氣溫和氣壓對(duì)醫(yī)用直線加速器輸出劑量刻度的影響

詹文明

【摘要】目的：通過實(shí)驗(yàn)研究醫(yī)用直線加速器的輸出劑量的刻度受氣溫和氣壓所產(chǎn)生的影響。方法：利用IAEA 277 報(bào)告及劑量學(xué)的原理，將水模體作為介質(zhì)，并用醫(yī)科達(dá) Precise 電子直線加速器所產(chǎn)生的6 MV高能X線，測(cè)量與計(jì)算吸收劑量。修正參數(shù)為實(shí)測(cè)的診療室的氣溫和氣壓，以及嘉定的氣溫和氣壓。將測(cè)量后所采集的數(shù)據(jù)相對(duì)比，然后進(jìn)行分析。結(jié)果：當(dāng)氣溫固定時(shí)，每波動(dòng)001 atm（1 atm=101 325 Pa）的氣壓，使輸出劑量波動(dòng)1%。當(dāng)氣壓固定時(shí)，每波動(dòng)3 ℃的氣溫，使輸出劑量波動(dòng)1%。并且氣壓升高會(huì)使輸出劑量發(fā)生線性遞減。而氣溫的升高會(huì)使輸出劑量出現(xiàn)線性遞增。結(jié)論：氣溫以及氣壓的變化會(huì)對(duì)醫(yī)用直線加速器的輸出劑量的刻度產(chǎn)生較大的影響。除了正確的參數(shù)外，氣溫與氣壓需要按照實(shí)際測(cè)得的診療室中的數(shù)值進(jìn)行修正醫(yī)用直線加速器的輸出劑量。

【關(guān)鍵詞】氣溫氣壓；輸出劑量；線性變化

【中圖分類號(hào)】R73055

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【文章編號(hào)】1005-0019（2018）07-231-01

手術(shù)治療、化療以及放射性治療是治療腫瘤的三大手段。其中放射治療占有重要的地位，是目前治療惡性腫瘤最為常用的方法。經(jīng)世界衛(wèi)生組織（WHO）的資料統(tǒng)計(jì)得出，在世界范圍內(nèi)腫瘤的治愈中，放射性治療的貢獻(xiàn)達(dá)到了18%。但是在進(jìn)行放療時(shí)，一旦靶區(qū)劑量偏離了最佳質(zhì)量的±5%，便會(huì)導(dǎo)致腫瘤的失控，甚至是增加放療的并發(fā)癥。因此，確保放療設(shè)備的輸出劑量的精準(zhǔn)度十分重要。但是對(duì)于影響放療的設(shè)備醫(yī)用直線加速器的因素有很多。本文根據(jù)氣溫與氣壓對(duì)醫(yī)用直線加速器的輸出劑量產(chǎn)生的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。得出氣溫與氣壓對(duì)醫(yī)用直線加速器具有較大的影響，并且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，確定醫(yī)用直線加速器的輸出劑量時(shí)，需考慮到診療室實(shí)際的溫度與氣壓，從而開始修正，提高醫(yī)用直線加速器輸出劑量的準(zhǔn)確性。

一、材科與方法

1材料。

醫(yī)科達(dá)Precise 電子直線加速器產(chǎn)生的6MV 高能射線，劑量?jī)x為美國(guó)STANDARD IMAGING 生產(chǎn)的superMAX； 電離室為Exradin A19型電離室（收集體積0 .62 cm？，直徑7 .1mm，漏電測(cè)試+00%，重復(fù)性誤差0 03%），氣壓表為寧波市鄞州姜山玻璃儀器儀表廠生產(chǎn)的DYM3 型空盒氣壓表（最小分度值為0 .1kPa，2015年3月檢定） ，尺寸為30cmx30cmx30cm的4個(gè)支點(diǎn)可調(diào)的二維水箱。

2方法。

刻度醫(yī)用直線加速器輸出劑量是標(biāo)定醫(yī)用直線加速器出束時(shí)射野中心軸最大劑量深度處1MU=1cGy，通常以水模體為介質(zhì)，用AEA277 報(bào)告及劑里學(xué)原理進(jìn)行吸收劑量的測(cè)量與計(jì)算。其中校準(zhǔn)計(jì)算公式為：

DW=M·ND·SW，air·Pu·Pcel·KTP（1）

ND=Nx·w/e·Katt·Km·2.58×10-4（2）

式（1）、（2） 中，Dw 為有效測(cè)量點(diǎn)處的水的吸收劑量； M 為標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)的示值； Np 為電離室空腔的吸收劑量校準(zhǔn)因子；Sw，air為校準(zhǔn)深度處水對(duì)空氣的平均阻止本領(lǐng)比； Pu為擾動(dòng)修正因子；P.ce！為中心電極修正因子；NX.為照射量校準(zhǔn)因子； wle為在空氣中形成一個(gè)電子電荷的每對(duì)離子消耗射線的平均能量，為3397J/C； Kt為電離室材料對(duì)射線吸收和散射的校正因子，Km 為電離室室壁及平衡帽的材料對(duì)校準(zhǔn)輻射空氣等效不充分而引起的修正，這里Kett Km 的數(shù)值由劑量?jī)x廠家給出；KTR 為氣溫、氣壓修正因子，計(jì)算公式為：

KTP=273.2+T293.2×101.3P（3）

式（3）中，T、P 分別為測(cè)量時(shí)治療室實(shí)測(cè)的溫度（以 ℃ 為單位）和氣壓（以 kPa 為單位）。superMAX 劑量?jī)x和 Exradin A19 型電離室的相關(guān)參數(shù)為：Nx=1143（高量程 0～500 nA），Katt·Km=0997；醫(yī)科達(dá) Precise 電子直線加速器產(chǎn)生的 6 MV 高能射線的相關(guān)參數(shù)為：Sw，air=1119，Pu=0993，Pcel=1；10 cm×10 cm 照射野下，源皮距（source skin distance，SSD）為 100 cm 時(shí)，水下 5 cm 的百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）是 8765%；根據(jù)上面的公式（1）可得 Dw=1109 7M。6 MV 高能射線的校準(zhǔn)深度是水下 5 cm，由于在測(cè)量高能 X 線時(shí)電離室的有效測(cè)量點(diǎn) Peff 在 06r 處（「為電離室半徑），校Peit 后，電離室中心距水面的實(shí)際深度為52cm； 照射野為10cmx10cm，SSD=100 cm： 當(dāng)天實(shí)測(cè)氣溫為22 C； 氣壓表實(shí)測(cè)為 993kPa，superMAX劑量?jī)x要求輸入標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，為win0980 atm. 1atm=101325Pa） 。水箱在測(cè)量前30min放置于治療室，電離室插入水箱測(cè)試孔15min。電離室的位置應(yīng)置于射束中心軸上并貼近水箱中的電離室孔壁，以便于水介質(zhì)的溫度達(dá)到平衡，否則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

二、測(cè)量結(jié)果

為保障醫(yī)用直線加速器輸出劑量的精準(zhǔn)，要充分考慮診療室實(shí)際測(cè)得的氣溫與氣壓，并且要校準(zhǔn)與醫(yī)用直線加速器相關(guān)的機(jī)械的指標(biāo)。如：中心的光距尺所指示的誤差應(yīng)小于2毫米，光野與激光燈的精度要與照射野具有一致性，還有準(zhǔn)直器的角度、機(jī)架的角度、和機(jī)器出束跳數(shù)等都要進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，按照診療室實(shí)際測(cè)得的氣溫和氣壓進(jìn)行醫(yī)用直線加速器6 MVX線的輸出劑量的校準(zhǔn)。并對(duì)輸出劑量的穩(wěn)定性與線性進(jìn)行測(cè)量，從而保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。將輸出的計(jì)量分別定為10、100、200、50、200MU，得出的結(jié)果為1003、10004、20005、501以及20003cGy，其中存在不到1%的誤差（標(biāo)準(zhǔn)的誤差應(yīng)小于2%）。當(dāng)氣溫固定為22℃時(shí)，測(cè)量不同氣壓時(shí)的輸出劑量產(chǎn)生的影響。設(shè)為200MU，氣壓分別是103、101、099、096、098、102、097，得出的測(cè)量結(jié)果1903、1943、1980、2044、2001、1920、2023cGy。當(dāng)氣壓固定為0980atm時(shí)，測(cè)氣溫不同對(duì)輸出劑量產(chǎn)生的影響，設(shè)為200MU。氣溫是31、25、28、16、22、19℃，得出的測(cè)量結(jié)果分別是2066、2025、2045、1964、2003、1985cGy。

三、討論

WHO與IAEA在世界范圍內(nèi)進(jìn)行醫(yī)用直線加速器的輸出劑量的比較得出：約有15%以上的患者在采用放療治療腫瘤時(shí)，接受的輸出劑量不夠精準(zhǔn)。并且隨氣溫與氣壓的變化，劑量的變化率高達(dá)3%至9%。因此，更具實(shí)際測(cè)得的氣溫與氣壓對(duì)醫(yī)用直線加速器的輸出劑量進(jìn)行修正。如靶區(qū)劑量為6 500 cGy的食管癌的患者，將輸出劑量增加5%及其以上，則有很高的幾率使患者出現(xiàn)放射性的脊髓炎與肺炎，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)脊髓等造成嚴(yán)重的損傷。反之輸出劑量過低，則會(huì)降低治療效果，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致腫瘤失控。醫(yī)用直線加速器受多種因素影響，本次實(shí)驗(yàn)主要研究的是氣溫和氣壓對(duì)醫(yī)用直線加速器輸出劑量的刻度的影響。其中每波動(dòng)001 atm（1 atm=101 325 Pa）的氣壓，使輸出劑量波動(dòng)1%，每波動(dòng)3 ℃的氣溫，使輸出劑量波動(dòng)1%。并且隨氣溫與起亞的升高，輸出劑量呈現(xiàn)線性的遞減或遞增。電離室的空氣質(zhì)量歲氣溫氣壓的變化而產(chǎn)生變化，對(duì)測(cè)量的靈敏度產(chǎn)生極大的影響。并且目前階段多采用具有開放式的醫(yī)用直線加速器輻射頭的監(jiān)測(cè)，極易受到氣溫和氣壓的影響。如進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)的濕度為50%，實(shí)際測(cè)量為20%至70%間，對(duì)濕度的校正<1%，可以忽略不計(jì)。一旦電離室的濕度過大，那么濕度與氣溫和氣壓的校正因子KTPH則為：

KTPH=[760/（P-0.2389P1）]·[（273.15+T）/（273.15+20）]（4）

其中P 為電離室工作環(huán)境的大氣壓（mmHg）；P1 為水蒸氣的壓力（mmHg）。

四、結(jié)語

為有效保障醫(yī)用直線加速器的輸出劑量的誤差可以小于2%，應(yīng)當(dāng)對(duì)診療室的實(shí)際氣溫與氣壓進(jìn)行定期的測(cè)量，從而對(duì)醫(yī)用直線加速器的輸出劑量進(jìn)行刻度的校正。對(duì)于部分為采購(gòu)氣壓表的醫(yī)院，應(yīng)盡快采購(gòu)或定期向氣象局索要?dú)鈮褐?。?duì)于與索要來的氣壓值或氣壓表，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐暮０胃叨鹊纫蛩剡M(jìn)行校正。避免嫌麻煩而不進(jìn)行氣溫氣壓的測(cè)量，進(jìn)而導(dǎo)致醫(yī)用直線加速器輸出劑量的不精確，不能保證放療的治療效果。輸出劑量的精準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)放療治療效果的直接影響因素之一，相關(guān)的醫(yī)務(wù)人員必須重視。

參考文獻(xiàn)

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