在大的放射治疗中心, 接受放射治疗的患者中, 约15%左右的患者在治疗过程中要应用高能电子束。临床应用时, 由于患者治疗部位皮肤表面的弯曲, 或由于摆位条件的限制, 致使电子束限光筒的端面不能很好平行和接触于皮肤表面, 引起空气间隙和形成电束的斜入射, 导致电子束输出剂量改变、等剂量分布曲线的畸变, 影响患者的疗效。这里谈一谈空气间隙对电子束吸收剂量的影响。

1 材料与方法 1.1 西门子MEVATRON

Ⅻ医用电子直线加速器, X射线能量为8MV, 电子线能量为5MeV, 8MeV, 11MeV。电子束限光筒尺寸分别为20cm ×20cm, 15cm×15cm, 10cm ×10cm, 5cm ×5cm。

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 ~ 110kPa, 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 电离室剂量仪

RT-100剂量仪, 电离室剂量仪必须经计量检定机构检定合格。剂量仪的电离室性能应符合有关规定的要求。

1.2.3 模体

测量时, 所用模体为水模体, 容积不小于30cm × 30cm ×30cm。

1.2.4 其他剂量器具

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

1.3 测量方法

(1) 电离室的有效测量点在射线束轴上距水模表面的深度为校准深度, 电子线5MeV、8MeV的校准深度为1cm; 11MeV为2cm。

(2) 使电离室的轴与射线轴垂直, 对不同规格的限光筒分别在各个电子束能量的校准深度处对不同空气间隙下的水的吸收剂量分别测量, 从临床出发, 空气间隙的测试距离分别为1cm, 2cm, 3cm, 4cm, 5cm。

(3) 测量水模体温度T =27.5 ℃, 环境大气压P =100.1 kPa。

(4) 开机出射线, 从剂量仪表上读取3~ 5个读数, 得出平均读数。

(5) 有效测量点处的水的吸收剂量: D_(W)(Gy)为: D_(W) (P_eff)=M·N_x·(W/e) ·K_att·K_M·S_{W, AIR}·P_U·P_CEL

式中M为标准剂量仪的平均读数, 单位为C/kg(库仑/千克)。N_x为电离室照射量校正因子, RT-100剂量仪为0.964。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, 33.97J/C。K_att为校准电离室时, 电离室室壁及平衡帽对校准辐射的吸收和散射的修正, RT-100剂量仪为0.99。K_M电离室室壁及平衡帽的材料对校准辐射空气等效不充分而引起的修正, 对于RT-100剂量仪为0.99。S_{W, AIR}为校准深度水对空气的平均阻止本领比, RT-100剂量仪5MeV, 8MeV, 11M eV分别为1.097, 1.031, 1.027。Pu为扰动修正因子, RT-100剂量仪, 5MeV, 8MeV, 11MeV分别为0.951, 0.967, 0.970。P_CEL为中心电极影响, 其数值取1。

3 讨论

(1) 作为一种局部治疗手段, 放射治疗的目的在于通过提高靶区剂量和或减少靶区周围正常组织放射损伤来不断提高肿瘤的局部控制率, 以进一步提高生存率和或改善生存质量。准确地测定在放射治疗中授予患者多少剂量是放射治疗患者生存质量的基本保证, 所以必须考虑各种因素对患者受到的剂量的影响, 根据实际的临床使用条件具体测量。

(2) IAEA TRS-277号报告《光子和电子束吸收剂量测量的国际实用准则》建议, 电子束在水模体表面的平均能量小于5MeV, 用平行板电离室; 大于等于5MeV而小于10MeV, 用平行板电离室或圆柱形电离室; ¨ E0大于等于10MeV, 用圆柱形电离室; 对于电子线能量为5MeV, 8MeV, 11MeV的加速器, 选用圆柱形电离室。

(3) IAEA TRS-277号报告:对于电子线, 电离室测量有效点位于电离室几何中心向射线入射方向前移0.5r, r为电离室空腔内半径; RT-100剂量仪空腔内半径r为0.315cm, 0.5r =0.16cm。按准则要求, 要把电离室测量有效点置于校准深度, 对于5MeV, 8MeV, 电离室几何中心置于水下1.16cm处; 11Mev电子线电离室几何中心置于水下2.16cm处。

(4) 平行入射的宽束电子可以理解为由许多的笔形束组成。由于摆位条件或病人治疗部位皮肤表面的弯曲的限制, 造成电子束的斜入射, 当宽束电子束斜入射到患者表面时, 表浅深度的各点会接受相邻笔形束较多的侧向散射; 而随着深度的增加, 由于笔形束的横向展宽侧向散射强度减小, 使深部各点只接受较少的侧向散射, 造成了电子束剂量在表浅部位的增加和较深部位的减少。同时因斜入射, 增加了电子束限光筒端面与患者皮肤表面的空气间隙, 由于平方反比规律引起的射线束的扩散作用, 使所有深度的剂量都减小。因此斜入射对百分深度剂量的影响, 缘于电子束侧向散射效应和距离平方反比造成的线束扩散效应的双重作用的结果, 可用电子束斜入射校正因子(射线束垂直入射与斜入射的剂量比值)进行修正^[1]。

(5) 限光筒与患者皮肤表面的空气间隙, 即源皮距的改变, 对电子束输出剂量的影响, 低能量、小照射野时较大, 高能量、大照射野时较小。当空气间隙增加时, 表面剂量降低, 最大剂量深度变深, 剂量梯度变陡, X射线污染略有增加, 而且高能电子束较低能电子束变化显著。造成这一现象的主要原因, 是由于电子束有效源皮距的影响和电子束的散射特性。由于电子束的射野剂量学的基本特点, 临床应用中, 照射时应尽量保持射野中心轴垂直于入射表面, 并保持限光筒端面至皮肤的正确距离, 以保证电子束射野在皮肤表面的半影最小。否则要根据实际的临床使用条件, 具体测量有关参数的变化, 为治疗计划设计及剂量修正提供依据。