瓦里安醫(yī)用加速器kV-CBCT放射劑量測量研究

張白霖劉小偉戴振暉朱琳王學(xué)濤＊

1 廣東省中醫(yī)院 （廣東 廣州 510006）

2 中山大學(xué)物理學(xué)院 （廣東 廣州 510275）

瓦里安醫(yī)用加速器kV-CBCT放射劑量測量研究

張白霖1劉小偉2戴振暉1朱琳1王學(xué)濤1＊

1 廣東省中醫(yī)院 （廣東 廣州 510006）

2 中山大學(xué)物理學(xué)院 （廣東 廣州 510275）

目的：研究瓦里安醫(yī)用加速器kV-CBCT放射劑量。方法：對人形體模進(jìn)行kV-CBCT掃描，使用熱釋光方法測量體內(nèi)各器官位置的劑量。結(jié)果：頭部掃描模式，一次CBCT掃描對眼睛晶體、視網(wǎng)膜、脊髓分別產(chǎn)生4.5、9.5、15mGy吸收劑量。體部掃描模式對膀胱、直腸、脊髓產(chǎn)生32.4、22.1、6.7mGy吸收劑量。相同的掃描條件下，不同組織的吸收劑量存在差異。結(jié)論：開展圖像引導(dǎo)放射治療時(shí)，需考慮圖像設(shè)備對人體產(chǎn)生的額外劑量。

醫(yī)用加速器 kV-CBCT 吸收劑量

1.引言

調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）逐步取代三維適型放療，既減輕正常組織受到的輻射損傷，也提高了腫瘤的局部控制率[1-2]。IMRT對治療中病人擺位精度提出了更高的要求。傳統(tǒng)采用MV影像通過骨性特征來輔助病人擺位，但是，由于MV射線對低原子序數(shù)的元素的響應(yīng)差異太小，MV影像無法分辨軟組織結(jié)構(gòu)，比如肌肉和脂肪[3-4]。

在圖像引導(dǎo)放射治療（IGRT）的理念推動(dòng)下，裝載kV級(jí)錐形束CT（kV-CBCT）影像設(shè)備的醫(yī)用加速器在過去幾年中流行起來。這套設(shè)備包含一個(gè)kV級(jí)X射線源，和一塊正對源由非晶硅材料制成的探測器平板。兩個(gè)部件掛于加速器上，與加速器治療用射線源共用同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)加速器機(jī)頭，掃描病人采集CT圖像，并重建成三維影像。通過比較治療計(jì)劃用CT影像和治療前3D-CBCT影像，可以識(shí)別治療前擺位的精確度，評估是否需重新擺位。

kV-CBCT的引入提高了治療質(zhì)量，但也帶來了額外的輻射劑量，病人存在二次致癌的風(fēng)險(xiǎn)。因此需要準(zhǔn)確獲知實(shí)施kV-CBCT時(shí)，病人受到的輻射劑量。

2.材料與方法

瓦里安醫(yī)用加速器EDGE搭載的OBI系統(tǒng)配備了kVCBCT設(shè)備，支持兩種標(biāo)準(zhǔn)模式：（1）頭部，（2）體部，對應(yīng)的參數(shù)如表1所示。

表1.

圖1.

兩種掃描模式主要區(qū)別是所謂“全扇面”（Full-Fan）和“半扇面”（Half-Fan），全扇面掃描的視場野為25cm直徑、18cm長度的圓柱體體積，用于較小的感興趣部位如頭頸部、前列腺。半扇面掃描，探測面板會(huì)偏移14.8cm，達(dá)到45cm直徑、18cm長度的視場野，適用于盆骨、腹部、胸腔等大體積部位。如圖1所示，蝴蝶結(jié)狀均整器的作用是減少病人皮膚劑量及避免探測面板出現(xiàn)信號(hào)飽和。全扇面使用100kVp，旋轉(zhuǎn)200度，獲得360張圖像，半扇面使用125kVp，旋轉(zhuǎn)360度獲得655張圖像。這些圖像經(jīng)過處理重建成三維影像。

本工作采用熱釋光方法，測量人形體模經(jīng)kV-CBCT掃描時(shí)，各關(guān)鍵器官的受照劑量。選用的熱釋光片型號(hào)TLD-100H（LiF：Mg，Cu，P），人形體模型號(hào)RANDO。一共使用120片TLD-100H劑量片，分為2組各60片，在100kVp和125kVp射線條件下重復(fù)測量，取重復(fù)性在±3%內(nèi)的片，再進(jìn)行絕對劑量刻度，參考劑量使用0.6cc farmer型電離室FC65-G在空氣中測量獲得。

TLD片在RANDO體模中的擺位參考ICRU 2007年出版的103號(hào)報(bào)告[5]。測量了眼睛晶體、性腺、乳房、骨髓、腦干、脊髓等組織。頭部掃描等中心點(diǎn)選擇頭部中心位置。

3.結(jié)果

表2為測量結(jié)果?？梢钥吹剑侯^部掃描模式，一次CBCT掃描對眼睛晶體、視網(wǎng)膜、脊髓分別產(chǎn)生4.5、9.5、15mGy吸收劑量。體部掃描模式對膀胱、直腸、脊髓產(chǎn)生32.4、22.1、6.7mGy吸收劑量。相同的掃描條件下，不同組織的吸收劑量存在差異。

4.討論

圖像引導(dǎo)放射治療技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了放療質(zhì)量，但是，盡管單次掃描產(chǎn)生的劑量不高，隨著CBCT技術(shù)使用越來越頻繁，準(zhǔn)確獲得CBCT掃描產(chǎn)生的劑量變得值得關(guān)注。針對瓦里安醫(yī)用加速器搭載kV-CBCT的熱釋光劑量測量結(jié)果顯示：相同的掃描條件下，不同組織的吸收劑量存在差異。

本工作說明，TLD熱釋光測量技術(shù)可以作為CBCT劑量學(xué)研究的可行手段之一。這種方式相比傳統(tǒng)CTDI的好處在于，可以獲得各組織的吸收劑量，而不像CTDI只給出一個(gè)整體參考值。由于各廠家的商用kV-CBCT工業(yè)設(shè)計(jì)及掃描參數(shù)通常不同，其掃描產(chǎn)生的劑量也存在差異。另外，kV-CBCT掃描的等中心點(diǎn)選取也是可能影響吸收劑量的因素之一。所以，不同kV-CBCT不同掃描模式對人體產(chǎn)生的劑量還需要進(jìn)一步研究。

表2.

[1] Dearnaley DP,Khoo VS,Norman AR,et al.Comparison of radiation side-effects of conformal and conventional radiotherapy in prostate cancer:A randomized trial[J].Lancet,1999,353(9149):267-271.

[2] Zelefsky MJ,Fuks Z,Hunt M,et al.High-dose intensity modulated radiation therapy for prostate cancer:Early toxicity and biochemical outcome in 772 patients[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,53(5):1111-1116.

[3] Jaffray DA,Drake DG,Moreau M,et al.A radiographic and tomographic imaging system integrated into a medical linear accelerator for localization of bone and soft tissue targets[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys ,1999,45(3):773-789.

[4] Boyer AL,Antonuk L,Fenster A,et al.A review of electronic portal imaging devices (EPIDs) [J].Med Phys,1992,19(1):1-16.

[5] ICRP 103.The 2007 recommendations of the International Commission on Radiological Protection Publication 103[R].Annals of ICRP,2007,37(2-4):1-332.

Study in Measuring Radiation dose for kV-CBCT Scaning from Varian’s Linac

ZHANG Bai-lin1LIU Xiao-wei2DAI Zhen-hui1ZHU Lin1WANG Xue-tao1*
1 Guangdong Provincial Hospital of Chinese Medicine (Guangdong Guangzhou 510006)
2 School of Physics, Sun Yat-sen University (Guangdong Guangzhou 510275)

Objective: to study the varian‘s kV-CBCT radiation dose. Methods: A anthropomorphic phantom with thermoluminescent dosimeters (TLD) was used to measure different organ dose for CBCT scaning. Results: the head scanning mode: dose to eyes crystal, retina, spinal cord was 4.5, 9.5, 15 mGy absorbed dose, respectively. Caudomedial scan mode: dose to bladder and rectum, spinal cord was 22.1, 6.7, 32.4 mGy absorbed dose, respectively. Under the condition of the same scan, differences between different organ dose. Were found. Conclusion: to carry out the image-guided radiation therapy, it should be consider the extra dose to the human body form image equipment.

medical accelerator, kV-CBCT, absorbed dose

1006-6586(2017)12-0005-02

R730.55

A

2017-05-08

王學(xué)濤，通訊作者，研究生學(xué)歷，博士學(xué)位。

廣東省科技廳自籌經(jīng)費(fèi)類項(xiàng)目（2015）、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（20160701168）。