MOSFET探測器在全身放療質量控制中的應用

陳旭明，姚升宇，許奕，陳智維，胡喆凱，徐冰，趙國旗

上海交通大學附屬第一人民醫院放射治療科，上海 201620

全身放射治療主要用于骨髓移植或外周血干細胞移植前的免疫抑制和機體內的惡性腫瘤細胞的消滅[1-2]，目前已大量應用于各類白血病、淋巴瘤的治療中。然而，其質量控制相對比較困難。MOSFET是一種金屬-氧化物-半導體場效應晶體管，其特點是體積小、對各能量級的X射線和電子線有很好的能量效應、不受劑量率與溫度氣壓影響、劑量儀刻度方便、靈敏度高、劑量重復性好等，目前已被應用于臨床X線劑量的測量中[3-4]。本文主要探討MOSFET探測器用于全身放療質量控制的方法。

1 治療設備與劑量檢測設備

治療設備使用Siemens Oncor直線加速器，將機架角旋轉至270°，機頭旋轉45°，射野開至最大野40 cm×40 cm，能量選取6 MV，放射源至患者中心（臍下4 cm處）距離為360 cm；同時為保證射野范圍內的平坦度，要在機頭前插入一塊自制均整擋鉛塊使射野劑量均整度控制在±5%以內。

劑量檢測儀分別采用NE2670劑量檢測儀和加拿大Thomson Nielsen公司制造的MOSFET 20型劑量檢測儀。

2 治療照射劑量

照射劑量由血液科根據患者的病情決定。一般分為以下幾種情況：照射劑量3 Gy，患者仰臥于治療床上，1次性完成，在照射劑量完成1/2時更換頭腳方向以使左右兩側劑量保持均勻；照射劑量6 Gy，患者仰臥于治療床上，在1天內分2次完成，每次照射3 Gy，間隔6 h；照射劑量10 Gy，分5次完成，前3次患者坐在全身放療亭中行前后位放療，用合金鉛模遮擋肺部，后2次患者仰臥于治療床上，1次照射2 Gy，1天2次，間隔6 h。

3 測量方法

針對不同身體條件和照射劑量的患者，分別在治療前測量其臍下4 cm處的身體厚度與寬度。

使用有機玻璃板模擬患者的參考深度用于劑量預測，由于密度差異，有機玻璃板厚度與人體厚度之比為1:1.2。為完全模擬治療條件，將體模中心置于源軸距360 cm處并插入電離室和MOSFET探頭進行測量。同時對MOSFET探頭進行標定，標定時將10個MOSFET探頭逐一與電離室置于同一位置，在完全模擬治療條件的情況下出束6 MV X線500 MU，重復5次以檢測探頭穩定性。標定時偏壓盒需采用高靈敏度檔。標定完成后再將MOSFET探頭分別置于體模入射面與出射面，并換算出入射面、出射面劑量與中心層面劑量的關系。換算關系為：

式中Dm為體中點劑量，Din為入射點劑量，Dout為出射點劑量，可計算得到修正因子Fc[5]。測量時加速器射線500 MU，通過劑量儀讀取體中點劑量Dm，可計算得出加速器最終跳數：MU=500×Dp/Dm，Dp為處方劑量。對于照射劑量為3 Gy和6 Gy的患者，由于只需在治療床上進行照射，故只需取其臍下4 cm處體寬作為體模參考深度進行測量；對于照射10 Gy的患者，還需取其臍下4 cm處體厚作為體模參考深度在治療亭中進行測量。

4 劑量監測

對于照射劑量為3 Gy和6 Gy的患者，在治療時分別將MOSFET探測器粘貼于患者臍下4 cm處的身體兩側，以測量其入射點與出射點劑量，再通過修正因子Fc計算得出體中點劑量。對于照射劑量為10 Gy的患者，在治療亭中需分別將MOSFET探測器粘貼于患者臍下4 cm處的體前側與后側，并同時將探頭粘貼于被鉛模遮擋的胸部前后側，以測算胸壁處需加量照射的電子線劑量；在治療床上的劑量監測方法則與照射劑量為3 Gy者相同。

5 結果

5.1 對MOSFET探測器的標定結果

在實際應用中，不能使用最大偏差>3%的探測器。10例MOSFET探測器的標定結果，見表1。

表1 MOSFET探測器的標定結果（10例）

5.2 不同體模厚度測得的修正因子Fc

由于患者體寬或體厚的不同必然引起修正因子Fc不同，結果見表2。

表2 不同模體厚度測得的Fc

5.3 治療中測得誤差

在治療時將MOSFET探測器粘貼與患者體表，通過修正因子Fc計算體中點劑量，除兩例外誤差均控制在5%以內，結果見表3。

表3 治療誤差 （%）

6 討論

由表1可以看出，10個探測器中有7個最大偏差均控制在3%以內，另3個經再次重新標定后，最大偏差亦能控制在3%以內，均可用于臨床測量。在標定探測器時，因全身放療設備的源軸距一般為常規放療的3倍左右，且機頭前插有一塊均整擋鉛塊，各種因素如射線質、輻射場等的變化易造成系統的測量誤差，所以應將標定條件設置為完全模擬全身放療條件，以減少上述測量誤差。同時由于全身放療的源軸距是常規的3倍，根據距離平方反比定律，全身放療輻射場的強度會大幅衰減[6]，因此在標定時偏壓盒需設置為高靈敏度以控制每次測量時探頭讀數的一致性。

由表2可以看出，不同厚度的體模對修正因子Fc的影響：隨著體模厚度的增加，Fc逐漸減小，這是由于體模的增大使得體模散射因子Sp增大；同時，由于測量是在規則的有機玻璃體模中進行的，故而無法考慮到人體表面的不規則曲度以及內部的密度不均勻性，這也是導致最終測量誤差的一個因素[7]。另外，在全身放療中另一個難點就是對胸壁和后背電子線補量的計算，而MOSFET探測器可以通過直接測量胸壁和后背的劑量來完成。

MOSFET探測器是一種高效、可靠、操作簡便的測量工具，經過一系列系統的測量和運算，可以應用于全身放療的質量控制中，起到監測治療劑量、控制誤差的作用。

[1]胡逸民.腫瘤放射物理學[M].北京:原子能出版社,1999:217.

[2]劉亞軍,黃華.近十年來放射治療技術與設備的進展[J].中國醫療設備,2012,27(6):9-10.

[3]陳智維,姚升宇,張鐵寧,等.MOSFET用作臨床X射線劑量測量的研究[J].中國醫療設備,2011,26(5):63-68.

[4]戈偉強,王國明,方慶亮,等.用MOSFET探測器進行IMRT劑量實時檢測[J].中華放射醫學與防護雜志,2006,26(2):70-71.

[5]李光俊.X(γ)射線全身放射治療中的劑量控制[J].醫療裝備,2007,(9):5-6.

[6]涂彧.放射治療物理學[M].北京:原子能出版社,2010:226.

[7]張紹剛,哈思衡.TBI治療過程中的實時劑量監控[J].中華放射腫瘤學雜志,2006,15(4):339-341.