在X射线管的阴极灯丝和阳极靶之间加上高电压, 在电场作用下电子被加速, 当电子撞击靶物质时运动突然受到阻滞, 一部分电子能量以轫致辐射和特征辐射的形式释放出来, 这就是X射线。X射线机两极间电子的加速电场的高电压(即管电压), 用kV表示, 它代表X射线的峰值能量; X射线机的管电流是指由阳极通向阴极的电流, 用mA表示, 它代表X射线的强度(输出剂量率)。这里介绍X射线治疗机剂量的测量方法。

1 材料与方法 1.1 被测机器

FX-1型固定式X射线深部治疗机。

1.2 测量条件 1.2.1 环境条件

测量时, 环境温度为15 ~ 35℃, 大气压强为80 ~ 110 kPa, 相对湿度为30%~ 75 %; 测量环境的辐射为本底, 外来电磁场和机械震动等均不应引起剂量计值的显著偏差和不稳。

1.2.2 电离室剂量计

电离室剂量计必须经计量检定机构检定合格。剂量计的电离室性能应符合有关规定的要求。

1.2.3 测量模体

测量时, 所用模体为水模体, 容积为20 cm ×20 cm ×10 cm。

1.2.4 其他剂量器具

温度计、气压计的测量范围为0 ~ 50 ℃, 80~ 110 kPa; 温度计、气压计、计时器的最小分度值分别为0.5℃、0.1 kPa 0.1 s。

1.3 测量方法 1.3.1  

管电压在为120 kV、140 kV的X射线, 在空气中测量照射量, 计算出模体表面处的水的吸收剂量值。测量时电离室周围不应有产生散射线的物体存在。圆柱形电离室的几何中心与X射线管的靶焦点间的距离为正常治疗距离加上0.315 cm (RT-100剂量仪电离室半径), 且正好在射线轴上, 电离室轴与射线轴垂直, 测量空气中温度t =25.5 ℃, 环境大气压p=100.4 kPa.开机出射线, 从剂量仪表上读取3~ 5个读数, 并得出仪表平均读数。模体表面处水的吸收剂量D_(W)(Gy)为:

1.3.2  

管电压在为160 kV、180 kV的X射线电离室的有效测量点在射线束轴上距水模表面的深度为较准深度, 该治疗机的较准深度为水下5 cm。圆柱形电离室的几何中心即为电离室的有效测量点。水模体表面与X射线管靶焦点间的距离为正常治疗距离, 水模表面的光野为常用的光野。电离室中心在射线轴上, 其轴与射线轴垂直。测量水模体温度t =20.5 ℃, 环境大气压p=100.4 kPa.开机出射线, 从剂量仪表上读取3 ~ 5个读数, 并得出仪表平均读数。有效测量点处的水的吸收剂量: D_(W)(Gy)为:

式中M为标准剂量计的平均读数, 单位为c/kg。N_x为电离室照射量较正因子, 根据“国家检定规程”规定的标准条件下测出的RT-100剂量仪较正因子, 用内插法获得该治疗机管电压为120 kV(半价层3.3 Al), 140 kV(半价层5.5 Al), 160 kV (半价层0.55 Cu), 180 kV(半价层0.9 Cu)的较正因子分别为1.004, 1, 0.998, 1.024。K_D为距离较正系数取值为1.0211。B为反散射因子, 对于该治疗机管电压为120 kV(半价层3.3 Al), 治疗距离30 cm, 照射野面积(cm²)分别为6 ×8, 8×10, 10 ×15, B分别为1.239, 1.270, 1.305;对于该治疗机管电压为140 kV (半价层5.5 Al), 治疗距离30 cm, 照射野面积(cm²)分别为6 × 8, 8×10, 10×15, B分别为1.268, 1.306, 1.342. W/e为在空气中形成每对离子(其电荷为1个电子的电荷)所消耗的平均能量, IAEA方法取值为33.97J/C. K_u为较准剂量计的辐射场与被测量的辐射场不同而引起的修正, 一般取K_u =1。(μ_en/ρ) _{w, air}为水与空气的质能吸收系数之比的平均值(对水模体中测量点处的光子能谱平均而得出的), 对于该治疗机管电压为120 kV(半价层3.3 mmAl), 140 kV(半价层5.5 mmAl), 160 kV(半价层0. 55Cu), 180 kV(半价层0.9 mmCu), (μ_en/ρ) _{w, air}分别为1.036, 1.044, 1.060, 1.067。P_U为扰动修正因子, 对于该治疗机管电压为120 kV(半价层3.3 mmAl), 140 kV(半价层5.5 mmAl), 160 kV(半价层0.55 mmCu), 180 kV(半价层0.9 mmCu), P_U分别为1.03, 1.03, 1.02, 1.02。P_CEL为中心电极影响, 其数值取1。

2 测量结果(表 1) 3 讨论

(1) 外科医生制定了手术方案后, 一步一步地在手术台上按方案做手术, 最多半天多时间将方案完成, 而且十分清楚自己的手术过程, 肿瘤的切除如何, 是否切除干净, 哪些地方有残存需要手术后采取挽救措施。手术中, 因病变或其他原因导致某些器官受损害, 功能受影响, 这些都会心中有数。而对于“放射治疗”这个“手术”就不同了, 放射治疗方案由医生、物理师制定好后, 由技术员用一个到一个半月的时间, 通过治疗机照射来完成这个治疗方案, 治疗机的输出剂量在整个治疗过程中起着关键作用, 这其中哪怕是有一次的不准确, 都会给病人带来不必要的损失和痛苦。因为治疗过程中射线是看不见摸不着的, 有些损伤短时间不能发现, 一但发现也是无法修复和弥补的。放射诊断技术员照坏了一张片子, 可以让病人再拍一张, 而放射治疗照错一次, 射线却无法取出。因此必需用较好的方法高度科学、精确地测量治疗机的照射剂量。

(2) 对中能X射线, IAEA方法推荐的测量深度为水模体中5 cm处, 而管电压在150 kV以下的X射线, 5 cm处的百分深度剂量不足50 %, 距离临床关心的表面和浅表处的剂量深度较远。因此, 对于150 kV以下的X射线, 在空气中测量, 并用反向散射因子将结果转换成水中吸收剂量, 无论从理论上还是在实践中, 更容易被临床所接受。

(3) 从结果来看, 不同的测算方法得出的吸收剂量率不一样, 最小的为D(D₀) 1开机治疗1min的参考点剂量率, 最大的为D(D₀) 2开机治疗稳定后1 min的参考点剂量率, 计算患者受到的剂量也不一样, 这样就产生了误差。X射线治疗机开始治疗后分段加压, 一般要在5s到8s时间内才能达到稳定输出, 这种特性将直接影响授予患者的剂量。对于X射线治疗机医生一般给处方剂量为参考点剂量2 Gy, 所以我认为用参考点剂量达到2 Gy的时间作为该条件的治疗时间更科学、更准确。

(4) 从X射线治疗机中产生的X射线有从零到峰值(X射线治疗机管电压)的一系列能量, 而低能部分对治疗毫无用处且产生高的皮肤剂量。为了适应治疗需要, 必须对X射线的能谱进行改进, 设法去掉低能部分, 而保留较高能量的X射线, 滤过板可起这样的作用。使用滤过板时应注意: ①不同X射线能量范围用不同的滤过板, 140 kV以下的用铝, 140 kV以上的用铜或铜加铝或复合滤过。②同一管电压的X射线, 滤过板不同, 所得X射线半价层也不同。③使用复合滤过板时要注意放置的次序, 沿射线方向, 应先放原子序数大的, 后放原子序数小的。这样放置的主要目的是为了滤掉滤板本身产生的特征谱线, 同时也达到滤掉低能部分的目的。④从理论上讲, 滤过越多, 谱线分布对治疗越好, 但过多的滤过会使强度大大下降, 要综合考虑^[1]。

(5) X射线深部治疗机由于其百分深度剂量低、能量低、易于散射、剂量分部差等缺点, 现逐步被加速器的电子线取代。