體部立體定向放射外科g 輻射治療源校準(zhǔn)方法的研究

龍成章　樊俊顯　黃成偉　葉獻(xiàn)鋒

(1.河南省計(jì)量科學(xué)研究院，鄭州 450008；2.平頂山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，平頂山 467000)

0　引言

體部立體定向放射外科g 輻射治療源(簡(jiǎn)稱體部伽瑪?shù)?是立體定向放射外科治療的先進(jìn)醫(yī)療器械,其特點(diǎn)是利用射線的幾何聚集原理,以鈷60作為放射源通過精確的立體定向?qū)⒋髣┝抠が斏渚€旋轉(zhuǎn)聚集于病灶,即在短時(shí)間內(nèi)使腫瘤組織受到損傷。當(dāng)癌細(xì)胞受到放射量伽瑪射線后,將發(fā)生一系列放射生物變化,主要為胞核內(nèi)DNA螺旋雙鏈斷裂,最終導(dǎo)致癌細(xì)胞崩解死亡。它是當(dāng)前治療癌癥的一種輻射源，屬于強(qiáng)檢范疇，然而目前國(guó)內(nèi)沒有體部立體定向放射外科g 輻射治療的法定檢定依據(jù)。筆者根據(jù)多年從事體部立體定向放射外科g 輻射治療源校準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)，探討了體部立體定向放射外科g 輻射治療源的主要計(jì)量性能指標(biāo)及其技術(shù)要求，確定了具體的校準(zhǔn)方法，為體部立體定向放射外科g 輻射治療源的校準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)檢定規(guī)程的編寫提供參考。

1　體部伽瑪?shù)兜闹饕M成及治療原理

立體定位系統(tǒng)：由定位床、定位標(biāo)尺、重復(fù)擺位架和真空成形袋組成，其目的是實(shí)現(xiàn)三個(gè)確保：確保診斷與治療時(shí)體位的一致性；確保多次治療時(shí)擺位的重復(fù)性；確保病灶靶點(diǎn)與射線焦點(diǎn)重疊的準(zhǔn)確性。

治療系統(tǒng)：由放射源體、準(zhǔn)直體、治療床、傳動(dòng)裝置和屏蔽體組成。治療計(jì)劃系統(tǒng)：是一套能進(jìn)行圖像處理、輪廓定義、三維重建、靶點(diǎn)設(shè)計(jì)、劑量計(jì)算、方案評(píng)估、三維顯示和數(shù)據(jù)輸出等功能的軟件和硬件系統(tǒng)。治療原理：通過旋轉(zhuǎn)錐面聚焦方式，將若干個(gè)按一定的經(jīng)度和緯度排列的60Cog 源產(chǎn)生的射線束經(jīng)準(zhǔn)直后聚焦于一點(diǎn)，形成一窄束邊緣銳利的伽瑪射線。通過旋轉(zhuǎn)錐面聚焦使每束伽瑪射線源都隨源體圍繞焦點(diǎn)的公共軸線旋轉(zhuǎn)，使每束放射線變成一個(gè)動(dòng)態(tài)的圓錐掃描面，焦點(diǎn)為圓錐的頂點(diǎn)。

2　體部伽瑪?shù)队?jì)量特性

體部伽瑪?shù)侗仨殱M足的基本指標(biāo)及技術(shù)要求，如表1所示。

表1　體部伽瑪?shù)痘緟?shù)及技術(shù)指標(biāo)

3　體部伽瑪?shù)缎?zhǔn)裝置

體部伽瑪?shù)缎?zhǔn)裝置主要標(biāo)準(zhǔn)器包括電離室型劑量?jī)x、掃描儀、球型模體、測(cè)量膠片、焦點(diǎn)測(cè)量棒，輔助設(shè)備包括溫度計(jì)、氣壓計(jì)等。

4　體部伽瑪?shù)缎?zhǔn)方法

4.1　輻射等中心與機(jī)械等中心的一致性

1)將剪好的膠片裝入焦點(diǎn)測(cè)量棒的暗盒內(nèi)，并蓋好暗盒；

2)把焦點(diǎn)測(cè)量棒安裝在立體定位支架的耳軸上，并將測(cè)量棒中心調(diào)整在X軸標(biāo)尺中心處，使膠片處在X-Y(或X-Z)平面上，按壓細(xì)針，在膠片上扎一個(gè)小孔(認(rèn)為此小孔為機(jī)械等中心)；

3)隨治療床將焦點(diǎn)測(cè)量棒送入輻射野，采用最小準(zhǔn)直器進(jìn)行輻照(輻照時(shí)間根據(jù)g 刀的60Cog 源的劑量率及膠片性能而定)；

4.2　疊加輻射野

1)將裝載好的膠片放入焦點(diǎn)測(cè)量棒的暗盒內(nèi)，并蓋好暗盒；

2)把焦點(diǎn)測(cè)量棒安裝在立體定位支架的耳軸上，并將測(cè)量棒中心調(diào)整在X軸標(biāo)尺中心處，使膠片處在X-Y(或X-Z)平面上；

3)將裝有膠片的測(cè)量棒送人g 刀的輻射野進(jìn)行輻照，照射劑量應(yīng)在劑量-灰度線性區(qū)域內(nèi)；

4)膠片顯影后，在掃描儀上可以得出焦點(diǎn)處“疊加輻射野”，尺寸應(yīng)滿足表1要求。

4.3　疊加半影區(qū)

測(cè)量方法同4.2，“疊加半影區(qū)”應(yīng)滿足表1要求。

4.4　重復(fù)性

將插有電離室的球形模體置于g 刀測(cè)量支架上，使模體中心與體部g 刀等中心重合，利用電離室測(cè)量g 刀輸出劑量。選取最大準(zhǔn)直器，由計(jì)劃系統(tǒng)給出相同的時(shí)間間隔(一般選1～2min)，第i次測(cè)得的劑量值為Di，則劑量值的相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差υ為

(1)

4.5　線性

校準(zhǔn)方法同上，預(yù)制時(shí)間t0，在此時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)出的吸收劑量為D0(一般取3Gg 以上)，然后取tj=jt(j一般取1～4)，測(cè)出相應(yīng)的吸收劑量為Dj(j同tj的j)。將tj與Dj用最小二乘法擬合出的線性關(guān)系為

tc=a+bD

(2)

式中：tc為用最小二乘法計(jì)算出的時(shí)間值；a為最小二乘法擬合直線斜率；b為上述直線與縱坐標(biāo)截距；D為時(shí)間預(yù)置值為t時(shí)的劑量值。

根據(jù)式(3)計(jì)算出的tcj與劑量Dj時(shí)的時(shí)間預(yù)置值tj的最大偏差為

smax=[(tcj-tj)max/tcj]×100%

(3)

該偏差應(yīng)符合表1的要求。

4.6　輸出劑量的符合

1)用真空成形袋將球模固定在治療床上，然后去CT機(jī)上定位掃描，使模體中心與體部g 刀照射野中心重合；

2)將電離室插入球模中心，利用電離室測(cè)量最大準(zhǔn)直器條件下體部g 刀治療計(jì)劃的實(shí)際輸出劑量，應(yīng)符合表1的要求。

4.7　焦點(diǎn)劑量率

將插有電離室球模置于體部g 刀的治療床上，模體中心與體部g 刀照射野中心重合。利用電離室測(cè)量最小準(zhǔn)直器條件下體部g 刀輸出劑量率應(yīng)符合表1的要求。

5　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)多臺(tái)體部g 刀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

1)輻射等中心與機(jī)械等中心的一致性測(cè)量實(shí)驗(yàn)(準(zhǔn)直器為φ10)，結(jié)果如表2所示。

表2

序號(hào)坐標(biāo)軸偏差(mm)總偏差Δg(mm)1XΔX=0　2YΔY=0　4ZΔZ=0　40　62XΔX=0　2YΔY=0　3ZΔZ=0　40　53XΔX=0　1YΔY=0　5ZΔZ=0　70　94XΔX=0　2YΔY=0　4ZΔZ=0　60　7

2)重復(fù)性測(cè)量實(shí)驗(yàn)，在φ30mm準(zhǔn)直器、φ160mm有機(jī)玻璃球型模體中進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果參見圖1。

圖1　重復(fù)性測(cè)量實(shí)驗(yàn)圖

3)輸出劑量測(cè)量實(shí)驗(yàn)，在φ30mm準(zhǔn)直器、φ160mm有機(jī)玻璃球型模體中進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果參見圖2。

圖2　輸出劑量測(cè)量實(shí)驗(yàn)圖

在體部立體定向放射外科g 輻射治療源校準(zhǔn)方法中，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)所給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以從中看出這些體部g 刀均能滿足該方法的要求，因此，該方法是切實(shí)可行的。該方法的實(shí)施對(duì)開展醫(yī)院質(zhì)量檢測(cè)，提高醫(yī)療質(zhì)量的精確性和準(zhǔn)確性，維護(hù)病人的切身利益具有重要意義。

6　結(jié)束語

目前體部g 刀已成為綜合醫(yī)院必上設(shè)備，主要使用在醫(yī)院的放療科。隨著體部g 刀的應(yīng)用與發(fā)展，該設(shè)備的檢定與校準(zhǔn)技術(shù)期待進(jìn)一步完善。目前國(guó)家相關(guān)檢定機(jī)構(gòu)正在致力于編寫體部g 刀的檢定規(guī)程。本文主要探討了體部g 刀校準(zhǔn)過程中的問題和解決方法，旨在拋磚引玉，引起大家對(duì)體部g 刀檢定的關(guān)注。

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