X刀是实现立体定向放射外科的最新技术, 在我国临床已经普及。X刀是临床治疗颅脑血管畸型和神经内科等疾病的最高技术手段, 被称为不开刀的颅脑手术, 又配合CT、M RI及电子计算机, 使治疗过程自动化、程序化, 即省时又方便, 但由于放射是一个复杂的临床过过程, 特别是脑室肿瘤的差异较大, 其肿瘤性质、生产方式、位置、肿块大小、肿瘤形状和侵润范围等都可能表现为多种多样。而临床放射治疗从肿瘤定位到实施治疗的每一个步骤都不可避免的会产生不确定性^[1~3], 这些不确定性的累积, 都会真接影响到治疗效果, 因此, 脑室肿瘤的放射治疗涉及多学科专业人员, 争议也多, 而这些争议常常也很实际, 也关系到病人的预后, 所以准确了解脑室肿瘤放射治疗时各重要器官和组织的实际受照剂量及各组织中的剂量分布对预测放疗副作用、优化放疗计划、提高疗效有重要价值^[4]。

本工作根据临床常用的三种治疗方案, 采用TLD剂量计和剂量胶片、人体等效非均匀头模来检验X刀的治疗计划系统剂量分布, 取得满意的结果。

1 材料与方法 1.1 仪器

本实验采用的热释光读数仪为英国Vinten公司生产的Toledo— 645TLD读数仪。北京核仪器厂生产的FJ— 411型退火炉。仿真人体头模为成都剂量模型, 制作头模选用的组织等效材料在医疗照射范围(60 keV~ 20 MeV)等效误差小于± 2 %, 其外部形态与人体相似, 组织辐射等效材料和内部结构仿真性好。剂量标定采用美国Kodak — omat XTL-2剂量胶片。黑度测量用德国产IBAS— 2000型图像分析仪和装在JX—100X刀工作站中自编软件包进行。LiF(Mg, Cu, P)。热释光剂量计直径0.5 cm, 厚度0.1 cm, 片状。测量均采用用JX— 100X刀和SL—18直线加速器进行照射。

1.2 测量方法 1.2.1 测点分布

首先将组织等效头模沿正中画出正中矢状面切线和冠状面正中切线, 以3 cm厚做横向(水平面)切开, 共切成四片, 取其中第二, 第三片(即A片和B片), 在每一片上连结前后画出的矢状线和冠状面正中切线为各片坐标原点, 在A, B片相靠的二面打孔直径为0.5 cm, 每间隔10 mm一个测点, 按解剖学位置测点分布见图 1和图 2。由图 1可见, 靶点位置在丘脑外侧的尾状核处, 测点分布在靶点周围共40个点, 平均分布面积为5cm×8cm。

图 2靶点位置在大脑中线左侧, 丘脑与海马回邻界处。测点分布38个, 面积分布7cm ×6cm, 测点分布区域上引扣丘脑、丘脑蚓部、海马及侧脑室下角等处。

1.2.2 测量条件

测量在通氮状态下进行, 氮气流为300 — 400 cm³/min。测量温度是阶段加热, 预热阶段温度是120℃, 时间22 s。测量阶段温度是240℃, 时间是40 s, 退火温度是240 ℃, 10 min, 灵敏度的选择是使得剂量计读数值接近其实际吸收剂量值。

1.2.3 照射条件

热释光剂量计及头摸测量均利用JX— 100X刀和SL—18直线加速器照射。

1.2.4 剂量计分组

使用前先将热释光剂量计100片左右放在退火炉中, 经240 ℃, 10 min退火, 经标准钴源在相同的几何条件下照射2.58 ×10^-5C·kg^-1, 随机抽取50片, 在TLD读数仪上读出测量值, 取平均值按灵敏度的分散度均小于±3%分若干组, 取其中一组做此试验。

1.2.5 剂量计的剂量响应, 读数误差及重复使用

LiF(Mg, Cu, P)CR— 200A TLD探测器剂量响应的线性范围为10^-7 Gy ~ 12 Gy, 其相对灵敏度(TL/mg)是美国产品TLD 100的35倍, KODAK X—OMATV纸感光胶片在10 ~ 70 cGy范围内黑度与剂量差准线性关系, 为修正黑度与剂量间的非线性引起的误差, 采用同盒胶片在同种条件下做了从2 ~ 150cGy的黑度与剂量之间的刻度标定曲线, 并拟合出多项式高次方数学表达式, 用计算机专用程序做了自动拟合修正。为减少修正量, 照射时将测量区的剂量基本控制在10~ 100 cGy的范围内(处方剂量)。

CR— 200A TL探测剂量计, 读数误差和重复使用性能与退火加热测量条件及程序, 剂量计和热历史和剂量历史, 筛选分组, 刻度标定, 制备工艺等的严格性和一致性密切相关, 本批剂量计除按±3 %的分散度分组外, 为进一步减少分散性, 还用每片各自的刻度灵敏度分别做了校正。按照研制, 生产者对CR— 200A的多次测量, 其相同条件下的10次重复使用的变异系数(百分标准偏差)小于2.5%。

1.2.6 剂量测量 1.2.6.1 剂量标定

采用三张美国Kodak— omat XTL-2剂量胶片。黑度测量用德国产IBAS —2000型图像分析仪和装在JX— 100X刀工作站中自编软件包进行, 首先在暗室中将感光胶片装入胶片夹内, 以额定剂量(80 cGy)的10%为间隔, 使用射野重直径为30 mm的准直器, 依次曝光, 用来标定不同剂量所对应的灰度值。

1.2.6.2 剂量检测

将剂量胶片放入头摸内指定位置, 封好头摸, 正确固定头于头环上, 将其安装到SIS的三坐标地面架上, 测出头模内胶片定位铝钉的坐标, 再将CT扫描定标架安装到头环上, 送入治疗计划系统, 制定出治疗计划, 计算出胶片所在位置的剂量分布, 作为剂量计算值。将封好的头模送入加速器治疗室, 按所给出的治疗计划进行立体定向照射后, 卸下体模, 取出胶片, 送入暗室冲洗, 将冲洗出的胶片数据由胶片扫描仪输入计算机工作站, 计算出胶片的剂量测量值。

1.2.6.3 临床测量

采用临床常用的二种不同治疗方案进行测量。将LiF(Mg, Cu, P)热释光剂量计按图 1、2测量平面分布, 固定于头模内, 用组织等效泥封好, 分别固定于头环上, 并将CT扫描定标架安装到头环上, 送入CT扫描容内进行CT扫描。靶点坐标是:① AP=-20.7 mm LAT=-0.8 mm VERT=35.9 mm; ② AP=-22.6 mm LAT=-8.3 mm VERT=36.6 mm。采用不同的5个非共面弧旋转照射, 并将TLD实验数据输入计算机用内插法计算出相应的剂量曲线。

3 结果与讨论

从表 1可见在10 %~ 80 %的等剂量范围内测量值和计算值吻合较好, S2/S1最大为99.4%, 最小为95.3 %。胶片的测量曲线与治疗计划系统给出的理论计算曲线相比较其形状基本一致。如图 1。

从图 1中可见, 在低剂量区测量结果低于治疗系统的理论计算结果, 这主要是由于在实际放疗中, 系统的不确定度及头模封口等因素造成。但二者在3%以内符合。

图 3、图 4分别为TLD治疗测量方案(1)(2)的横断面等剂量曲线。其中点线是TLD治疗测量方案的等剂量曲线, 实线是治疗计划系统提供的理论计算曲线。它与实验测量曲线相比较其形状一致。但由于模型材料混合的均匀度、剂量的剂量响应、测孔位置的偏离、深、浅等因素, 引起测量结果最大误差为5.1%。与治疗计划系统提供的理论计算曲线相比较在5 %以内吻合。由于等剂量曲线的形状除了取决于拉弧方向, 弧间夹角, 计算点深度和加速器的机架起、止角及能量外, 还取决于治疗计划所给的治疗弧度数。而脑室肿瘤的差异较大, 其肿瘤性质生长方式, 位置, 肿块大小, 肿瘤形状和浸润范围等都可能表现为多种多样。因此临床上通常根据肿瘤的不同情况, 采用个别“对待”的原则, 以仔细的体检, 详尽的病史, 适当的检查手段以及手术中所见的情况确定靶区范围。对于脑室深部肿瘤, 了解靶区及其周围重要器官的准确空间位置是十分重要的。临床资料表明, 当正常组织发生反应的可能性从25%上升到50%时, 相应的剂量增加在4%~ 10%之间, 即吸收剂量的总不确定度不超过7%, 将会产生不可接受的并发症危险。由于放疗是一个复杂的临床治疗过程, 从肿瘤定位到实施治疗的每一个步骤都不可避免地会产生不确定性。这些不确定性的累积, 都会直接影响到治疗效果。因此只有保证剂量学和放疗实施规程的统一和准确, 才能在放射治疗过程中提高肿瘤控制率, 降低复发率和并发症的发生率, 以提高疗效。本工作采用的实验测量检验方法, 考虑了颅部的非均匀结构及其组织成份, 其准确性高, 实验方法简便、严密, 可满足临床放射治疗的剂量学要求。