半野照射技术剂量计算的优化研究

陈敬彬 李腾炯 周志孝

半野照射技术剂量计算的优化研究

陈敬彬①李腾炯②周志孝③

目的：探讨半野照射中利用修正因子修正常用剂量计算公式，提高半野照射剂量计算准确性。方法：使用带有独立准直器的直线加速器实施不同等效边长照射野的半野照射，比较半野照射剂量计算值与实测值，并通过数据拟合得出修正因子随等效边长的数学关系。结果：修正因子随面积增加而增大，存在一定数学关系；经修正后剂量计算值与实测值更接近，准确度比常用临床剂量计划系统更高。结论：半野修正因子可以简便地优化剂量计算，提高了半野照射剂量计算的准确性。

半野照射；剂量计算；优化研究

陈敬彬，男，(1980- )，本科学历，工程师。潮州市潮州医院放疗室，从事肿瘤放射物理学及放射设备的质量控制工作。

半野照射在鼻咽癌、乳腺癌和全中枢神经系统肿瘤等放射治疗中被广泛使用，如面颈野或耳前野与颈切线野、切线野与锁骨上野、全脊髓野与全脑野等的衔接。衔接问题是放射治疗中的一大难题，照射野间的衔接欠妥会造成照射遗漏或剂量重叠，从而影响治疗效果或增加近、远期的放射损伤[1]。在国内外相关报道中均只研究在某一种疾病的接野剂量学，不具普遍性，更未提出照射野接野问题的修正方案。本研究侧重半野常用剂量计算的修正，提高半野剂量计算的准确度，并对这一修正方案的可行性进行探讨。

1 设备与方法

1.1 设备

采用高能直线加速器(Varian 21EX)，核通计划系统和拓能计划系统，PTW剂量仪(PTW UNIDOSwebline)和电离室(PTW 30013 0.6 cc)。

1.2 方法

在临床照射野范围内选取8组常用半野照射面积，获得相同处方剂量200 cGy，分别在能量为6 mV和15 mVX射线进行照射；选取常用计划系统核通和拓能。

1.3 计算和测量

通过常用半野接野剂量计算公式，在不同照射野条件下计算在测量点处达到某一处方剂量(如200 cGy)的X射线束机器跳数，电子束出束并用电离室测量在该测量点的实际剂量。比较处方剂量与实测剂量，通过数据拟合，得出半野照射剂量修正因子(fHF)与半野等效边长a的数学关系，再对常用半野剂量计算公式进行修正，得到优化后的半野接野照射中剂量计算公式，并与现有计划系统计算值和实测值进行比较，证明修正因子存在的可行性和准确性。

(1)半野照射接野按等效边长a常用计算公式1计算：式中DM为单次开机预置跳数(MU)；Dt为肿瘤治疗总量(cGy)；fa为照射野转换系数；N为分割次数(次)；PDD为百分深度剂量；fw为楔形因子；fD为监督剂量仪剂量非线性校正因子；fi为监督剂量仪剂量比对因子；fτ为托架因子。

(2)半野照射的临床精确剂量计算。半野照射的临床剂量计算时应按实际的等效边长a计算，再作半野照射临床剂量修正因子fHF修正即成公式2：

式中Dc为在测量点的实际剂量，即当达到处方剂量Dt(200 cGy)，通过常用半野剂量计算公式得出的机器跳数，而出束则在该测量点的实际剂量，综合(1)式和(2)式得出公式3：

(3)半野照射接野实际测量。测量点位于半野中心处(如图1所示)，测量结果见表1、表2和表3。

图1 半野照射的临床剂量实验验证的实验装置图

2 结果

(1)根据测量结果，通过数据拟合，得出半野照射剂量修正因子fHF与半野等效边长a的数学关系公式4：

表1 半野照射剂量修正因子实验和计算表

(2)半野照射的临床精确剂量计算半野照射的临床剂量计算时应按按实际的等效边长a计算，再作半野照射临床剂量修正因子fHF修正即成公式5：

(3)引入修正系数后，剂量计算实测值相近，误差较小。

3 讨论

(1)在等效边长相等时，半野照射与全野照射剂量计算的差别，源于半野照射的离轴比分布，尽管半野照射时半野一边的射线是不带张角的，但从半野照射的离轴比曲线中看到：①半野边界的剂量只有50%；②半野边界到剂量均匀区的距离约内收1 cm(对5×10野而言)；③半野边半影区为4.12 mm；④野内均匀区变小(3 cm)，均匀度变坏，而且向全野边处靠；⑤半野外1 cm处约有10%的剂量(如图2所示)。

表2 核通治疗计划系统全野和半野照射剂量分布

表3 拓能TPS全野和半野照射剂量分布

图2 半野照射时的离轴比曲线

因此，半野照射的离轴比分布绝不能简单地理解为是全野照射的离轴比分布的1/2。而是根据半野照射时原射线和散射线的分布而重新分布，在半野剂量计算中引入修正系数加以修正很有必要。

(2)由于进入体模的反散射线会随着一块铅门的张角增加而增加，而铅门的张角随面积增大而增大，故fHF随面积增大而增大。

(3)临床常用计划系统中，如核通和拓能治疗计划系统(treatment planning system，TPS)，其算法语言中已经考虑了在同样照射野下不同铅门位置时的剂量计算，故在利用其作剂量计算时，无需单独考虑fHF问题，并从客观上证明了在普放半野照射时应该作fHF修正。但因受其算法语言的限制，个别计划系统在作半野照射剂量计算时对小野和大野的修正不足，造成剂量计算误差较大。

4 结论

在基层医院肿瘤放射治疗中，尤其是半野普通照射的临床剂量计算中，过分忽略影响剂量因素、简化剂量计算公式，特别是非对称野照射剂量计算可导致增加剂量计算误差，不利于放射治疗质量控制。基层医院可根据模体中任一点的剂量为原射线和散射线剂量贡献之和，通过建模测量及数据拟合实验方法，探索计算半野照射的临床剂量修正因子fHF，并验证其可行性。这一因子的提出，既考虑了散射线的影响，又简化了计算公式，可提高计算精度，满足普通放射治疗剂量计算的精度要求，适合在基层医院放疗部门推广。

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Optimization study on clinical dose calculation in semi-field irradiation

CHEN Jing-bin, LI Teng-jiong, ZHOU Zhi-xiao// China Medical Equipment,2014,11(5):27-29.

Objective:A correction factor was proposed to improve the accuracy of dose calculation in conventional radiotherapy when filed matching technique was used. Methods: Use the linear accelerator with independent collimator to implement semi-field irradiation under different equivalent-length field. Measure the dose and compare it with the calculation dose. Obtain a correction factor which change follow the equivalent-length through data fitting.Results:There is relationship to indicate the correction factor increase if the field area enlarge; the calculation dose will be close to the measure dose, and the accuracy will improve by correcting;Conclusion:The clinical dose of semi-field irradiation can be calculated by an equivalent square field technique , and then multiplied by the correction factor. it is a simple method to improve the accuracy of dose calculation in conventional radiotherapy by using semi-filed correction factor when filed matching technique was used.

Semi-field irradiation; Filed matching technique; Dose calculation

1672-8270(2014)05-0027-03

R144.1

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.05.010

2013-12-20

①潮州市潮州医院放疗室 广东 潮州 521000

②潮州市潮州医院设备科 广东 潮州 521000

③上海市新华医院放疗科 上海 200092

[First-author’s address]Department of Radiation Oncology, Chaozhou Hospital, Chaozhou 521000, China.