電子線的虛源位置計算研究

黃霖

（潮州市中心醫(yī)院，廣東 潮州 521021）

加速器的X射線束是通過加速腔把電子束加速到所需的能量后，打擊加速腔末端的物理的靶（通常是鎢靶）產(chǎn)生的，靶就是X線產(chǎn)生的源，放療上的源皮距是以此點為源的位置計算。而電子線則由加速腔把電子束加速到所需的能量后直接引出，沒有靶點，也就沒有所謂的源。物理上，電子束在通過加速器真空窗、偏轉(zhuǎn)磁場、散射箔、監(jiān)控電離室和中間氣柱后，電子束擴展成錐形線束，此錐形束好像從某一點源射出似的。由于實際上并沒有類似X線的源點，因此這一點被稱為虛源，虛源定義為在患者表面沿電子運動的最大可能方向反向投影后的交點。

虛源位置的確定有許多方法，一個方法是利用點源產(chǎn)生的射線的投影大小隨此截面離源的距離成正比的特點來確定。另一種是采用點源隨測量距離增加，劑量隨距離平方成反比地減少的特點。測量表明，用實際源皮距按平方反比定律校正僅在大照射野下適用。

校正電子束限光筒和患者之間的空氣間隙對輸出劑量的影響，一個可行的方法是確定有效源皮距，通過有效源皮距可給出了正確的劑量與距離平方反比的關系。Khan等人建議了一種盡可能接近真實地模擬臨床情況的方法。在此方法中，劑量是在模體的最大劑量點深度（dm）處測量，首先電子束限光筒與模體接觸（或是說間距為零）處，然后取不同間距，直到離限光筒端面約20cm。設f=有效源皮距，I0=零間隙時劑量，Ig=標準源皮距和模體表面之間間隙為γ時劑量。那么有I0/Ig=(f+γ)2/f2,即遵循距離平方反比定律。

本文的工作按照上述文獻采用的2種虛源測量方法，同時進行測量，以比較二種方法的結(jié)果是否一致。為此我們利用二維電離室矩陣Matrixx,對直線加速器Varian2100C電子束不同能量、射野大小、限光筒至皮膚距離進行劑量（電離量）實測，計算其虛源位置。

1 材料和方法

（1）設備Varian23EX直線加速器，限光筒為6×6、10×10、15×15、20×20。測量工具為矩陣電離室Matrixx，測量介質(zhì)為有機玻璃，有機玻璃板厚度分別為0.1cm、0.5cm、1.0cm。

（2）Matrixx預置處理，將Matrixx置于直線加速器治療床上連接網(wǎng)線與計算機相連，機架置于0°，使矩陣電離室中心與直線加速器等中心重合，開啟Matrixx電源進行預熱，在電離室測量區(qū)放置5cm有機玻璃板并開大照射野為28×28進行預照射10Gy。選電子束能量分別為6Mev、9Mev、12Mev、16Mev、20Mev， 限 光 筒 分 別 為：6×6、10×10、15×15、20×20，電離室測量的深度用有機玻璃板調(diào)整到該能量下最大劑量深度。限光筒底部到有機玻璃表面的間距分別為0cm、5cm、10cm、15cm，置數(shù)率為400MU/min，設置機器的置數(shù)為100MU。測量時，Matrixx一次曝光可以同時得到中心點電離值及照射野的物理大小。由于本文實驗是對相同能量不同間距下劑量值作比較，這時電離量與劑量是成正比的，故可以用電離量代替劑量進行數(shù)據(jù)處理。

對上述條件分別進行測量得到相應的讀數(shù)(電離量)。并可以在電離室矩陣上直接讀出在X及Y方向上的照射野大小。

2 結(jié)果

2.1 測量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理的方法

對于劑量隨距離平方反比的方法測量虛源位置時，本文把電離量轉(zhuǎn)換成X，1/D2=X，距離用Y表示，這時X與Y成線性關系，

這樣可以采用線性回歸的最小二乘法處理，而虛源的位置即X為0（劑量讀數(shù)為無限大）的Y值，公式1中的a值根據(jù)最小二乘法可用下面公式得到：

式中，Xi＝1/Di2，其中，Di及Yi分別表示第i次的讀數(shù)值及相應間距。

下面以10X10cm照射野及6MeV電子線為例在下面給出數(shù)據(jù)處理過程：

對于10X10cm照射野，能量6MeV的電子線，從讀數(shù)隨距離的變化測量虛源位置。

表1中間距是電子線照射筒底部到模體表面的距離。

表1 讀數(shù)隨間距的變化

用最小二乘法求虛源：

得到a為-83.9cm，負值表示虛源位置在照射筒底的反方向，即向著加速器的靶方向83.9cm位置。由于電子線照射筒底到加速器等中心點距離為95cm，因此電子線虛源到X線源的距離為100cm-(83.9+5cm)=11.1cm。

對于不同能量、不同照射筒測定的數(shù)據(jù)計算所得的虛源位置見表2。

表2 由劑量隨距離變化得到的虛源位置

2.2 不同距離時照射野大小的變化測量虛源位置

照射野大小（邊長）與源皮距的關系，它們成正比關系，設照射野邊長為X，源皮距為Y，通過照射野大小X隨距離Y變化，可以得到虛源位置。測量發(fā)現(xiàn)，照射野大小隨距離變化與電子線的能量無關，只是照射筒大小的函數(shù)。

下面以10X0cm照射野為例計算如下：

對于不同能量及大小的照射筒，測量的結(jié)果見表2。

表3 用邊長法測量的虛源位置及二種方法的結(jié)果比較

3 結(jié)語

（1）本文的數(shù)據(jù)采用電離室型的探頭矩陣matrixx進行采集,測量中因為探測器始終位于模體的固定深度,因此認為測量所得的電離量與劑量轉(zhuǎn)換關系在測量條件下相同,計算直接采用電離量進行。（2）本文用二種方法計算出的虛源位置明顯不同，用劑量法測量的結(jié)果虛源位置隨電子線能量及照射筒大小改變。如果用邊長法，虛源位置只是能量的函數(shù)，與照射筒無關。（3）影響虛源的因素很多，本文的結(jié)果表明虛源位置確實與照射野大小，電子線能量有關，并且與測量的方法有關，這是否可以說明“虛源”只是為了計算劑量隨距離變化或者照射野隨距離變化的一種工具而已。從本文的結(jié)果看,如果要用“虛源“的概念，必須說明是劑量關系的“虛源”還是照射野大小的“虛源”位置。