电子束全身照射(TotalSkin Electron Irradiation, TSEI)在临床上主要用于治疗皮肤浅表恶性肿瘤, 如蕈样霉菌病等^[1]。采用的照射技术有双机架角多野照射, 旋转机架弧形照射, 患者旋转照射, 单野远距离照射等。本次测量将采用AAPM23号报告推荐的, 由斯坦福大学医学院创立的双机架六野照射技术。由于电子线全身照射治疗距离远大于常规照射采用的源皮距100cm, 且旋转机架多野照射, 因此必须单独实测剂量参数, 如百分深度量、射野内剂量均匀性等。

1 材料和方法 1.1 照射条件

测量在VARIAN23EX加速器6MeV电子束的高剂量率(1000MU/min)模式下进行。准直器0°, 无限光筒, 等中心处射野大小为34cm×34cm, 有机玻璃散射屏尺寸为200cm ×100cm×0.5cm, 置于测量平面前20cm处。

1.2 剂量测量设备

PTW UNIDOS剂量仪, PTW0.6cc指形电离室, PTW Markus23343平行板电离室, WELLHOFER片状固体水模, 四川大学仿真人体体模, GAFCHROMICEBT免冲洗胶片, RIT113胶片分析系统, BR2000系列热释光剂量测量系统。

1.3 剂量学参数测量方法 1.3.1 双机架角度的确定

在AAPM23号报告中要求在治疗平面, 160cm×60cm的范围内, 垂直方向剂量均匀度不超过± 8%, 水平方向剂量均匀度不超过±4%。根据本单位加速器和机房的实际情况, 单一照射野无法到达此要求, 因此机架角必须在水平方向上下各旋转一定角度, 两个射野叠加起来形成满足临床需要的照射野。具体机架角度可以采用理论计算^[2]和实测的方法来确定。我们将TLD元件和胶片同时置于治疗平面的长轴和短轴方向离中心不同距离的位置, 分别测量机架沿水平方向旋转±10°至±20°时的剂量分布。根据结果选择均匀性最好的角度。

1.3.2 测量实际治疗条件下的百分深度曲线和X射线污染

百分深度曲线的测量采用平行板电离室和胶片同时进行。据相关文献中^[3]的数据得知, 机架处于水平位置时单野照射所测量得到的PDD与双机架角单野照射所测的PDD数据基本没有区别, 因此我们使用平行板电离室测量单野时的PDD曲线, 用胶片测量双机架单野照射和双机架6野照射的PDD曲线。将平行板电离室垂直放置于固体水模中, 固体水表面固定源皮距400cm, 通过改变深度测量出0.1cm至2.0cm深度的电离量得到PDD曲线。将EBT胶片置于固体水所在野的中心层面, 分别测量双机架单野照射和双机架6野照射的PDD曲线。胶片通过RIT113系统处理后得出所需参数。相关参数计算公式^[4]:

(1)

(2)

(3)

其中, R_p为电子束的射程, R₅₀为半峰值深度。

双机架单野下使用电离室在模体中测量X射线污染, 计算公式为:

(4)

其中D₁₀为模体中10cm深度的剂量, D_max为最大剂量点剂量。

1.3.3 实际照射条件下绝对剂量的校准和累积因子的确定

选择电子束6MeV, 剂量率1 000MU/min, SSD100cm, dmax处用平行板电离室校准100MU=100cGy。再换至实际照射条件, 即将体模置于治疗位置, 在深度0.6cm处测量绝对剂量。公式为:

(5)

其中, D_w (P_eff)为某深度的吸收剂量, M_u为剂量仪读数, N_D为电离室空气吸收剂量校准因子, (S_{w, air})为水与空气的阻止本领比值, P_u为总的扰动因子^[5]。需要注意的是, 由于在治疗平面上电子束的实际能量会发生变化, 因此在实际照射条件下测量时, 式中各因子应按实际能量计算。在仿真体模上选取肩、胸、腹、大腿平面, 将热释光剂量计分别贴于这几个层面的表面, 按照实际条件进行双机架6野照射, 测定剂量累积因子MF (Multi plication Factor)^[6], 计算公式:

(6)

2 结果 2.1 双机架角度及照射野剂量均匀性

通过多组角度测量, 我们确定了在源皮距400cm的条件下, 机架角采用270°±16°的方式可以在治疗平面中心轴垂直方向±100cm的范围内得到±5%的剂量分布, 完全满足治疗的需要, 见图 1、图 2。

2.2 百分深度剂量分布

使用平行板电离室在单野情况下测得6MeV电子线在治疗平面的实际剂量参数, 模体表面平均剂量为3.26MeV, 最大剂量深度0.6cm, 见表 1。图 3可以看到, 在有散射屏的情况下, 表面剂量明显提高, 从60%到84%, 剂量最大深度从1.2 cm提高到了0.6cm, 80%剂量深度提高至1.10cm。单机架角单野和双机架角单野条件下的PDD分布基本一致, 见图 4。但是双机架6野的PDD分布较其他条件下PDD曲线有较大区别, 最大剂量在模体表面, 这与常规PDD分布有很大不同, 临床剂量计算应特别注意见图 5。使用电离室在模体中测量得到X射线污染为1.8%。

2.3 绝对剂量的校准和累积因子

用电子线平行板电离室在常规标准条件下的高剂量率(1 000MU/min)模式下校准6MeV电子束, 1 000MU=1 000cGy。在实际治疗条件下, 将源皮距延长至400cm, 在治疗平面射束中心点测得的绝对剂量为48.8 cGy。热释光测得的仿真体模肩、胸、腹、大腿平面表面累积因子分别为3.12、3.05、2.92、3.11, 取平均值MF=3.05。在患者治疗时根据临床要求选取了腹部、腋窝等9个测量点, 采用热释光元件进行了实时监测, 表 2给出了测量结果。

3 讨论

电子束全身照射没有固定的剂量学参数可以直接利用, 必须根据各单位机房和加速器的实际情况进行测量和设置。其中最重要的一点就是要找到合适的治疗距离和均匀剂量场, 且保证患者全身要在包括在此剂量场中。测量中发现当源皮距增加后, 由于电子束的散射和扩散作用, 单野射野均匀性变差, 射野边界不明显, 与灯光野出现分离。经多组数据测试比较, 治疗平面选择400cm的距离, 机架角270°±16°的情况下得到符合要求的剂量场。但是从相关文献报道^[7]和照射中检测的情况来看, 患者体表实际剂量分布均匀性要超过±10%, 特别是足底、大腿内侧、会阴等特定区域剂量很小, 这就要求临床上考虑是否需要局部补量。同时, 在远距离大射野的条件下, 剂量的衰减并不遵循距离平方反比定律, 必须以实测数据为依据来确定处方剂量。

实际测量时仅测量单野条件下的百分深度剂量是不够的, 特别双机架6野照射的百分深度和单野形成的百分深度很不一样, 前者没有单野照射时的剂量坪区, 最大深度剂量几乎就在模体表面^[8]。这是由于6野百分深度量主要来自对中心轴横截面垂直照射野和相邻两野的贡献。因此计算机器量时不能采用单野百分深度剂量参数来选择治疗深度和相应得百分深度量。对于X射线污染不能忽视, 是在单野条件下我们测量的污染是1.8%, 但从一些相关研究中^[9]可看到实际照射条件下患者体中线产生的X射线污染大约是单野的2倍, 因此做好对患者重要器官的防护是必要的。通常情况下剂量累积因子MF是在模体表面测量的, 有文献报道^[10]MF随深度的改变会有所不同, 这需要根据临床需要测量合适深度的MF因子。

另外, 由于电子线剂量的复杂性, 很难仅采用单一仪器设备就能完成测量任务, 实际中需要指形电离室、平行板电离室、多通道半导体电离室、胶片、热释光等相互配合, 根据实际情况选用方可测得最佳结果。总之, 电子线全身照射技术需要以AAPM23号报告等为参考, 各单位根据自身条件对剂量学特性进行调整和实际测量, 就能保证临床治疗准确有效的执行。