调强放疗中多叶准直器漏射线对晶体受照剂量的影响

张玉海，李月敏，夏火生，王杰，刘亚军

中国人民解放军第309医院 a.放疗科；b.医学工程科，北京 100091

调强放疗中多叶准直器漏射线对晶体受照剂量的影响

张玉海a，李月敏a，夏火生a，王杰a，刘亚军b

中国人民解放军第309医院 a.放疗科；b.医学工程科，北京 100091

目的 研究多叶准直器（MLC）的漏射线及其对晶体的影响。方法 使用PTW30013电离室测量MLC的透射因子，并针对5例头部肿瘤患者的调强计划，用PTW31010电离室在Topslane圆柱形模体中，对晶体受照剂量做验证测量。结果 MLC透射因子是1.42%，符合临床要求，5例患者晶体实测剂量均高于计划计算值（P<0.05）。结论 调强放疗中MLC的漏散射线，会使晶体实际受照剂量比计划值偏高，在特殊情况下，可以增加对危及器官的剂量验证测量。

调强放射疗法；多叶准直器；晶体；剂量验证

0 前言

多叶准直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）作为医用直线加速器的重要装置，现已广泛应用于适形、调强放射治疗中。MLC由于其结构特点，叶片间存在两种漏射线：相邻叶片间的漏射线和相对叶片合拢时端面间的漏射线[1]。虽然Varian公司的MLC系统采用常规准直器的射野自动跟随技术，能有效减少MLC的相邻叶片间和相对叶片闭合时的漏射线剂量，但对凹形野或凸形野等特殊形状的射野，常规准直器形成的最小外接矩形野无法完全遮挡一些重要器官（晶体），只能依靠MLC的叶片对其进行遮挡。这种情况下，MLC的漏射线对晶体这类敏感器官的影响有多大？计划系统计算的受照剂量是否与晶体的实际受照剂量一致？为此，笔者对我院Varian加速器的MLC漏射线进行测量，并且以鼻腔-鼻窦癌患者为例，研究晶体受照剂量在计划系统与实际测量之间的差别，讨论MLC漏射线对晶体受照剂量的影响[2]。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

本研究测量采用德国PTW公司生产的UNIDOS E型剂量仪与31010型电离室（有效测量体积0.125 mL），模体使用RW3（40 cm×40 cm）固体水和Topslane有机玻璃圆柱形模体（直径15 cm，长10 cm）。采用Varian Eclipse 8.6 TPS设计治疗计划，在Varian Clinac IX直线加速器上用6MV X射线进行测量。该加速器内置Varian Millennium 120多叶准直器，共有60对叶片，中间40对每个叶片在等中心的投影宽度为5 mm，外围20对每个叶片在等中心的投影宽度为10 mm，最大射野范围是40 cm×40 cm。

1.2 MLC透射因子测量

MLC的透射因子是在SSD=100 cm，照射野10 cm × 10 cm，电离室有效测量点位于射线中心轴上固体水模体1.5 cm深度处，加速器预置100MU，MLC全关和全开时的剂量之比。笔者利用Varian MLC Shaper软件设计了两种完全闭合状态下的MLC文件（MLC1、MLC2）：MLC1叶片完全闭合且端面接缝偏离中心5 cm，用来测量相邻叶片间的漏射情况；MLC2叶片同样完全闭合，但端面接缝在中间位置，用来测量叶片端面间的漏射情况。为了研究MLC漏射线剂量与照射野大小的关系，测量5 cm × 5 cm、15 cm × 15 cm、20 cm × 20 cm、25 cm × 25 cm、30 cm × 30 cm、40 cm × 40 cm等不同照射野，MLC完全闭合情况下的漏射线剂量。测量过程中，电离室始终位于射线中心轴上。

1.3 计划验证

选取已在我院放疗科接受治疗的5例鼻腔-鼻窦癌患者为研究对象，均接受静态调强放疗，给予处方剂量50～60 Gy/2 Gy/25～30 f。鼻腔-鼻窦癌调强放疗的特点是，晶体部分或全部在照射野内，调强计划是通过MLC对晶体进行遮挡保护，见图1。为了研究晶体实际受照剂量与计划计算值之间的差别，笔者将5例患者的调强计划移植到模体上进行验证。具体测量过程是：首先将圆柱形模体带着电离室在CT模拟机下扫描，然后在计划系统上进行影像重建，并设定电离室探头中心为坐标原点，以此作为绝对剂量验证的模体；接下来调用待验证的IMRT计划[3]，将该计划移植到验证模体上，所有参数与原治疗计划相同，治疗等中心自动位于模体中心的电离室位置，再根据左、右晶体相对等中心位置坐标，通过改变x、y、z床值，使电离室分别移动至左、右晶体的位置，重新计算模体中的剂量分布，并记录左、右晶体的平均受照剂量；最后在加速器上实施剂量验证，先将圆柱形模体中心对齐等中心后，再根据计划的x、y、z床值来调整治疗床的位置，使测量等中心分别位于左眼晶体和右眼晶体的位置，在400 MU/ min剂量率下照射，剂量仪测量并记录下左、右晶体的受照剂量。

图1 MLC对晶体进行遮挡保护

1.4 统计学处理

采用SPSS 17.0统计学软件对测量结果做配对t检验，认为P<0.05差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MLC漏射线

SSD=100 cm，照射野10 cm×10 cm，测量点d=1.5 cm，6MV X射线，MLC叶片间的透射因子为1.42%，采用弧形设计的叶片端面的平均漏射率达到17.99%。以10 cm×10 cm开野为参考，随着照射野的增大，平均漏射剂量也随之增加，见表1。

2.2 晶体受照剂量

测量结果表明，晶体的实际受照剂量明显高于计划得出的数值，见表2。二者平均相对误差达到10%以上。把计划值和测量值做配对t检验，结果显示二者之间的差异有统计学意义（P<0.05）。

表1 Varian MLC120漏射线剂量测量结果

表2 晶体受照剂量计划值与测量值之间的差异比较

3 讨论

由于头颈部解剖结构复杂，靶区周围重要器官较多，调强放疗已成为头颈部肿瘤放射治疗的主要手段。本研究中5例鼻腔-鼻窦癌患者均采用静态调强技术，使靶区剂量得到均匀提高，同时降低周围脑干、视神经、晶体等危及器官的受照剂量。其中晶体是对放射线非常敏感的结构，小剂量500 cGy就可以导致白内障的形成，当总剂量超过1200 cGy，可以引起白内障[4]。因此，在头颈部放疗中，笔者对晶体的实际受照剂量特别关注。本研究中的5例调强计划，通过DVH评估得出的晶体全疗程最大受照剂量均在800 cGy以内，满足临床对晶体保护的要求。以上调强计划，分次治疗跳数都在600 MU以上，有50个左右的子野，通过观察多叶运行情况发现，大量子野都是利用叶片对晶体进行遮挡，以降低晶体的受照剂量。为此，将调强计划移植到模体进行测量，发现晶体的实际受照剂量比计划计算的剂量平均偏高10%左右，绝对剂量的最大差值为3.29 cGy。如果乘以次数，累积起来的剂量应值得关注。为了找出原因，对使用的MLC进行了相关测量。

根据以上的测量结果得出，我院使用的Varian Millennium 120多叶准直器的透射率约为1.42%，与相关报道约1.5%的结果一致[5-6]。笔者使用的Varian Eclipse 8.6 TPS在优化通量之后，完成叶片运行序列计算（LMC）的过程中，也考虑了MLC的漏射剂量，该计划系统使用的MLC透射因子为1.7%。林秀桐[7]等人利用同样的计划系统，对相同的MLC做不同计划对比研究中得出，全脑放疗中，旋转MLC并用二级准直器挡住晶体的计划，比仅用MLC遮挡的计划，能显著降低晶体及眼球的受照剂量。该结果也可以证实计划系统对MLC的漏射是给予考虑的。进一步测量显示，照射野越大，MLC的漏射剂量也随之增加，它对紧邻靶区的重要危及器官产生的漏散射线也将越大。

通过以上分析可以得到以下结论：① MLC叶片之间有空隙及叶片宽度的影响，叶片两端面之间、叶片与叶片之间的漏散射是不可避免的，本单位使用的MLC透射因子满足临床要求。② 基于测量结果可以看出，在铅门无法自动跟随的情况下，仅用MLC进行遮挡，会使晶体实际受照剂量比计划剂量偏高。本次测量是标准的圆柱形模体，如果使用仿真头部模体进行测量，能够得到更加准确的数值。③ 目前调强剂量验证主要是针对靶区，很少强调危及器官的剂量验证[8]。笔者认为，对于头颈部调强治疗计划，如果晶体等危及器官已经达到或接近最大耐受剂量时，一定要特别注意，可以增加对危及器官的剂量验证测量，以免对患者造成不必要的损伤。

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[7] 林秀桐,孙涛,尹勇,等.多叶准直器漏散射线在脑部放射治疗中对晶体及眼球受照剂量的影响[J].中华肿瘤防治杂志, 2010,17(2):116-118.

[8] 张惠玲,李勤,全红,等.MatriXX在IMRT剂量验证中的应用[J].中国医学物理学杂志,2011,(2):5-9.

Impact of MLC Dose Leakage on Lens in Intensity Modulated Radiotherapy

ZHANG Yu-haia, LI Yue-mina, XIA Huo-shenga, WANG Jiea, LIU Ya-junb
a. Department of Radiotherapy; b. Medical Engineering Department, The 309thHospital of PLA, Beijing 100091, China

R737.9

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.003

1674-1633(2012)06-0011-03

2012-03-20

本文作者：张玉海，硕士，物理师。

刘亚军，中国人民解放军第309医院医学工程科主任，副主任技师。

作者邮箱：zyh309@yahoo.com.cn

Abstract:Objective To study the impact of MLC dose leakage on lens in IMRT. Methods MLC transmission factor was measured with PTW 30013 ion chamber, and the dose verif cation for lens of 5 IMRT plans were performed in the Topslane cylinder phantom using PTW 31010 ion chamber. Results MLC transmission factor was 1.42% and the measured doses of lens were more than calculated values (P<0.05). Conclusion MLC leakage and scattered ray on lens result in the higher dose than calculated value. It is suggested that the verif cation measurement of organs at risk should be performed in some cases.

Key words:intensity modulated radiotherapy; multi-leaf collimator; lens; dose verif cation