放射肿瘤学是现代医学的重要组成部分。放射治疗是肿瘤治疗所不可或缺的重要手段[1]。凡需要放射治疗者, 不仅应对症采用合适的放射治疗, 而且必须力求施以最佳质量的放射治疗, 从而不断追求高精度、高疗效和低副作用。为此, 放射治疗的质量保证和质量控制越来越引起普遍关注[2]。
放射治疗的质量保证是提高放射治疗水平的关键,它内涵 十分丰富,涉及许多方面工作[3],除了放射肿瘤学界自身以外, 有关各界对放射治疗的质量保证均予以高度重视。国际原子 能机构(IAEA)、世界卫生组织(WHO)、国际放射防护委员会(ICRP)、国际辐射单位与测量委员会(ICRU)等国际组织先后发 表一系列与放疗质量保证有关的技术报告,有力推动世界各国 开展放疗质量保证工作。
我国卫生部于1995年发布《放射治疗卫生防护与质量保 证管理规定》。全国卫生标准技术委员会放射卫生防护标准专 业委员会在逐步建立和健全我国医用辐射防护标准体系中,先 后研制出一系列同放射治疗卫生防护与质量保证密切相关的 国家标准及行业标准。这些法规标准的认真贯彻实施是加强 放射治疗质量保证的重要基础。
1 放射治疗的质量保证与医用辐射防护伦琴于1895年11月发现X射线后数月就首先在医学上 开始应用。正如《简明不列颠百科全书》所记载,"这一发现宣 布现代物理学时代的到来,使医学发生了革命。"本世纪初已形 成放射学(Radiology)这门新学科。后进一步细分为X射线诊 断学(亦保留放射学的习惯名称)和放射治疗学。随着良性疾 病的放射治疗被逐渐淘汰,放射治疗主要用于攻克恶性肿瘤, 放射治疗学现称放射肿瘤学(Radiation Oncology)。加速器的问 世开始了人工制备放射性核素,随后放射性核素示踪方法应用 于人体脏器显像和功能测定等。于是核技术与医学相结合又 产生了核医学(Nuclear Medicine)。
X射线诊断学、核医学和放射肿瘤学等电离辐射的医学应 用(简称医用辐射)蓬勃发展,已成为现代医学的重要组成部 分。并且医用辐射是电离辐射在各行各业应用中历史最久、普 及最广、影响最大的领域[4]。据查1896年10月就记载有放射 治疗。一个世纪多来,医用辐射为人类的防病治病带来巨大利 益。与此同时,如何有效地趋利避害,尽量避免或减少医用辐 射可能产生的潜在辐射危害则日益引起社会各界的强烈关注。于是专门研究放射损伤预防与治疗的放射医学(亦称辐射防护 学)应运而生。放射医学是为电离辐射在各行各业广泛应用保 驾护航的学科。电离辐射应用及其防护首先必须解决电离辐 射的计量问题。1925年第一届国际放射学大会(ICR)就成立 了"国际X射线单位委员会",即后来"国际辐射单位与测量委 员会(ICRU)"的前身。1928年第二届国际放射学大会又成立 了第一届大会上已经酝酿的"国际X射线与镭防护委员会", 即后来"国际放射防护委员会(ICRP)"的前身。关于辐射量与 单位,以及辐射量的测量与应用,世界各国均以ICRU技术报 告为指南;而有关电离辐射防护则都以ICRP技术报告为依据。
放射学、核医学、放射肿瘤学以及新兴的介入放射学,均借 助各种电离辐射技术来更好地进行疾病的诊断与治疗。人类 社会接受伴有一定危险的电离辐射的条件是必须利大于弊。因此首要的是确保获得医疗利益,同时又要对那些可能带来的 辐射危害加以有效控制和防止。可见搞好医用辐射防护必将 促进医用辐射事业更好发展。医用辐射防护既要致力于医学 放射工作人员所受职业照射的防护,更要重视广大受检者与患 者所受医疗照射的防护[5],并要注意医用辐射工作场所周围环 境的安全以顾及公众照射的防护。
随着放射物理学、放射生物学、影像医学、肿瘤学和计算机科学技术的不断发展, 放射肿瘤学取得了长足的进步。放射治疗设备和一系列放射治疗辅助设备的不断更新, 为肿瘤放射治疗技术的不断发展创造了良好条件。在这种情况下, 进一步深入开展放射治疗的质量保证, 则是提高放疗水平, 不断追求高精度、高疗效和低副作用的根本措施。而高精度、高疗效和低副作用都是放射治疗的质量保证与辐射防护的共同目标。实际上放射治疗的质量保证就是从根本上改善放疗患者的防护。
各种放射治疗施予患者的辐射剂量比X射线诊断和临床核医学所致受检者与患者辐射剂量大很多(高几个数量级), 因此放射治疗的辐射防护与质量保证二者之间关系更为密切。往往放射治疗辐射防护法规标准及技术报告均包容了有关质量保证问题。
放射治疗的质量保证包括各种有关放射治疗的设备、部件和设施的质量控制[3], 以及整个放射治疗全过程各个环节的质量管理。放射治疗的质量保证就是通过一系列系统的相关活动, 确保各种放疗设备的性能处于最佳状态运行, 并保证从治疗计划设计、验证到临床实施所有环节的操作达到最佳质量, 从而在可合理达到的最佳精度范围内准确施予靶区对症治疗所需的辐射剂量, 并尽最大限度减少周围正常组织的照射。可见提高放疗质量与保护患者是一脉相承的, 因此放射治疗的质量保证与辐射防护密不可分。
2 国际基本安全标准突出强调医疗照射的质量保证国际原子能机构(IAEA)是联合国系统内一个独立的政府间组织(我国政府于1984年加入)。IAEA以加速和扩大原子能对世界和平、健康及繁荣的贡献为宗旨, 它十分重视电离辐射的医学应用及其辐射防护。先后发表多份与放射治疗质量保证有关的技术报告。IAEA特别致力于加强辐射防护的国际间协调, 通过联合有关国际组织, 以IAEA安全丛书发表基本安全标准来推动各国辐射防护事业, 从而促进原子能的和平利用。在1991年ICRP第60号出版物提出新基本建议书之后[6], IAEA立即着手进行1982年版9号安全丛书的彻底修订。经数年努力, IAEA、WHO等6个国际机构联合制定出《国际电离辐射防护与辐射源安全基本安全标准》(简称IBSS), 被誉为是国际间辐射防护领域空前大协作的产物。IBSS于1996年以IAEA安全丛书第115号正式出版。它集中反映了辐射防护领域的新进展[7]。其中很突出的一点是前所未有地重视医疗照射的防护。这是因为医用辐射广泛普及, 受检者与患者所受的医疗照射是最大的人为电离辐射照射来源, 所以必须加强对医疗照射的控制。IBSS明确规定医疗照射许可证持有者必须承担保证患者防护与安全的职责, 同时有关医师、技术人员及设备供方等各有自已相应的责任。IBSS强调医疗照射的质量保证与辐射防护最优化目标是一致的。对肿瘤放射治疗, 不仅必须制定全面的质量保证大纲, 而且要定期检查评审。IBSS对放射治疗设备、放射治疗的操作实施、临床剂量学工作以及剂量校准和记录等均提出具体要求。在国际辐射防护基本标准中具体地强调开展放射治疗的质量保证, 足以说明放射治疗的质量保证已经越来越引起有关各界的强烈关注[8]。
3 IAEA关于放射治疗剂量测定的实用准则IAEA和WHO非常重视医用辐射的广泛普及和质量保证。在放射治疗的质量保证中, 给准剂量是很关键的要素。并且力求不同医院、不同地区、不同国家要有一致性和可比性。国际间的协调是放疗质量保证的鲜明特点。为此IAEA和WHO发表有关技术报告, 为各国放疗辐射剂量提供便于统一规范的实用准则。同时IAEA和WHO还不断支持世界各国建立剂量校准的标准剂量学实验室网。目前有13个国家建有初级标准剂量学实验室(PSDL), 纳入国际计量局的计量体系。进而又不断扩大建立次级标准剂量学实验室(SSDL), 以使辐射剂量校准传递体系延伸到用户的场所辐射剂量监测。在入网56个国家70多个实验室中, 我国计量科学研究院是PSDL, 我国10多个SSDL中有卫生部工业卫生实验所等4个SSDL是IAEA和WHO的SSDL网成员。这个网不时进行的各种TLD比对是放疗质量保证中易于操作的重要措施[9]。
目前普及用于放射治疗的辐射类型主要是光子和电子束。因此统一光子和电子束吸收剂量测定程序, 以力求放疗剂量的准确度在各国、各地区均能达到可以接受的水平是至关重要的。所以IAEA第277号和第381号技术报告对放疗质量保证很有价值。
3.1IAEA第277号技术报告《光子和电子束吸收剂量的测定-国际实用准则》第一版发行于1987年, 1997年更新为第二版。277号报告推荐使用圆柱形空腔电离室测量低能X射线(10~100kV)、中能X射线(100~300kV)、高能X射线和10MeV电子束的吸收剂量; 对5~10MeV电子束建议使用平行板电离室或者圆柱形空腔电离室; 而对5MeV以下电子束必须使用平行板电离室。
经过10年实践, 对高能光子和电子束, IAEA报告提供的实用准则是可行的。但对中能X射线, 277号原报告给出的扰动校正因子(Perturbation correction factor) Pu数值偏高, 1997年第二版更新了Pu值。同时对低能X射线补充了水与空气质能系数比值数据, 列表给出X射线管电压50kV至280kV之间, 射线束半值层同水中不同深度处水与空气质能吸收系数比(μen/ρ)水, 空气之间的关系。此外, 新版报告在电离室有效中心的位置等方面也有相应改变。充实了有关数据, 进一步完善了吸收剂量测量方法[10]。
X射线治疗机、钴(铯)治疗机和医用电子加速器各自产生的光子或电子束, 依其不同能量范围可分别进行水模体中剂量测定。
● 对高能光子和电子束, 水模体中电离室测量有效点Pe深度处的吸收剂量Dw (Pe)为:
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式中Nd为电离室空气吸收剂量因子; Nk为电离室剂量仪的空气比释动能校准因子; g为次级电子轫致辐射能量的份额; Ka为仪器校准时电离室物质对光子减弱的校正因子; Km为仪器校准时电离室物质的非空气等效校正因子; M为经环境大气温度及气压修订后的仪器读数; S水, 空气为水与空气阻止本领比; Pu为扰动校正因子, 校正电离室物质非水物质的等效性。
● 对中能X射线(100~300kV), 水模体中吸收剂量Dw为:
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式中M、Nk、Pu含义同上式; Ku为水模体中X射线能谱变化校正因子; (μen/ρ)水, 空气为水与空气质能吸收系数比。
● 对低能X射线(10~100kV), 水模体表面吸收剂量Dw为:
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式中B为水模体表面反散射因子; 其他符号含义同前。
上述各式中Nk为剂量仪空气比释动能校准因子, 如量值传递用照射量校准因子要注意进一步换算。
3.2IAEA第381号技术报告《高能电子和光子束测量中平行板电离室的使用-剂量测定的国际实用准则》发表于1997年。381号报告是277号报告的扩展。它推荐使用平行板电离室进行电子束测量, 特别是10MeV以下电子束吸收剂量的绝对测量, 以及电子束、光子束的相对剂量测量。
相对与圆柱形而言, 平行板电离室用于电子束测量时, 使得测量有效点位于其空腔前表面的几何中心, 方便于实际应用。尤其在浅深度累积区的非平衡条件下更有优点。
IAEA第381号技术报告推荐了平行板电离室的四种校准方法, 即电子束法、钴-60模体法、钴-60空气法和水吸收剂量标准直接校准法。通过校准得出平行板电离室的空气吸收剂量因子ND IAEA第381号技术报告为得出ND给出了许多有关参数可供查用。报告详细介绍了在参考条件下电子束吸收剂量的测定方法(即绝对剂量测量), 以及在非参考条件下电子束吸收剂量的相对测量[11]。推广应用IAEA这两个技术报告将统一规范光子与电子束吸收剂量的测定, 切实推动放射治疗的质量保证。
4 ICRP与放射治疗有关的技术报告已有71年历史的国际放射防护委员会(ICRP)是研究电离辐射防护的权威国际组织。它与国际辐射单位与测量委员会(ICRU)、世界卫生组织(WHO)、国际原子能机构(IAEA)、联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)、国际电工委员会(IEC)等均有密切关系。ICRP发表的技术报告是各国公认具有权威性的制定放射防护标准法规和指导防护实践的重要依据。ICRP自1959年起以连续顺序编号发表其技术报告, 迄今已有80号出版物。这些出版物均有一定时效, 新出版物取代观点过时的报告。ICRP是国际放射学大会酝酿成立的, 由其宗旨以及它与放射学界的历史渊源所决定, ICRP十分重视为放射治疗[12]、X射线诊断和核医学的放射防护提供详细的指南。其第3专门委员会即医学防护委员会。迄今有效的ICRP编号出版物中有15份与放射治疗有关, 并且涉及放射治疗的质量保证。
在ICRP辐射防护体系三个阶段发展进程中, 对医疗照射防护越来越重视。而医疗照射防护与质量保证是紧密关连的。ICRP关于医疗照射防护基本观点归纳于表 1所示。
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表 1 ICRP 关于医疗照射防护的基本观点 |
自1991年ICRP第60号出版物发表后, ICRP陆续按新基本建议书精神更新专题出版物。第73号出版物就是把ICRP新防护体系应用于医用辐射实践(包括放射治疗)。体现了医用辐射防护的新观点, 并且内容比较全面。第74号出版物是与ICRU联合起草的(用于取代ICRP第51号出版物)。74号出版物依据新基本建议书建立由基本辐射量和实用量到新的防护量之间的转换, 提供了很有应用价值的各种外照射条件下随辐射能量变化的换算系数。第75号出版物(取代35号出版物)是放射工作人员辐射监测的新指南。这些对放射治疗是普遍适用的。而第44号出版物是专门论述放射治疗中患者的防护, 包括放射治疗的质量保证。44号出版物发表于1985年, 至今依然有效。第64号出版物述及防范事故性医疗照射。41、49、58、59、79五本出版物都是涉及电离辐射生物效应的。由于放射生物效应是肿瘤放射治疗的基础, 所以这五本出版物是提高放射治疗质量并改善患者防护的颇有价值的技术报告。
5 ICRU与放射治疗质量保证有关的技术报告国际辐射单位与测量委员会(ICRU)是专门研究推荐各领域应用的电离辐射量与单位的权威组织。同时ICRU对临床放射学和放射生物学中测量与应用有关辐射量的恰当方法, 以及应用这些方法时为确保一致性所需要的物理学参数等提出国际上可接受的技术报告。ICRU有些工作是与ICRP密切合作进行的。ICRU的技术报告也是顺序连续编号出版, 并且不断更新过时的报告。ICRU致力于搜集、评价、推荐与辐射剂量学和辐射测量有关的最新数据及资料。其中一些技术报告是放射治疗质量保证重要的参考文献。迄今仍有效的有关技术报告有以下18份。
5.1 ICRU 10b号报告《照射的物理学问题》(1964) 5.2 ICRU 23号报告《体模中单束X或γ射线照射的吸收剂量的测量》(1973) 5.3 ICRU 24号报告《放射治疗中受X或γ射线束照射的患者吸收剂量的测量》(1976) 5.4 ICRU 26号报告《生物学和医学中的中子剂量学》(1977) 5.5 ICRU 27号报告《国际中子剂量测定的相互比较》(1978) 5.6 ICRU 28号报告《高能粒子相互作用与辐射剂量学的基本问题》(1978) 5.7 ICRU 38号报告《报告妇科腔内治疗的剂量与体积规范》(1985) 5.8 ICRU 42号报告《计算机在高能光子和电子外照射束放射治疗中的应用》(1987) 5.9 ICRU 45号报告《临床中子剂量学-第1部分:患者受快中子外照射束治疗时吸收剂量的测量》(1989) 5.10 ICRU 46号报告《光子、电子、质子和中子对躯体组织的相互作用数据》(1992) 5.11 ICRU 48号报告《在治疗、诊断和防护领域的人体模型和计算模型》(1992) 5.12 ICRU 50号报告《光子束治疗的处方、记录和报告》 (1993) 5.13 ICRU 51号报告《辐射防护剂量学的量与单位》(1993) 5.14 ICRU 54号报告《影像医学-影像质量评价》(1995) 5.15 ICRU 57号报告《外照射放射防护中使用的换算系数》 (1998) 5.16 ICRU 58号报告《报告组织间治疗的剂量与体积规范》 (1997) 5.17 ICRU 59号报告《临床质子剂量学-第1部分:束流, 束输出量和吸收剂量的测量》(1998) 5.18 ICRU 60号报告《电离辐射的基本量和单位》(1998)上述18份ICRU技术报告中, 第51号报告和第60号报告是更新33号报告的, 反映了辐射量及其单位的最新观点, 属通用技术报告[13]。其他16份报告均专门涉及放射治疗。例如ICRU 50号报告是放射治疗界十分关注的[14]。而ICRU 14号报告《最大光子能量0.6至50MeV之间的X和γ射线的辐射剂量学》和ICRU 35号报告《能量为1至50MeV的电子束的辐射剂量学》也曾颇有用, 只是近几年因过时已被取代了。
6 WHO关于放射治疗质量保证的技术报告依世界卫生组织的性质和宗旨所决定, WHO非常关注电离辐射的医学应用, 并大力倡导合理使用医疗保健资源, 正确合理使用医用辐射来为人类防病治病服务。80年代, WHO先后出版医用辐射质量保证的系列技术报告:《放射诊断的质量保证》(1982), 《核医学的质量保证》(1982), 《放射治疗的质量保证》(1988)[15]。在这之前, WHO还出版第644号技术报告《放射治疗的最优化》(1980)[16]。
WHO充分肯定放射治疗在肿瘤治疗中的重要作用。但从放射治疗技术的特殊性出发, 强调合理利用放射治疗, 强调从各种放射治疗设备、放疗临床剂量学、放射生物学效应的合理应用、放疗方案设计与实施、有关放疗工作人员培训等各有关方面加强质量控制。WHO还积极倡导建立全世界放射治疗资料库, 并在技术报告中推荐向资料库报告的格式与代码。拟通过广泛收集与分析有关资料, 推动交流和协调, 促进普遍提高放射治疗的质量。(未完待续)