對緊鄰靶區的重要危及器官產生的漏散射線也將越大。

通過以上分析可以得到以下結論：① MLC葉片之間有空隙及葉片寬度的影響，葉片兩端面之間、葉片與葉片之間的漏散射是不可避免的，本單位使用的MLC透射因子滿足臨床要求。② 基于測量結果可以看出，在鉛門無法自動跟隨的情況下，僅用MLC進行遮擋，會使晶體實際受照劑量比計劃劑量偏高。本次測量是標準的圓柱形模體，如果使用仿真頭部模體進行測量，能夠得到更加準確的數值。③ 目前調強劑量驗證主要是針對靶區，很少強調危及器官的劑量驗證[8]。筆者認為，對于頭頸部調強治療計劃，如果晶體等危及器官已經達到或接近最大耐受劑量時，一定要特別注意，可以增加對危及器官的劑量驗證測量，以免對患者造成不必要的損傷。

[1]胡逸民.腫瘤放射物理學[M].北京:原子能出版社,1999: 123-124.

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[7] 林秀桐,孫濤,尹勇,等.多葉準直器漏散射線在腦部放射治療中對晶體及眼球受照劑量的影響[J].中華腫瘤防治雜志, 2010,17(2):116-118.

[8] 張惠玲,李勤,全紅,等.MatriXX在IMRT劑量驗證中的應用[J].中國醫學物理學雜志,2011,(2):5-9.

Impact of MLC Dose Leakage on Lens in Intensity Modulated Radiotherapy

ZHANG Yu-haia, LI Yue-mina, XIA Huo-shenga, WANG Jiea, LIU Ya-junb
a. Department of Radiotherapy; b. Medical Engineering Department, The 309thHospital of PLA, Beijing 100091, China

R737.9

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.003

1674-1633(2012)06-0011-03

2012-03-20

本文作者：張玉海，碩士，物理師。

劉亞軍，中國人民解放軍第309醫院醫學工程科主任，副主任技師。

作者郵箱：zyh309@yahoo.com.cn

Abstract:Objective To study the impact of MLC dose leakage on lens in IMRT. Methods MLC transmission factor was measured with PTW 30013 ion chamber, and the dose verif cation for lens of 5 IMRT plans were performed in the Topslane cylinder phantom using PTW 31010 ion chamber. Results MLC transmission factor was 1.42% and the measured doses of lens were more than calculated values (P<0.05). Conclusion MLC leakage and scattered ray on lens result in the higher dose than calculated value. It is suggested that the verif cation measurement of organs at risk should be performed in some cases.

Key words:intensity modulated radiotherapy; multi-leaf collimator; lens; dose verif cation