活动铅挡和补偿材料对电子束射野剂量影响的研究

发布时间：2016-11-19 01:58

  本文关键词：活动铅挡和补偿材料对电子束射野剂量影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南方医科大学》 2014年

活动铅挡和补偿材料对电子束射野剂量影响的研究

林晓汕  

【摘要】：研究背景 放射治疗的进展与现状随着现代放射物理学与放射治疗技术的不断发展,精确放射治疗技术日益成熟,从上世纪九十年代初的三维适形放疗3DCRT到调强放疗IMRT,到当今放疗的主流：影像引导放疗IGRT、容积弧形调强放疗VMAT、TomoTherapy螺旋断层放疗、TrueBeam系统的影像引导放疗,所有精确放疗技术主要通过X射线的配合来实现。 高能电子束治疗医用高能电子束由医用直线加速器产生,能量为兆伏级,自20世纪50年代初开始,高能电子束就被应用于放射治疗,主要用于照射浅表转移的淋巴结、皮肤血管瘤、疤痕组织等,在现阶段的放射治疗过程中仍然是主要采用的照射方式之一,根据有关资料统计的结果显示,国内三甲医院的肿瘤放射治疗科收治的患者,有15%左右的患者在其全部放射治疗过程中要应用到高能电子束照射。和高能X射线相比,高能电子束在治疗浅表的、偏心性病变时,具有其独特的优点,即应用电子束进行单野照射时,最大剂量坪区落在病变组织上,而靶区后的组织器官受照射剂量很小。 高能电子束铅挡高能电子束对肿瘤的适形放射治疗是通过铅挡来实现的。铅挡块可以把规则的照射野转换成不规则的照射野,使射野形状与靶区形状的投影一致,可以保护射野内某一重要组织器官。 高能电子束治疗的剂量补偿当病变组织离皮肤表面较近,并且病变组织的厚度小于高能电子束的建成厚度(得到最大剂量所需要的深度)时,电子束的最大剂量坪区就落在病变组织后面,病变组织得到的照射剂量低于临床剂量,所以要在皮肤病变组织的表面放置某种材料进行组织补偿,即起到剂量建成作用,使最大剂量坪区覆盖了整个病变组织。 高能电子束的剂量测量目前用于高能电子束剂量验证的测量工具主要是指形电离室。也有研究人员应用二维空气电离室矩阵MatriXX对高能电子束的射野剂量进行验证,如卢文婷的《二维电离室矩阵与电子射野影像系统在剂量验证中的初步研究》,沈国辉的《电子束输出剂量随射野大小变化规律的探讨》等。 目的 放疗实际工作中,一体式和活动式两种挡铅方法都在使用,但未有文献报道过这一方面的研究。我们在本研究中通过使用MatriXX对不同挡铅方法形成的射野剂量进行验证,其方法和结果对放疗实际工作有较大的指导意义。传统的指形电离室操作繁琐,只能够进行单一的点剂量测量。二维空气电离室矩阵MatriXX是目前较先进的IMRT实时二维验证系统之一,它可以迅速地获取复杂的二维剂量学数据,操作简单,获取的信息量大。本研究通过使用MatriXX对电子束射野剂量的验证,证明了MatriXX在电子束射野剂量验证中的优越性。 有机玻璃板、湿润医用纱布、胶体补偿物是目前放疗实际工作中常用的电子束射野剂量补偿材料,但未有文献报道过这一方面的研究。本研究中通过TPS、指形电离室、MatriXX三种剂量验证方法比较四种材料：有机玻璃板、湿润医用纱布、胶体补偿物、凡士林补偿物,对电子束射野剂量的补偿效果。其中凡士林补偿物是我们自己研究制作。凡士林补偿物具有一些良好的理化特性：性质稳定,取材方便、制作简单、经济实用,通过本研究探讨是否可以在放疗实际工作中推广使用。 方法 1.应用MatriXX比较两种挡铅方法的射野剂量 一体式铅挡方法形成的照射野设置机架角度为0°,使射束垂直照射二维空气电离室矩阵MatriXX表面。把10cm×1Ocm电子束限光筒放置在治疗机头的托架上,把10cmx8cm一体式电子束空心铅挡放在电限光筒的最下层。把MatriXX平放治疗床上,MatriXX的表面平放一块1.5cm厚有机玻璃板,调整治疗床的高度,使源皮距为100cm,调整MatriXX的位置,使MatriXX的中心与射野中心一致,且MatriXX中心10cm×8cm矩形野的边框与电子束照射野的边框相吻合,即一体式铅挡形成的照射野面积为10cm×8cm,照射野的长轴方向与治疗床的长轴方向相一致,Y轴；照射野的宽轴方向与治疗床的左右方向相一致,X轴。 活动式挡铅方法形成的照射野设置机架转为0°,使射线垂直照射MatriXX表面。把10cm×10cm电子束限光筒放置在治疗机头的托架上,把10cm×10cm一体式电子束空心铅挡放在限光筒的最下层。MatriXX平放在直线治疗床上,MatriXX的表面平放一块1.5cm有机玻璃板,调整治疗床的高度,使源皮距为100cm,把一块长方形14×4cm的实心电子束铅挡放在限光筒的最上层,实心挡铅的长轴与治疗床的长轴相一致,并且挨靠限光筒的左侧放置,调整实心铅挡的位置,使活动式挡铅形成的照射野大小为10cmx8cm。调整MatriXX的位置,使MatriXX的中心与射野中心一致,且MatriXX中心10cmx8cm矩形野的边框与电子束照射野的边框相吻合,即一体式铅挡形成的照射野面积为10cm×8cm,照射野的长轴方向与治疗床的长轴方向相一致,即Y轴；照射野的宽轴方向与治疗床的左右方向相一致,即X轴。 两种铅挡方法射野剂量的验证选择照射参数：能量6MeV；照射剂量100cGy；剂量率40OcGy/min;源皮距100cm。使用相同的照射条件,分别对两种铅挡方法形成的照射野进行照射。通过二维空气电离室矩阵MatriXX分别测量两种铅挡方法形成的照射野的剂量分布。通过与MatriXX相连接的专用计算机对测量数据进行实时地采集、显示与实时分析,通过OmniPro I'mRT软件绘制出两种不同铅挡方法形成的照射野在X轴方向上的剂量分布曲线。 2.应用TPS比较四种材料的补偿效果 分别把厚度都是1.5cm的有机玻璃板、湿润医用纱布、胶体补偿物、凡士林补偿物平放于二维空气电离室矩阵Matrixx的表面上；用GE-64排CT机对它们分别进行定位扫描,把扫描到的CT图像传导到治疗计划系统(TPS)上,设置照射参数：高能电子束；能量6MeV；剂量100cGy；入射角度0°,标准源皮距(SSD)：100cm,射野面积：10cm×10cm。通过治疗计划系统(TPS)对四种材料的CT图像进行重建与剂量分析。 3.应用指形电离室比较四种材料的补偿效果 分别把厚度都是1.5cm的有机玻璃板、湿润医用纱布、胶体补偿物、凡士林补偿物平放于指型电离室表面,用直线加速器进行垂直照射,照射条件：高能电子束；能量：6MeV,剂量：100cGy；剂量率：4OOcGy/min,机架角度：0°；源皮距(SSD)：100cm；照射野面积：10cm×10cm。通过连接在指型电离室的PTW剂量仪得到各种材料的补偿剂量读数。 4.应用MatriXX比较四种材料的补偿效果 分别把厚度都是1.5cm的有机玻璃板、湿润医用纱布、胶体补偿物、凡士林补偿物平放于Matrixx表面,用直线加速器垂直照射,照射条件：选择射线的性质：高能电子束；能量：6MeV,剂量：100cGy；剂量率：4OOcGy/min,直线加机架角度：0°；源皮距(SSD)：100cm；射野面积：10cm×10cm。通过与MatriXX相连接的专用计算机对四种材料的补偿剂量进行实时地采集、显示与分析,并绘制出剂量分布曲线。 结果 1.两种铅挡方法的射野剂量有显著差异 两种不同铅挡方法形成的照射野形状一样、面积相同：10cmx8cm。通过与MatriXX相匹配的OmniPro I'mRT软件绘制出的两种不同铅挡方法形成的照射野在X轴方向上的剂量分布曲线,一体式铅挡方法形成的照射野在X轴方向上的剂量分布曲线以x=0处的Y轴为对称轴,曲线左右对称分布,最大剂量点在x=0的Y轴上,最大剂量点在照射野中心,剂量曲线的对称轴与照射野的对称轴相一致。在X轴方向上的高剂量坪区分布范围在x=-4cm到x=4cm的区间内,高剂量坪区的两边框与照射野的两边框相接近,接近照射野的实际宽度：8cm。曲线上的剂量跌落区和X射线污染区以x=0处的Y轴左右对称分布,照射野外缘的剂量陡降并趋于0。 活动式铅挡方法形成的照射野在X轴方向上的剂量曲线以x=-1处的Y轴为对称轴,曲线并不完全对称。最大剂量点在x=-1的Y轴上,即最大剂量点不在照射野的中心。剂量曲线的对称轴与照射野在X轴方向上的对称轴x=0处的Y轴并不一致。高剂量坪区分布范围在x=-5cm到x=3cm的区间内,不以x=0的Y轴对称分布,高剂量坪区的边框并不与实际照射野的边框相接近。射野内剂量分布不均,照射野左侧剂量高于右侧。射野左侧x=-4到x=0剂量接近,射野右侧x=0到x=4剂量从82.87cGy陡降到45.55cGy。曲线上的剂量跌落区和X射线污染区不以x=0处的Y轴左右对称分布。射野左侧外缘x=-4cm到x=-6cm的剂量趋近于0。右侧外缘x=4cm到x=6cm的剂量为45.55cGy到14.95cGy,剂量有下降趋势,但是不接近于0,即活动式靶区外缘的正常组织受到照射,照射剂量约为总剂量的54.97%到18.04%,照射面积约为总照射面积的25%。 2.TPS验证得出四种材料的剂量补偿差异有统计学意义 通过TPS得到在四种材料的补偿作用下,MatriXX的表面剂量、最大剂量点剂量及深度。采用TPS法检测,在MatriXX表面放置四种不同材料后,所测得的剂量总体间有统计学差异,进一步采用Bonferroni法进行两两比较发现,湿润医用纱布组与其余三组间两两比较均有统计学差异(P0.001),而有机玻璃板、胶体补偿物及凡士林补偿物这三组间两两比较均无统计学差异(P值0.05)。 3.指形电离室得出四种材料的剂量补偿差异有统计学意义 通过指形电离室的验证,所测得的剂量总体间有统计学差异,进一步采用Bonferroni法进行两两比较发现,湿润医用纱布组与其余三组间两两比较均有统计学差异(P0.001),而有机玻璃板、胶体补偿物及凡士林补偿物这三组间两两比较均无统计学差异(P值0.05)。有机玻璃板、胶体补偿物、凡士林补偿物这三种材料的补偿剂量相接近,湿润医用纱布的补偿剂量明显低于其它三种材料的补偿剂量,补偿效果相差10%左右。通过指形电离室验证得出四种材料的剂量补偿效果有显著差异。 4.MatriXX验证得出四种材料的剂量补偿差异有统计学意义 通过MatriXX的验证,得出四种材料在Matrixx表面的剂量分布曲线图。结果可见,所测得的剂量总体间有统计学差异,进一步采用Bonferroni法进行两两比较发现,湿润医用纱布组与其余三组间两两比较均有统计学差异(P0.001),而有机玻璃板、胶体补偿物及凡士林补偿物这三组间两两比较均无统计学差异(P值0.05) 结论 1.在本研究中,对不同挡铅方法形成的射野剂量进行比较,比较的是射野剂量分布的差异；对四种材料的补偿剂量进行比较,比较的是补偿效果的差异。所比较的剂量都是相对剂量,对比较的效果没有影响。 2.二维空气电离室矩阵MatriXX是目前较先进的IMRT实时二维验证系统之一,它可以迅速地获取复杂的二维剂量学数据,操作简单,获取的信息量很大。指形电离室操作繁琐,只能够进行单一的点剂量测量。放疗实际工作中两种铅挡放法都有在使用,但未有文献报道过相关的研究。本研究通过MatriXX对不同铅挡方法形成的射野剂量进行验证,其方法和结果对放疗实际工作有较大的指导意义,两种挡铅方法形成的照射野大小虽然形状相同大小一样,但是剂量分布并不一致,在实际治疗中必须使用与计划相匹配的一体式挡铅。 3.TPS、指形电离室、MatriXX三种验证方法对材料的射野剂量验证效果相当。有机玻璃板、胶体补偿物、凡士林补偿物的补偿效果接近,湿润医用纱布的补偿效果明显差于其它三种材料。 4.我们研制的凡士林补偿物性质稳定,取材方便、制作简单、经济实用,其补偿效果接近有机玻璃板和胶体补偿物,有一定的经济价值与临床意义,可考虑在放疗实际工作中推广使用。

【关键词】：
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R730.55
【目录】：

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本文编号：181757