瓦里安医用加速器kV-CBCT放射剂量测量研究

张白霖刘小伟戴振晖朱琳王学涛＊

1 广东省中医院 （广东 广州 510006）

2 中山大学物理学院 （广东 广州 510275）

瓦里安医用加速器kV-CBCT放射剂量测量研究

张白霖1刘小伟2戴振晖1朱琳1王学涛1＊

1 广东省中医院 （广东 广州 510006）

2 中山大学物理学院 （广东 广州 510275）

目的：研究瓦里安医用加速器kV-CBCT放射剂量。方法：对人形体模进行kV-CBCT扫描，使用热释光方法测量体内各器官位置的剂量。结果：头部扫描模式，一次CBCT扫描对眼睛晶体、视网膜、脊髓分别产生4.5、9.5、15mGy吸收剂量。体部扫描模式对膀胱、直肠、脊髓产生32.4、22.1、6.7mGy吸收剂量。相同的扫描条件下，不同组织的吸收剂量存在差异。结论：开展图像引导放射治疗时，需考虑图像设备对人体产生的额外剂量。

医用加速器 kV-CBCT 吸收剂量

1.引言

调强放疗（IMRT）逐步取代三维适型放疗，既减轻正常组织受到的辐射损伤，也提高了肿瘤的局部控制率[1-2]。IMRT对治疗中病人摆位精度提出了更高的要求。传统采用MV影像通过骨性特征来辅助病人摆位，但是，由于MV射线对低原子序数的元素的响应差异太小，MV影像无法分辨软组织结构，比如肌肉和脂肪[3-4]。

在图像引导放射治疗（IGRT）的理念推动下，装载kV级锥形束CT（kV-CBCT）影像设备的医用加速器在过去几年中流行起来。这套设备包含一个kV级X射线源，和一块正对源由非晶硅材料制成的探测器平板。两个部件挂于加速器上，与加速器治疗用射线源共用同一个旋转轴。旋转加速器机头，扫描病人采集CT图像，并重建成三维影像。通过比较治疗计划用CT影像和治疗前3D-CBCT影像，可以识别治疗前摆位的精确度，评估是否需重新摆位。

kV-CBCT的引入提高了治疗质量，但也带来了额外的辐射剂量，病人存在二次致癌的风险。因此需要准确获知实施kV-CBCT时，病人受到的辐射剂量。

2.材料与方法

瓦里安医用加速器EDGE搭载的OBI系统配备了kVCBCT设备，支持两种标准模式：（1）头部，（2）体部，对应的参数如表1所示。

表1.

图1.

两种扫描模式主要区别是所谓“全扇面”（Full-Fan）和“半扇面”（Half-Fan），全扇面扫描的视场野为25cm直径、18cm长度的圆柱体体积，用于较小的感兴趣部位如头颈部、前列腺。半扇面扫描，探测面板会偏移14.8cm，达到45cm直径、18cm长度的视场野，适用于盆骨、腹部、胸腔等大体积部位。如图1所示，蝴蝶结状均整器的作用是减少病人皮肤剂量及避免探测面板出现信号饱和。全扇面使用100kVp，旋转200度，获得360张图像，半扇面使用125kVp，旋转360度获得655张图像。这些图像经过处理重建成三维影像。

本工作采用热释光方法，测量人形体模经kV-CBCT扫描时，各关键器官的受照剂量。选用的热释光片型号TLD-100H（LiF：Mg，Cu，P），人形体模型号RANDO。一共使用120片TLD-100H剂量片，分为2组各60片，在100kVp和125kVp射线条件下重复测量，取重复性在±3%内的片，再进行绝对剂量刻度，参考剂量使用0.6cc farmer型电离室FC65-G在空气中测量获得。

TLD片在RANDO体模中的摆位参考ICRU 2007年出版的103号报告[5]。测量了眼睛晶体、性腺、乳房、骨髓、脑干、脊髓等组织。头部扫描等中心点选择头部中心位置。

3.结果

表2为测量结果。可以看到：头部扫描模式，一次CBCT扫描对眼睛晶体、视网膜、脊髓分别产生4.5、9.5、15mGy吸收剂量。体部扫描模式对膀胱、直肠、脊髓产生32.4、22.1、6.7mGy吸收剂量。相同的扫描条件下，不同组织的吸收剂量存在差异。

4.讨论

图像引导放射治疗技术的应用极大的提高了放疗质量，但是，尽管单次扫描产生的剂量不高，随着CBCT技术使用越来越频繁，准确获得CBCT扫描产生的剂量变得值得关注。针对瓦里安医用加速器搭载kV-CBCT的热释光剂量测量结果显示：相同的扫描条件下，不同组织的吸收剂量存在差异。

本工作说明，TLD热释光测量技术可以作为CBCT剂量学研究的可行手段之一。这种方式相比传统CTDI的好处在于，可以获得各组织的吸收剂量，而不像CTDI只给出一个整体参考值。由于各厂家的商用kV-CBCT工业设计及扫描参数通常不同，其扫描产生的剂量也存在差异。另外，kV-CBCT扫描的等中心点选取也是可能影响吸收剂量的因素之一。所以，不同kV-CBCT不同扫描模式对人体产生的剂量还需要进一步研究。

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

王学涛，通讯作者，研究生学历，博士学位。

广东省科技厅自筹经费类项目（2015）、广州市科技计划项目（20160701168）。