醫(yī)科達APEX外置微型多葉準直器射野半影的測量

張富利，蔣華勇，王雅棣，許衛(wèi)東，劉清智，陳建平，何合良，王 平

醫(yī)科達APEX外置微型多葉準直器射野半影的測量

張富利，蔣華勇，王雅棣，許衛(wèi)東，劉清智，陳建平，何合良，王 平

目的：應用4種不同探測裝置測量外置微型多葉準直器的射野半影。方法：在6 MV X線條件下，采用cc01、cc13、SFD 3種探測器在IBA第二代藍水箱中測量醫(yī)科達APEX外置微型多葉準直器1.98 cm×1.98 cm、4.98 cm×4.98 cm、9.8 cm×9.8 cm照射野的半影值；然后采用RW3固體水和EBT3免沖洗膠片再次測量上述射野條件下的半影值，并與上述采用3種類型探測器測得的結果進行比較分析。結果：照射野面積為1.98 cm×1.98 cm時，cc01、cc13探測器測量結果受靈敏體積的影響較大，與膠片測量結果相比較，最大偏差達103.7%，射野增大時，最大偏差逐步縮小。SFD半導體探測器在各個射野面積條件下的測量結果與膠片測量結果重合性較好，偏差不超過11.1%。結論：以膠片作為“金標準”，不同類型的探測器對半影值的準確性存在較大的影響，測量外置微型多葉準直器小照射野半影值時，需要謹慎選擇探測器。

微型多葉準直器；半影；劑量學

0 引言

APEX外置微型多葉準直器是近年來推出的一種多元限束裝置，安裝在直線加速器上，可開展立體定向放療（stereotactic radiotherapy，SRT）。一般來說，SRT的照射野較常規(guī)放射治療的照射野要小得多，射野邊長一般為幾個mm至幾個cm之間。這樣使用常規(guī)電離室做劑量測量有一定困難。原因主要為：（1）電離室位于照射野中心軸，測量中心軸深度劑量和輸出因子時缺乏側方向的電子平衡，使得具有一定幾何尺寸的探測器其中心到周邊劑量有明顯的減少；（2）測量照射野的離軸比時，小照射野內有較大梯度的劑量變化[1-5]。本文主要論述采用4種不同的探測器測試APEX外置微型多葉準直器射野半影，以進一步明確適合測量小照射野的探測器和方法。

1 材料與方法

1.1 APEX外置多葉準直器

APEX外置多葉準直器由56對超薄多葉準直器構成，葉片在等中心處的寬度為2.5 mm（如圖1所示），可形成的最大照射野為12 cm×14 cm。

1.2 射束掃描裝置

應用IBA公司的第二代藍水箱，三維尺寸為48cm× 48 cm×41 cm，分別選用0.13 cm3（cc13，IBA公司）、0.01cm3（cc01，IBA公司）氣體探測器和10-5cm3（SFD，IBA公司）半導體探測器進行測試（幾何參數(shù)見表1）。測試條件為源皮距SSD=100cm，水下10 cm深度處，照射野面積分別為1.98 cm×1.98 cm、4.98 cm× 4.98 cm、9.8 cm×9.8 cm。

1.3 膠片測量裝置

1.3.1 EBT3免沖洗膠片

EBT3膠片有2層保護層，每一層的厚度為125 μm。保護層中間為活性層，厚度為28 μm，保護層內嵌有微硅粒子。其主要技術參數(shù)為：（1）劑量測量范圍：1～ 4 000 cGy；（2）能量測量范圍：MV級光子、電子、質子；（3）能量響應<5%；（4）均勻一致性<1.5%。

圖1 APEX外置微型多葉準直器外觀示意圖

表1 測量所用探測器及其幾何參數(shù)

1.3.2 Vidar VXR-16 Dosimetry Pro Advantage掃描儀

Vidar VXR-16 Dosimetry Pro Advantage掃描儀是一款膠片灰度劑量儀，主要用于一般溴化銀底片的專業(yè)掃描。它僅提供灰階格式的影像輸出，分辨率為71和142 dpi 2個選項，灰階影像格式分為8、12和16位。掃描速率為200線/s。掃描元件采用高分辨率電荷耦合元件（charge coupled device，CCD）技術和白光光源，可以獲得可靠的灰階影像。最大掃描面積為356 mm×432 mm。

1.3.3 膠片刻度

在掃描膠片前要先對掃描系統(tǒng)進行膠片刻度。利用APEX外置微型多葉準直器（multi-leaf collimatior，MLC）形成3cm×3cm的照射野，將一張膠片置于RW3固體水（PTW Freiburg，Germany）1.5 cm深度處，在此張膠片不同位置處曝光10次，出束劑量為50～500 MU，間隔為50 MU，獲取不同劑量的光密度（optical donsity，OD）值，從而得到此批次膠片的光密度-劑量特性曲線，如圖2所示。在1.98 cm×1.98 cm、4.98 cm×4.98 cm、9.8 cm×9.8 cm射野條件下照射后的膠片通過Vidar VXR-16 Dosimetry Pro Advantage掃描儀將灰度分布圖像輸入到PTW film analysis（PTW Freiburg，Germany）分析軟件中進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果

對于6 MV X線，3種探測器和膠片的射野半影測量值見表2。圖3為cc01探測器測量半影值與射野邊長和測量深度關系示意圖。

圖2 EBT膠片的光密度-劑量特性曲線

表2 3種型號探測器和EBT3膠片在不同射野條件下測量的半影值 cm

圖3 cc01探測器測量半影值與射野邊長和深度關系示意圖

照射野面積為1.98 cm×1.98 cm時，cc01、cc13探測器測量結果受靈敏體積的影響較大，與膠片測量結果相比較，最大偏差達103.7%，射野增大時，最大偏差逐步縮小。由表2可看出，無論對于哪個射野尺寸及測量深度，cc13探測器的探測結果均是最大的。SFD半導體探測器在各個射野面積條件下的測量結果與膠片測量結果重合性較好，偏差不超過11.1%。

3 討論

半影是SRT系統(tǒng)重要的物理劑量學參數(shù)，選擇合適的探測器至關重要。由于照射時采用的照射野較小，常規(guī)用的探測器往往體積相對較大，因缺乏側向電子平衡且射野邊緣劑量梯度過大而不能用于較小照射野的測量，否則將增加測量的不確定性。膠片良好的劑量響應特性及較高的空間分辨率等優(yōu)點確定了膠片測量可以作為始終如一的“金標準”工具。本研究中，對于1.98 cm×1.98 cm、4.98 cm×4.98 cm、9.8 cm×9.8 cm不同尺寸的照射野，所使用的3種探測器對于6 MV光子線側向電子平衡均能夠建立[6-7]，但cc01和cc13的測量結果與膠片測量結果差別仍較大，其中尤以cc13探測器與膠片測量結果偏差最大。而SFD半導體探測器由于空腔尺寸?。▋H為5～ 10 cm3）及其特有的物理特性，輻射測量的靈敏度遠高于cc01和cc13探測器，各個射野面積條件下的測量結果與膠片測量結果重合性較好。實踐證實，選擇靈敏體積直徑約1 mm的半導體探測器并注意測量的幾何條件，可以獲得準確有效的SRT系統(tǒng)的半影數(shù)值。

4 結語

測量小照射野的物理數(shù)據(jù)需要謹慎處理，包括擺位和探測器的選擇[8-12]。在探測器選擇上，除了要考慮如方向性、穩(wěn)定性、能量響應等特性外，還要考慮測量探測器形狀和體積都能與其匹配。小照射野的物理數(shù)據(jù)的測量還需要大量的工作，我們將在本研究的基礎上，繼續(xù)采用合適的探測器和蒙特卡羅方法對小照野物理數(shù)據(jù)的測量和計算展開進一步的研究，期望能對SRT治療提供更準確的劑量學參考數(shù)據(jù)。

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（收稿：2014-11-15 修回：2015-03-10）

Measurement of penumbra for Elekta APEX micro multi-leaf collimator

ZHANG Fu-li,JIANG Hua-yong,WANG Ya-di,XU Wei-dong, LIU Qing-zhi,CHEN Jian-ping,HE He-liang,WANG Ping
(Department of Radiotherapy,General Hospital of Beijing Military Area Command,Beijing 100700,China)

ObjectiveTo measure the penumbra of external micro multi-leaf colimator utilizing four kinds of detectors.MethodsThe penumbra values for 6 MV X-rays were measured with three types of detectors(cc01,cc13,SFD)in the 2nd blue water tank of IBA,and detected with RW3 solid water and EBT3 film,then the measuring results were compared.The beam sizes were 1.98 cm×1.98 cm,4.98 cm×4.98 cm and 9.8 cm×9.8 cm.ResultsFor the field size of 1.98 cm×1.98 cm, the measuring results of cc01 and cc13 detectors were affected significantly by the sensitive volume,and the maximum error reached 103.7%when the results by the detctors were compared with those by the film.The maximum error decreased gradually with the field increased.SFD semiconductor detector had the measuring results consistent with those by the film, with the error not more than 11.1%.ConclusionDifferent detectors may result in deviations for measuring the penumbra values of external micro multi-leaf colimator when the film is used as the gold standard,and thus the considerations have to be taken into when the detectors are chosen.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（8）：101-103]

micro multi-leaf collimator;penumbra;dosimetry

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）08-0101-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.08.101

全軍醫(yī)學計量專項課題（2011-JL2-005）

張富利（1974—），男，主要從事腫瘤放射物理及保健物理方面的研究工作，E-mail：radiozfli@163.com。

100700北京，北京軍區(qū)總醫(yī)院放療科（張富利，蔣華勇，王雅棣，許衛(wèi)東，劉清智，陳建平，何合良，王 平）