随着电子技术和医学科学技术的发展, 直线加速器越来越多地应用于肿瘤患者的治疗, 而且放疗技术也已进入了精确治疗时代, 调强适形和影像引导等多种技术已发挥重要作用, 放射治疗正向高精度、高剂量、高疗效和低损伤的现代化放射治疗模式发展^[1], 使得治疗患者的局部控制率提高和并发症降低, 患者在接受放疗的同时, 不可避免地受到射野外散射线的低剂量辐射, 作者拟通过测量放疗射野外低剂量辐射场, 建立放疗射野外低剂量辐射场的模型, 以备放疗患者在接受放疗时予以辐射防护角度的考量和评估。

目前, 大多医院利用直线加速器产生的X射线和电子线进行肿瘤的治疗, 而且主要使用6~8MV的X射线用于现代的调强适形放疗等精确治疗技术。由于小于10MV的X射线, 其能量低于核反应阈^[2], 仅有2H和13C的核反应阈低于8MeV^[3], 放疗过程中产生的中子辐射较少, 故患者所接受的射野外低剂量辐射主要是瞬时辐射的次级散射线^[4], 来自机头和治疗床等各部件, 方向不一, 本研究使用的是加速器产生的6MV-X射线, 使用的剂量仪为适合于测量大于25keV的光子和超过1MeV的β射线的451P型环境监测仪, 其精度在读数的5%以内。

1 材料与方法 1.1 直线加速器与剂量测量仪

直线加速器放射治疗机房, 机器型号为ELEKTA PRECISE和ELEKTA SYNERGY, 射束为6 MeV-X射线。剂量仪为451P环境剂量巡测仪, 适用于超过1MeV的β射线和超过25KeV的光子, 精度在读数的5%以内。

1.2 剂量测量方法

利用451P剂量仪, 测量体外放射治疗的射野外辐射场的剂量分布:测量范围相当于患者接受放射治疗时, 身体到达的范围即等中心平面上GT方向和侧向上的标准射野10cm × 10cm时, 射野外离等中心点20cm到100cm范围的散射线剂量; 测量不同射野状态下即10cm × 10cm、20cm × 20cm、30cm × 30cm和40cm × 40cm, 射野外等中心平面上离等中心点100cm处的散射线剂量; 测量标准射野10cm × 10cm时, 不同MU数即10MU、50MU、80MU和100MU的射野外等中心平面上离等中心点100cm处的剂量, 测量同一厂家不同机房标准射野10cm × 10cm条件下离等中心平面上离等中心点50cm、100cm、120cm和150cm处的散射线剂量, 加速器剂量校准系数为1.001, 1MU=1.001cGy, 约等于1cGy。

2 结果 2.1 射野外散射线剂量分布

在加速器治疗条件下, 测量等中心平面上, 射野为10cm × 10cm时, GT方向从射野外离等中心点20cm到100cm范围的剂量分布, 出束100MU, 分别测量五次, 测量时间选在加速器不同工作之后, 并做记录, 然后再测量等中心平面上侧向射野外离等中心点20cm到100cm范围的剂量分布, 出束100MU, 分别测量五次并做记录, 见表 1, 表 1中数据为通过SAS统计软件处理的测量均值和标准差, 单位为μSv。

表中数据通过SAS系统处理, 共有三组, 两两之间进行样本均数的t检验分析, 右侧向组和GT方向组间的P值为0.8847, P > 0.05, 无统计学意义, 说明GT方向和右侧向的散射线剂量分布没有显著区别; GT方向组和左侧向组间的P值为0.9291, P > 0.05, 无统计学意义, 说明GT方向和左侧向的散射线剂量分布没有显著区别; 右侧向组和左侧向组间的P值为0.9553, P> 0.05, 无统计学意义, 说明左侧向和右侧向的散射线剂量分布没有显著区别。表中显示, 10 cm × 10cm标准射野在治疗条件下射野周围剂量分布为:70cm范围内, 相对均匀, 从80cm, 开始缓慢降低。

2.2 射野大小与射野外散射线剂量

在加速器治疗条件下, 测量等中心平面上GT方向射野外离等中心点100cm处的不同射野时的剂量, 射野大小从10cm × 10cm到40 cm × 40cm, 出束100MU, 分别测量五次并做记录, 然后再测量等中心平面上侧向射野外离等中心点100cm处的不同射野时的剂量, 射野大小从10cm × 10cm、20cm × 20cm、30cm × 30cm和40cm × 40cm, 出束100MU, 分别测量五次并做记录, 见表 2, 表 2中数据为通过SAS统计软件处理的测量均值和标准差, 单位为μSv。

表 2显示两个方向上散射线剂量均随射野增大而增加, 数据通过SAS统计系统处理, 两样本均数的t检验分析, P值为0.99004, P > 0.05, 无统计学意义, 说明GT方向和侧向的散射线剂量均随射野大小变化情况基本一致。

2.3 加速器MU数与散射线剂量

在加速器治疗条件下, 射野为10cm × 10cm时, 测量等中心平面上GT方向从离等中心点20cm到100cm范围的剂量分布, 分别出束10MU、50MU、80MU和100MU, 测量GT方向、左右侧三个方向不同距离时的剂量, 分别测量五次, 测量时间选不同时段机器空余时间, 数据见表 3。表 3中数据为通过SAS统计软件处理的测量均值和标准差, 单位为μSv。

表 3数据显示, 出束的MU数增加, 射野外不同距离处散射线剂量均增加。

2.4 不同加速器间的散射线剂量比较

分别测量同一厂家生产的Synergy和Precise加速器散射线, Synergy机房面积为7.2m × 7.4m, Precise机房面积为6.4 m × 6.6m。在加速器治疗条件下, 测量等中心平面上GT方向从离等中心点50cm、100cm、120cm和150cm处的标准射野射野为10cm × 10cm时的剂量, 出束100MU, 每一观测点测量五次并做记录, 见表 4, 表 4中数据为多次测量值通过SAS统计软件处理的均值和标准差, 单位为μSv。

表 4数据通过SAS统计系统处理, P值为0.9208, P > 0.05, 无统计学意义, 说明两台同一厂家生产的加速器之间射野外散射线剂量分布无显著性差异。从表中数据看, 机房略小者, 较远处的散射线略多, 但不明显。

3 讨论

用直线加速器6MV-X射线治疗肿瘤时, 射野外存在散射线, 主要为次级光子和电子线。在等中心平面一定的范围内, 存在一个较为均匀的低剂量辐射场, 70cm以内射野外低剂量辐射场的剂量变化不大, 有文献报道, 用Farmer指型电离室剂量仪测量射野外散射线剂量, 结果20cm到70cm范围内变化不大^[1], 理解为加速器机头和治疗床等部件, 受到高能射线照射后产生的次级射线所致; 等中心平面80cm以远空间, 由于次级射线强度随距离增加而逐渐降低和能量减弱等原因, 虽然有机房内其他物体的散射贡献, 但总的散射效应是辐射剂量开始下降; 加速器出束越多, 散射线剂量越大, 射野增大时, 源射线增加, 产生的散射线也增加; 加速器治疗机房足够大时, 有足够大的散射空间, 同一厂家生产的加速器, 结构大致一致, 产生的散射线的几率也一致, 其射野外的散射线剂量场差别不大。本研究使用的是6MV-X射线, 主要考虑散射光子和次级电子线, 对于更高能量的射线, 要考虑其中子辐射和感生放射性的分布和衰减特点。

放射治疗正向高精度、高剂量、高疗效和低损伤的现代化放射治疗模式发展^[5], 由于放疗射野外低剂量辐射场的存在, 患者在接受治疗时, 躯干正好处在一个相对均匀的低剂量辐射场中, 由于靶区的高剂量需要更高的加速器MU数, 患者所受的低剂量辐射势必增加, 如果用更高能量的X射线, 大于10MV的X射线, 更要考虑中子辐射的剂量, 有文献报道, 感生性放射线在停机后3min仍高于本底辐射^[6], 对于接受根治性放疗的年轻患者, 其敏感部位如性腺、晶体等器官, 虽未接受到影响其功能的剂量, 也应考虑其低剂量辐射远期效应。有文献报道, 患者全身受到0~250cGy照射, 诱发恶性肿瘤的几率与剂量大小成线性^[7]。射野外低剂量辐射场模型有助于肿瘤放疗医生制定肿瘤计划时, 对患者从防护角度提供参考。