放射治疗中常规剂量的测算(之二) ———临床处方剂量的计算张绍刚(北京医院,北京100730)〔中图分类号〕TH774 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1002-2376(2009)05-0001-10 〔摘 要〕目的:正确理解和应用放疗中一维点剂量的处方剂量计算及其过程。
方法:(1)根据肿瘤内参考点的组织剂量及其在人体内的深度和PDD(或TM R),计算出人体内射野中心轴上最大剂量点的剂量。
(2)对实际射野相对于参考射野的不同而引起的散射线改变的校正。
(3)对等中心和非标称SSD照射时的SAD、SSD因子的校正。
(4)使用楔形板对楔形照射野的剂量计算。
(5)对射野内离轴点的处方剂量的计算。
结果:本文对放疗中常规的处方剂量从理论到实例上都给出了较为详尽的一维点剂量的计算结果。
结论:一维点剂量的处方剂量计算对于规则野或简单的不规则野十分快捷,它是复杂的二维、三维剂量计算的理论基础。
〔关键词〕准直器、体模及总散射因子;SAD与SSD因子;楔形板;离轴比 对于放射治疗中的常规剂量测算,通常把人体看成一个完全均匀的整体而不做曲面校正和剂量分布的计算,但必要时做骨、肺等不同组织密度的校正,即通过点剂量计算得到治疗机的开剂量,这种做法不仅精度差,而且不能得到剂量分布,但在规则野、简单的不规则野的剂量计算中十分快捷,尤其是在没有或不使用治疗计划系统的条件下,通常采用这种计算方法。
诚然,这种计算方法是各种复杂、严谨的剂量计算的理论基础,也是笔者在本文下面章节中介绍的主要内容。
医生的处方剂量计算是建立在两个特定的辐射条件下,一是在水模体中校准点处吸收剂量的测算;二是在水模体中参考点(最大剂量点)处对加速器输出量的刻度。
对于每个患者接受照射的规则野或简单的不规则野,在确定的肿瘤深度、射野大小、照射方法及治疗技术的条件下,要想获得一定的靶区(或肿瘤)剂量D T,通过对一维的点剂量,即射野中心轴上参考点的计算获得机器的开机量,即处方剂量MU的数值,都要:(1)根据医生确定的肿瘤内参考点在病人体内的深度、百分深度剂量PDD或组织最大剂量比TMR计算出人体内射野中心轴上参考点,即最大剂量点的剂量;(2)对改变散射条件的校正,即进行对实际照射野相对于参考射野(10c m×10c m)大小的不同而引起的参考点输出剂量的改变的计算;(3)对固定源皮距(SSD= 100cm)改变为等中心照射(SAD=100cm)或非标称源皮距离照射时的校正,即SAD因子、SSD因子的校正;(4)使用楔形滤过板对楔形照射野的计算,即通过楔形因子F W对平野(或称开野)的处方剂量的计算;(5)对射野内离轴点的处方剂量的计算,即通过离轴比OAR的计算。
1 射野中心轴百分深度剂量PDD与组织最大剂量比TMR深度剂量计算属于一维剂量计算,而二维与三维剂量计算是在深度剂量的基础上加入各种因子进行二重或三重积分而获得的,所以深度剂量的计算至关重要。
深度剂量通常用百分深度剂量PDD与组织最大剂量比TMR来表示。
由于射束在加速器上的剂量刻度都是在水模中参考点处,所以病人体内某一深度处的肿瘤的处方剂量都要通过PDD或TMR而换算到最大剂量点,即参考点。
PDD的测算方法是加速器的靶点至模体表面的距离不变(SSD=100c m),束轴垂直于模体表面,电离室有效测量点沿束轴在模体内移动,测算出模体内任意深度与参考深度(最大剂量点所在深度)的计量率的比值;TMR的测算方法是加速器的靶点至电离室有效测量点的距离(SCD)不变,在电离室上方加不同深度水的测量剂量与参考收稿日期:2009-03-10深度剂量的比值。
PDD与TMR的主要区别:PDD 是线束中心轴上在水模中两个不同深度位置的剂量百分比。
TMR是指空间同一位置,在水模内两种不同散射条件下的剂量比。
临床上PDD或TMR通常以方野(Squae Field)的深度剂量数据表的方式表达(表1、2就是笔者使用RFA-300射野分析仪对电子直线加速器VARIAN2100C的6MV X射线在水模中进行实测的PDD与TMR表的部分内容),而大多数照射野为长方形或射野内加挡铅块形成不规则形状,为此在临床上可使用下面两种最简便的方法来完成他们之间的等效转换。
表1 射野中心轴百分度剂量表(6MV X射线SSD=100cm)mm40×4060×6080×80100×100120×120140×140160×160180×180200×200 037.039.241.642.445.947.448.250.753.0 583.184.285.685.887.587.388.188.890.2 1097.897.898.298.298.998.998.999.099.4 15100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0 2099.398.998.898.398.498.598.498.598.7 2596.596.596.596.296.296.396.496.396.6 3094.394.394.793.994.494.594.794.595.0 3591.692.092.192.092.592.592.792.893.2 4088.989.689.990.290.490.690.990.891.5 4586.587.587.787.988.488.488.988.989.3 5084.385.485.585.986.186.587.087.087.3 5581.682.983.384.284.585.085.085.885.8 6079.580.481.281.882.282.483.583.084.1 6576.778.279.379.680.180.981.481.282.2 7074.876.077.177.578.478.979.479.780.2 7572.573.975.275.776.676.977.477.778.5 8070.572.173.073.974.674.775.676.177.0表2 组织最大剂量比(TM R)表035.938.140.341.344.546.146.949.351.5 581.482.583.884.385.785.886.587.388.4 1096.896.897.197.597.997.897.998.298.5 15100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0 20100.299.899.699.599.499.799.699.799.7 2598.298.398.398.398.198.498.598.598.8 3096.997.097.397.097.297.597.797.697.8 3595.095.395.595.696.296.496.596.796.9 4093.293.994.294.894.995.295.595.695.9 4591.592.692.893.393.693.894.394.594.6 5089.789.391.492.092.192.593.193.393.4 5587.888.789.890.290.991.891.892.092.4 6086.287.588.389.289.689.890.891.091.2 6584.185.986.987.788.188.889.589.790.0 7082.684.185.386.186.687.588.188.689.6 7580.882.683.884.885.686.186.787.287.6 8079.281.182.383.484.284.585.186.086.51)换算法(1)面积～周长比法当长方野和一个方野的面积～周长比相等时,就可认为互相等效,长方野的面积:A=a×b,周长:P=2(a+b), A/P=ab/[2(a+b)],经公式推导,则方野的边长S为:S=2ab/(a+b)(2)对圆～方野的换算,使用面积相等的原理:πR2=S2S=π1/2R=1.77R=0.885D≈0.9D式中R和D分别为圆野的半径和直径。
换算法的优点是不需要做下面介绍的查表法中的插值计算。
2)查表法:查表法相对于换算法而言是一种更为简捷的方法,英国物理学家Day提出的面积～周长比等效转换表刊登在英国放射学杂志增刊上(BJR Supp1.11#.17#&25#),见表3。
通过检验,使用上述两种方法确定的等效数据极为相近,所以换算法和查表法都在临床剂量学计算中得到广泛地应用。
例1:患者的肿瘤中心位于体内d=10cm深度处,照射野FSZ=6cm×12cm,若使用6MV X射线采取固定SSD治疗方式照射病人,肿瘤中心剂量(D T)需300cGy/次,则该射野中心轴上参考点剂量D m(c Gy)为:(1)该射野的方野等效边长S为:S=2ab/(a+b)=(2×6×12)/(6+12)=8(c m)(2)参考点的剂量D m为:D m=D T/PDD10cm(FSZ=8cm×8cm,PDD10c m=65.5%)=300/65.5%=458(c Gy/次)2 准直器散射因子S c、体模散射因子S p及总散射因子S cp模体内任意一点的吸收剂量由两部分组成,一是原射线;二是散射线。
散射线按来源可分成来自准直器散射的份额和源于体模散射的份额,两者相对独立。
改变射野的大小即改变散射体积,也就是改变了散射线对模体内一点的总吸收剂量的贡献,由于射束在加速器上的剂量刻度是选定在参考射野即(10cm×10cm),所以临床上对各种大小的照射野的处方剂量都应做准直器散射因子S c和体模散射因子S p(或总散射因子S cp)的校正。
1)准直器散射校正因子S c的测量测量方法:测量在空气中进行,加速器靶点距电离室几何中心SCD=100c m,测量时电离室须按其照射能量的大小附加不同尺寸的平衡帽(建成套)以提供电子平衡条件,测量各种大小照射野的输出量与参考射野输出量的比值,即散射校正因子S c,见图1。
表3 矩形与方形野的等效转换短轴(cm)123456789101112131415长轴(cm)11.021.42.031.62.43.041.72.73.44.051.83.03.84.55.061.93.14.14.85.56.072.03.34.35.15.86.57.082.13.44.55.46.26.97.58.092.13.54.65.66.57.27.98.59.0102.23.64.85.86.77.58.28.99.510.0112.23.74.95.96.97.88.69.39.910.511.0122.23.75.06.17.18.08.89.610.310.911.512.0132.23.85.16.07.28.29.19.910.611.311.912.513.0142.33.85.16.37.48.49.310.110.911.612.312.913.514.0152.33.95.26.47.58.59.510.311.211.912.613.313.914.515.02)体模散射校正因子S p 的测算体模散射校正因子S p 反映的是体模内受照体积改变,而引起的散射份额的贡献,而不涉及准直器的改变。