气压和温度对G3射波刀立体定向放疗系统剂量及相关参数影响研究

天津医科大学肿瘤医院 放疗科，天津 300060

引言

射波刀立体定向放疗系统利用非共面、非等中心及1200条射线束，设计出与肿瘤高度吻合的治疗计划，并实时验证患者体位，对受呼吸影响的肿瘤进行实时动态追踪，确保治疗时对准肿瘤靶区，减少周围正常组织的损伤[1-3]。国际标准组织对QA的定义为得到满足一定的质量需求而制定的所有计划和保证计划足够可靠执行，所必需的措施与标准。它包括整个系统工作涉及的所有相关工作设备、执行方式和全部参与人员的规范标准[4-5]。一般来说，射波刀立体定向放疗只需3～6次，有些较小的颅内转移瘤只需治疗1次，单次剂量很高，这就要求射波刀立体定向放疗系统每日的输出剂量务必精确[6-7]。

本研究回顾性分析2019年1月1日至12月31日，天津医科大学肿瘤医院射波刀中心251天工作日G3射波刀立体定向放疗系统随气压、温度和测量到的吸收剂量变化，得到温度气压校准因子（Temperature Pressure Calibration Factor，Kctp)、经过Kctp校正后的吸收剂量Dkctp和剂量校准因子Nk之间相关性和变化规律，为立体定向精确放疗的剂量校准和质量保证QA提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 材料

仪器设备：德国PTW UDIIDOS E 通用剂量仪；0.6CC Farmer电离室；SP34 固体水；水银式气压表；Testo 608-H1型温湿度表；G3射波刀立体定向放疗系统。剂量仪、电离室每年送到中国计量科学研究院做检定和校准。2018年底我们取得中国计量科学研究院检定检测报告，根据研究院提供的照射量校正因子Nx和IAEA TRS-277[8]报告，用三维水箱进行重新标定G3射波刀立体定向放疗系统的剂量输出。其中使用三维水箱进行基准标定时，气压P0=102.7 kPa，温度T0=18.3℃，输出剂量D0=33.06 nC。

1.2 测量方法

射波刀系统每日早晨开机预热6000 MU后，采用固体水、电离室，剂量仪，在距离准直器（60 mm）下缘的80 cm，即固体水下5 cm处测量200 Mu所产生的输出剂量。根据当天的气压值P、温度值T和测量的吸收剂量D，对照射波刀立体定向放疗三维水箱进行标定时的气压P0、温度T0，吸收剂量D0，得到Kctp和经过Kctp校正后的吸收剂量Dkctp，最终得到当日的剂量校准因子Nk（图1）。Kctp=(P0/P)×(273.2+T)/(273.2+T0)[9]，Dkctp=D×Kctp，Nk=D0-Dkctp/D0+1[10]。每日的剂量校准因子Nk会输入射波刀立体定向放疗系统中，用于每日射波刀患者治疗前输出剂量的校准。

图1 每日射波刀的QA检测过程和计算公式方法

1.3 统计学分析

采集每日的气压、温度、测量的吸收剂量，求得Kctp和Kctp校正后的吸收剂量Dkctp，得到剂量校准因子Nk，并绘制曲线图，进行统计分析。

2 结果

2.1 气压温度校准因子Kctp

射波刀每天的气压、温度变化，需要对每天的气压、温度进行校准。气压温度校准因子Kctp从1月0.98升到7月1.05再降到12月0.98，变化范围0.98～1.05，达7.1%，呈现“两头低，中间高”变化趋势。这说明在进行每天的QA校准前，进行气压温度因子的校准的必要性（图2）。

图2 气压温度校准因子变化

2.2 相对吸收剂量D

射波刀每天的气压、温度变化，通过0.6 CC电离室测量到的相对吸收剂量也变化。相对吸收剂量从1月32.8 nC降到7月32.4 nC再升到12月33.2 nC，呈现“两头高，中间低”变化趋势，变化范围32.4～33.2 nC，达2.4%（图3）。

图3 相对吸收剂量变化

2.3 经Kctp校正后的吸收剂量Dkctp

经Kctp校正后的吸收剂量从1月32.5 nC升到7月34 nC再降到12月33 nC，变化范围32.5～34 nC，达4.6%，呈现“两头低，中间高”变化趋势（图4）。

图4 经Kctp校正后的吸收剂量变化

2.4 剂量校准因子Nk

射波刀的剂量校准因子用于修正A/B通道的每日吸收剂量。校准因子从1月1.02降到7月0.97再升到12月1.01呈现“两头高，中间低”变化趋势，变化范围0.97～1.02，达5.2%。这说明在进行每日射波刀在治疗前校准因子修正每日输出剂量的必要性（图5）。

图5 剂量校准因子变化

3 讨论

随着立体定向放射外科和体部立体定向放射治疗（Stereotactic Body Radiotherapy，SBRT）在放射治疗的广泛应用，现代放射治疗技术越来越趋于精细和复杂化，放射治疗的质量保证与质量控制更须严谨、科学[11-13]。射波刀立体放疗系统SBRT既能够给予肿瘤靶区低分割大剂量照射，又可以保护好周围正常组织及重要器官，关键取决于图像匹配准确、机械到位精准及剂量输出精确[14-16]。天津位置处在华北平原，靠近渤海，受温带季风气候影响大。夏天高温多雨，气压低。气压最低为99.5～100 kPa，机房内温度最高为30～31℃，湿度最高为91%～93%。冬季寒冷干燥，气压高。气压最高为103.7～104 kPa，机房内温度最低为14～17℃，湿度最低为8.5%～9.9%。每年气压、温度、湿度变化剧烈。在射波刀机房内安装柜式空调，常年保持恒温19～23℃，湿度60%以下。

由于G3射波刀立体定向放疗系统采用开放的电离室，每日的输出剂量受气压、温度变化影响比较大。图2中2019年气压温度校准因子Kctp，变化范围0.98～1.05，达7.1%。安科锐公司后面的G4VSI/M6射波刀立体定向放疗系统都采用了封闭的电离室改进提升。图3中2019年电离室测量到的相对吸收剂量D变化范围2.4%，反映出射波刀每日的实际输出剂量变化。徐慧军等[17]也发现G4射波刀立体定向放疗系统剂量输出一致性检查有31次（7.0%），超过2%,需要校准。图4中经Kctp校正后的吸收剂量Dkctp，是经过温度气压校正的，已经和温度气压没有关系了。该参数的变化，反映了射波刀每天输出剂量的波动和变化，变化范围4.6%。因为射波刀立体定向放疗系统的患者进行单次/少次的大分割照射，这就要求每天早晨测量校准完后，都需要在射波刀系统中人为修改图5中的剂量校准因子Nk，才能治疗患者。

气压、温度变化影响G3射波刀立体定向放疗系统的输出剂量稳定性。每日应该按实测气温、气压对射波刀加速器的输出剂量进行校准。使用温度气压校准因子Kctp及剂量校准因子Nk对射波刀立体定向放疗系统进行长期稳定性监测与准确性校准，符合质量保证QA和质量控制QC要求，是实施射波刀精确立体定向放疗的必要条件。该研究为回顾性单中心数据分析，以后可以进行多射波刀中心气压和温度对不同型号射波刀立体定向放疗系统的输出剂量及相关参数影响的对比研究，以保证患者治疗时剂量输出的精准性。