随着调强放疗技术发展, 新的放疗测量设备和测量方法不断涌现出来, 其中二维矩阵电离室在放疗测量中的应用越来越广泛^[1-7], 特别是在调强放疗验证放疗质量保证方面。因其具有使用方法简便, 剂量学特性好, 测量效率高等显著优点而受到放疗工作者的欢迎。笔者利用电离室矩阵MatriXX系统对临床放疗质控中重要的内容——验证放射野的大小进行了初步研究。

美国VARIAN 23EX直线加速器; IBA公司生产的二维电离室矩阵MatriXX和SP34QA模体(由RW3固体等效水材料制成, 密度为1.045g/cm³)。MatriXX二维电离室矩阵, 由1 020个通气的平行板电离室电离室排列成32 ×32平面矩阵(四个顶角处无电离室)。电离室尺寸为直径4.5mm, 高5mm, 灵敏体积0.07cm³, 相邻电离室中心间距为7.62mm, 电离室矩阵有效测量面积为24.4cm×24.4cm, 有效测量点位于上表面下3mm。

将MatriXX系统水平放置在VARIAN 23EX加速器治疗床面上, MatriXX上面放2cm厚RW3固体水材料。借助加速器机房内的激光定位灯使MatriXX测量平面位于加速器等中心所在的水平面。通过双绞网线连接MatriXX和控制电脑。设置加速器机架角为0°, 准直器角为0°, 矩阵中心与射野中心重合。加速器进入SERVICER模式, 正式测量前将射野开至25cm×25cm对MatriXX预照射10Gy, 测量射野选择为对称方野, 从4.0cm×4.0cm开始, 每次边长增加0.1cm, 逐渐增加到16.4cm ×16.4cm。选用6MV-X射线, 每野出束50MU。用OmniProI'mRT(1.5)软件记录、分析处理测量数据, 得出各标称射野边长对应的实测射野边长。定义实测射野边长与标称射野边长之差为射野边长增量。

在射野边长从小到大逐渐增大的过程中, 测量得到的射野边长与标称的射野边长之差(即射野边长增量), 在X方向和Y方向上都呈现出相似的周期性的变化, 如图 1所示, 波峰波谷交替出现。

图 1 射野边长增量随射野增大呈现周期性变化

经过对测量数据处理后, 分别得到X方向、Y方向射野边长增量相邻波峰波谷间距值, 见表 1。

表 1 Table 1

表 1 射野边长增量相邻波峰波谷间距

表 1 射野边长增量相邻波峰波谷间距

经过对测量数据处理后, 分别得到X方向Y方向射野边长增量在波峰、波谷处的数值, 见表 2。

表 2 Table 2

表 2 射野边长增量在波峰、波谷处的值

表 2 射野边长增量在波峰、波谷处的值

国内外已有学者对电离室矩阵的许多特性作了深入研究, 普遍认为电离室矩阵的能量响应和剂量线性极佳, 空间分辨率及准确性方面均适合二维剂量分布验证和放疗的日常QA工作^[9-11]。验证测量放射野的大小, 是放疗质量保证工作中的一项重要内容。通常用临床剂量学中规定模体内50%等剂量线的延长线交于模体表面的区域定义为照射野的大小^[12], 本研究中以实验测量得到的50%等剂量线宽度为实测射野边长。在调强验证过程中, 应用二维矩阵电离室实测射野中的等剂量曲线, 并与计划设计的等剂量曲线比较, 观察等剂量线的一致性^[5-7]。在本研究中, 利用二维电离室矩阵测量射野内50%等剂量线宽度。矩阵中的电离室有一定的几何大小, 在测量的过程中, 处在射野边缘的电离室难免会只有一部分在射野内, 受到照射, 而另一部分在射野外, 没有受到照射, 由于边缘效应^[13], 测量结果会受到影响。矩阵中的电离室之间存在一定宽度的间隙, 当射野边缘正好位于电离室间隙中, 测量结果也会受到影响。因此, 用二维电离室矩阵测量射野大小的精度受到电离室矩阵的结构特点限制。

从本项研究可见, 在X方向和Y方向上射野边长增量都随射野边长增加呈现出周期性的增大和减小, 形成增量波峰和波谷, 波峰和波谷交替出现, 相邻波峰波谷之间的平均距离是(7.6 ±0.7) mm。而在电离室矩阵中, 相邻两个电离室中心的间距是7.62mm。这两种间距在实验误差范围内可认为是相等的, 因此说明射野边长增量变化周期与在电离室矩阵中电离室在空间分布的周期一致, 从而推断出矩阵中电离室在空间的周期性分布是引起射野边长增量周期性变化的原因, 如果改变电离室矩阵中电离室分布的密度, 即改变电离室在空间的分布周期, 射野边长增量的变化周期也将随之而变。射野边长增量周期性地变化, 表明射野的边缘落在电离室之间不同位置时, 将产生不同的测量结果。

测量结果显示, 在X方向和Y方向上射野边长增量值有所不同, X方向增量波峰平均值为(2.9 ±0.3) mm, Y方向增量波峰平均值为(1.9 ±0.2) mm, X方向增量波谷平均值为(-0.4 ±0.3) mm, Y方向增量波谷平均值为(-1.4 ±0.3) mm。X、Y方向增量波峰值不相同, 增量波谷值也不相同, 这种现象是由于在本研究中, 标称射野大小是由加速器的二级准直器决定, 标定加速器二级准直器初始位置时的难免存在系统误差。分别计算X、Y方向射野边长增量波峰波谷之差可消除标定准直器初始位置误差的影响。计算结果显示X方向、Y方向射野边长增量波峰波谷平均值之差都是(3.3 ±0.6) mm, 正好说明了这一特点, 同时也说明由于射野的边缘落在电离室矩阵中不同位置, 测量所得的射野边长最大可相差3.3mm。经过观察发现, 当射野边缘位于电离室中心附近时, 射野边长增量较小, 当射野边缘位于两个电离室之间时, 射野边长增量较大, 这是由于电离室矩阵的结构特点决定的。电离室直径为4.5mm, 而两相邻电离室中心之间的离距为7.62mm, 说明两电离室中间有3.12mm (=7.62mm-4.5mm)区域无电离室覆盖。电离室矩阵中存在无电离室覆盖的区域正是射野边长增量较大的区域。如果改变电室矩阵中电室分布的密度, 或减小相邻电离室之间的“间隙”, 增加电离室覆盖面, 可减小因射野边缘在矩阵中位置不同而产生的测量误差。

本研究中利用加速器二级准直器改变射野大小, 对称射野大小的最小改变量为0.1cm, 因此本研究测量结果的精度受到此条件限制。