物理楔形板在放射治療中的應(yīng)用

鄧春漣 王小平 胡海芹 吳金明 丁生茍 盧任根

某些部位的腫瘤用常規(guī)平野照射時(shí)劑量分布不理想，為適應(yīng)臨床治療的需要，通常在射線束的途徑上加適當(dāng)?shù)奈锢硇ㄐ伟?，對線束進(jìn)行修整，以獲取特定形狀的劑量分布。

1 資料與方法

1.1 開展該技術(shù)需要的器材

SIEMENS加速器、三維自動(dòng)水箱，一套楔形角為15°、30°、45°、60°的物理楔形板，英國NE公司生產(chǎn)的2570型劑量儀(Farmer Dosemeter 2570A) 和2571型電離室(0.6 cc)，放療計(jì)劃設(shè)計(jì)用的TPS軟件。

1.2 數(shù)據(jù)采集的技術(shù)方法

將機(jī)架旋轉(zhuǎn)到0°。將三維自動(dòng)水箱放在小機(jī)頭下適當(dāng)?shù)奈恢茫运疁?zhǔn)儀為標(biāo)準(zhǔn)，使三維水箱放在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，使射野中心與三維水箱水平面中心吻合，且三維水箱的X和Y方向同治療機(jī)的X和Y方向平行。將水加入三維水箱中，通過調(diào)整支撐水箱的升降車來確保水的表面在需要的源皮距(SSD)。正確連接和設(shè)置硬件。如定義原點(diǎn)，設(shè)置劑量儀增益值，歸一化讀數(shù)，設(shè)置每個(gè)掃描起點(diǎn)和終點(diǎn)及其他掃描參數(shù)等。

加或不加某種楔形板時(shí)，分別測出照射野(cm×cm)為3×3、4×4、5×5、7×7、8×8、10×10、12×12、15×15、18×18、20×20、22×22、25×25及某種射線照射下機(jī)器跳數(shù)為100 MU時(shí)10 cm深度處的吸收劑量，前后2種吸收劑量之比即為楔形因子(Fw=Dwedge/Dopen)。在某種射線照射下機(jī)器跳數(shù)為100 MU且在楔形板所能承受的最大射野時(shí)，分別測出加不同楔形板(15°、30°、45°、60°)時(shí)10 cm深度處、離射野中心軸不同距離處的劑量分布情況。測量條件：SSD=90 cm，d=10 cm，T=21.8 ℃，P=77.75 cm Hg。

1.3 臨床放療中具體應(yīng)用物理楔形板的設(shè)計(jì)方法

將所有需要掃描的數(shù)據(jù)完成掃描后保存在相應(yīng)的目錄下供治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)建模型使用。根據(jù)臨床劑量分布情況，應(yīng)用TPS進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，選擇合適的物理楔形板。

2 結(jié)果

2.1 SIEMENS加速器不同情況下的吸收劑量

SIEMENS加速器不同照射野(cm×cm)及6-MV X-rays照射下機(jī)器跳數(shù)為100 MU、無或有物理楔形板時(shí)10 cm深度處的吸收劑量見表1。

2.2 SIEMENS加速器的楔形因子

加和不加楔形板時(shí)，射野中心軸上某一點(diǎn)的吸收劑量之比稱作楔形因子。SIEMENS加速器6 MV X-rays照射時(shí)，不同照射野配不同物理楔形板時(shí)10 cm深度處的楔形因子見表2。

表1 SIEMENS加速器(6 MV X-rays)機(jī)器跳數(shù)為100 MU、無或有物理楔形板時(shí)10 cm深度處的吸收劑量(cGy)

表2 SIEMENS加速器楔形因子(6 MV X-rays)

2.3 SIEMENS加速器的劑量分布情況

在物理楔形板所能承受的最大射野時(shí)，6 MV X-rays照射下機(jī)器跳數(shù)為100 MU，加不同物理楔形板(15°、30°、45°、60°)時(shí)10 cm深度處、離射野中心軸不同距離處的劑量分布情況如圖1～4。

3 討論

3.1 物理楔形板作用原理

物理楔形板的厚端吸收的劑量較多，薄端吸收的劑量較少，這便使等劑量曲線發(fā)生傾斜，改變了射野的劑量分布，對劑量可以起到修正作用，從而使靶區(qū)獲得臨床需要的劑量分布。

楔形板對開放照射野(簡稱為開野，Open Field)劑量分布的修正作用用楔形角表示[1]。楔形角是楔形板等劑量角(Wedge Isodose Angle)的簡稱。在體模中，楔形野中心軸10 cm深度處的某一條等劑量曲線與二分之一射野寬的交點(diǎn)連線AA’，與射野中心軸的垂線BB’的夾角，定義為楔形角(圖5)。

圖5 楔形角示意圖

不同的楔形板其厚薄各不同，且物理楔形板截面的斜邊有2～3段斜率不等的折線或平滑曲線，在相同照射條件下對射線的吸收各不同，這從本研究圖1～4中曲線的不同傾斜度可得到證實(shí)。因此，在臨床放療中，不同的楔形板不可互相代替。

楔形板不僅改變開野的劑量分布，也使射野的輸出劑量減少。為達(dá)到相同的腫瘤劑量，楔形野的照射時(shí)間等于開野的照射時(shí)間除以楔形因子(Wedge Factor)。楔形因子是楔形板透射因子(Wedge Transmission Factor)的簡稱。從上述測量結(jié)果可知，不同楔形角的楔形板有不同的楔形因子。即使同一楔形板在不同的照射野面積時(shí)，楔形因子也是不同的。測量結(jié)果顯示，60°楔形板的楔形因子比45°楔形板的大，可45°楔形板的楔形因子比30°楔形板的小，30°楔形板的楔形因子比15°楔形板的小，故楔形板的楔形因子沒有與楔形角成簡單的正比關(guān)系，使用時(shí)應(yīng)以實(shí)際測量值為準(zhǔn)。

3.2 物理楔形板在放療中的作用

物理楔形板在放療中主要有3個(gè)方面的作用[2]：①使2野交角照射時(shí)靶區(qū)劑量分布均勻。以上頜竇癌為例，如果采用2個(gè)相互垂直的開野照射，靶區(qū)內(nèi)Ⅰ野高劑量區(qū)與Ⅱ野高劑量區(qū)將疊加成高量區(qū)，Ⅰ野低劑量區(qū)與Ⅱ野低劑量區(qū)將疊加成低量區(qū)，使治療靶區(qū)內(nèi)劑量分布極不均勻。如果采用楔形板照射技術(shù)，即2射野加入適當(dāng)?shù)男ㄐ伟迩液穸讼噜?，此時(shí)由于楔形板的厚端吸收了較多的劑量，以致射野重疊區(qū)的劑量下降，同時(shí)楔形板又減緩了照射區(qū)的劑量梯度變化，從而形成了臨床需要的劑量“坪區(qū)”(plateau)。②起組織補(bǔ)償作用。由于人體曲面或缺損組織的存在，往往使到達(dá)靶區(qū)的等劑量線發(fā)生傾斜。利用適當(dāng)楔形角的物理楔形板對人體曲面或缺損組織進(jìn)行組織補(bǔ)償，通過反向修正，等劑量線變平，劑量分布較均勻。頸胸段食管癌前野照射、乳腺切線照射等，都可用物理楔形板來替代

組織等效物。③對患者的深部腫瘤，用2楔形野對穿照射形成“內(nèi)野”，再與另一開野構(gòu)成3野照射，可獲得均勻、理想的劑量分布。

3.3 注意事項(xiàng)

①核準(zhǔn)物理楔形板的型號之后再插入。如果放置不合理的物理楔形板，靶區(qū)得到的劑量將低于或高于治療計(jì)劃規(guī)定的量。②物理楔形板尖端與厚端的方向勿放反，否則，不但沒有起到平衡劑量分布的作用，反而加重了不合理的劑量分布，低量區(qū)劑量更低。2楔形野交角照射時(shí)，每對楔形板的放置方向應(yīng)是厚端靠近。對一楔多用治療機(jī)，一定要看清所顯示主楔形板尖端及厚端的方向，尤其在轉(zhuǎn)動(dòng)小機(jī)頭時(shí)，更要防止主楔形板的方向搞錯(cuò)，且要按要求給好主楔形板射野的劑量及開野的劑量。③勿漏置物理楔形板。未看清治療單上的醫(yī)囑，把楔形野認(rèn)為是開野而不加物理楔形板；或是擺好體位及其它準(zhǔn)備就緒后忘記插入物理楔形板。那么靶區(qū)劑量未得到修正，靶區(qū)將獲得超過治療計(jì)劃規(guī)定的量。④機(jī)架轉(zhuǎn)角要準(zhǔn)確。物理楔形板的選取是根據(jù)2個(gè)楔形野的相對位置關(guān)系而確定的，機(jī)架轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確，2楔形野的相對位置關(guān)系因此錯(cuò)誤，與選用的物理楔形板不符，將導(dǎo)致靶區(qū)劑量分布不均勻[3]。⑤每塊物理楔形板應(yīng)在事先確定并經(jīng)測定參數(shù)的固定治療機(jī)上使用，不能隨意更換。⑥每塊物理楔形板都有可使用的最大野的限制，不得超越。⑦為防止物理楔形板射出的次級電子的影響，物理楔形板應(yīng)距皮膚15 cm以上。⑧物理楔形板是影響劑量分布、劑量輸出的重要治療附件之一，對楔形因子必須每年校測1次，變化不能超過±2%。⑨電子束和X線機(jī)產(chǎn)生的X線由于能量太低無法穿透楔形板，故臨床上不采用楔形板來校正劑量。

[1] ICRU.ICRU Report No.24,Determination of Absorbed Dose in a Patient Irradiated by Beams of X or Gamma Rays in Radiotherapy Procedures〔R〕.International Commission on Radiation Units and Measurements,Washington D.C.,USA,1976.

[2] 胡逸民主編.腫瘤放射物理學(xué)〔M〕.第1版.北京：原子能出版社，1999：192.

[3] 鄧春漣.物理楔形板及其臨床應(yīng)用〔J〕.海南醫(yī)學(xué)，2007，18(11)：179.