自动扫描系统测量医用加速器辐射野性能指标比较

放射治疗已广泛应用于肿瘤患者的治疗中,在患者进行放射治疗前医学物理人员要根据患者的具体情况制定相应的治疗计划[1].放疗机离轴比和百分深度剂量数据的准确性是患者接受准确放疗剂量的前提,是放射治疗质量保证的重要环节.目前,医疗机构大多采用自动扫描系统来测量辐射野的百分深度剂量曲线和离轴比曲线,但是不同厂家不同型号的扫描系统对辐射野的测量偏差势必导致患者放疗计划偏差,影响治疗效果.本研究选用Blue Phantom自动扫描系统(简称"蓝水箱"),其配备OmniPro-Accept软件平台,可测量水、空气和胶片辐射场的剂量分布.RTS-200型和RTS-300型放疗自动扫描系统采用了自动化测量和控制技术,可以快速方便准确地测量辐射场的剂量分布.本研究分析自动扫描系统测量的一致性,为医疗机构测量辐射野性能提供参考.     

医用加速器“挡束块”的辐射屏蔽作用

随着我国经济发展，医疗事业进步，一些医疗单位放疗科使用医用加速器替代^60Co远距离治疗机(简称^60Co治疗机)。笔者单位拟装备VARIAN2100医用加速器，最大加速电压10MV。如果在医用加速器初级x射线(有用射线束)方向装置一个射线挡束块(Beam Stop Block)(也可以将加速器配重改装成挡束块)，挡束块由计算机实现自动连锁控制，能     

BJ-6B型加速器手工测量PDD与三维水箱测量PDD的对比分析

BJ 6B加速器百分深度剂量 (PDD) (6 7± 3) %为合格 ,而我院 1999年 5月测量值为 6 3 7%。验收的专家们一致认为仪器的X射线能量偏低。因此笔者在没有三维水箱的情况下 ,对PDD进行了测量 ,并与 2 0 0 0年 4月三维水箱所测PDD对比分析 ,最大偏差绝对值≤ 1 2 %。现将结果介绍如下。一、材料和方法1 材料 :BJ 6B加速器、BDM 1剂量仪、水箱 4 0cm× 4 0cm× 30cm、空盒气压表、三维水箱。2 方法 :根据PDD定义用剂量仪在大水模中实际测量、内插计算得到PDD表。(1)测量前准备 :测量中加速器的能量、平坦度、输出剂量稳定性要好 ,其指…     

混合射线束的百分深度剂量分布

在临床治疗中有时使用混合射线。目前有关混合射线剂量分布的报道尚少。笔者用计算机合成方法虚拟了混合射线的百分深度剂量并分析其特点 ,为临床放射治疗的放射线的选择提供依据。一、材料和方法1 仪器 :西门子MevatronKD2型直线加速器 (能提供 6MV及 10MV的X射线与 6档电子线 ) ,MultidataSystemsInter nationalCorp公司的三维水箱。2 方法 :用三维水箱扫描 6MV及 10MV的X射线和 15MeV及 18MeV电子线的百分深度剂量 ,SSD标称条件 ,射野15cm× 15cm。得到PDD数据及图像曲线。将 6MV的高能X射线与 15MeV的电子线混和成混合射…     

瓦里安CLINAC 21EX加速器感生放射性的防护研究

目的 测量和分析Varian Clinac 21EX型加速器感生放射性,提出具体的辐射防护建议和方法.方法 模拟放疗技师工作环境,检测15 MV X射线感生放射性随不同射野面积、剂量、时间、摆位间距的变化及高能电子线(12、16、20 MeV)感生放射性随时间的变化.结果 高能X射线的感生放射性基本不受射野面积影响,随出束剂量的增加而升高(r =0.930,P＜0.05),随出束停止时间的增加而降低(r=-0.84,P＜0.05),随摆位间距的增加而降低(r=-0.975,P＜0.05);不同剂量同期衰减水平不同,具有初期衰减速度快的特点;高能电子线的感生放射性水平明显低于高能X射线.结论 在放疗摆位中,放疗技术员对于能量大于10 MeV高能射线产生的感生放射性具有放射防护的必要性;对于不同类型、能量和剂量的高能射线因其感生放射性的不同,应采取不同放疗时间间隔、能量间隔等放射防护措施,以符合放射防护最优化原则.     

湖北省7台加速器调强放疗靶体积和危及器官剂量及二维剂量分布验证方法研究

目的研究用热释光剂量计(TLD)和胶片(film)测量调强放疗(IMRT)靶体积(PTV)、危及器官(OAR)和二维剂量分布方法。方法选择湖北省7家三甲医院的7台不同型号医用直线加速器,国际原子能机构(IAEA)提供的聚苯乙烯专用模体,TLD和放射性免冲洗胶片(EPT3),经CT模拟定位机扫描模体,影像传输至治疗计划系统(TPS),分别勾画PTV、OAR处方剂量和相应的监督单位(MU),能量6 MV X射线束,对模体实施IMRT照射,照射后的TLD和胶片邮寄至中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所二级标准剂量学实验室测量和估算。结果按IAEA要求,OAR和PTV的TLD测量值与TPS计划处方剂量的相对偏差为±7.0%。7台加速器PTV的TLD测量值与TPS计划值相对偏差在-5.4%~6.5%范围内,均符合IAEA的要求;5台加速器的OAR的TLD测量值和TPS计划值相对偏差在-2.2%~6.7%范围内,2台加速器相对偏差为-8.6%和8.2%,超出IAEA的要求。按IAEA要求,二维剂量分布3 mm/3%通过率为90%。7台加速器的二维剂量分布通过率在90.3%~98.9%范围内,均符合IAEA要求。结论使用TLD和胶片做IMRT剂量验证,科学性强,操作简单,TLD和胶片便于邮件寄送,该方法可运用于今后对放疗机构调强放疗剂量大范围的质量核查。     

二维电离室矩阵探测器的光子剂量学性能测试

目的 研究二维电离室矩阵探测器的剂量学特性,初步建立对其质量控制检测方法.方法 参照IEC 60731-2011报告对电离室剂量学指标的要求,在光子束(⁶⁰Co γ射线,6、10和15 MV X射线)下,对二维矩阵探测器剂量测量重复性、稳定性、剂量率依赖性、剂量响应线性和电离室间响应一致性等剂量学指标进行测试.结果 二维矩阵探测器在不同能量射线下测量重复性<0.3%,在⁶⁰Co γ射线下测量6个月的稳定性< 0.5%;在不同能量X射线下,加速器出束10~250 cGy和⁶⁰Co γ射线下剂量响应线性< 0.5%;在剂量率为200~600 MU/min下测量值最大偏差为0.87%;不同电离室间剂量响应偏差< 1%.结论 二维电离室矩阵探测器具有良好的剂量学特性;初步建立的质量控制检测方法具有可行性,并为放疗质量控制体系的建立提供理论依据.     

江苏省8台加速器调强放疗靶体积和危及器官剂量及二维剂量分布验证方法研究

目的用热释光剂量计(TLD)及免冲洗胶片(film)测量调强放射治疗靶体积(TPV)、危及器官(OAR)剂量和二维剂量分布验证方法。方法选择8台医用直线加速器(瓦里安、医科达、西门子),国际原子能机构(IAEA)提供的聚苯乙烯专用模体,经CT扫描,影像传给放射治疗计划系统(TPS)制定治疗计划,勾画PTV,OAR的处方剂量,计算相应的监督单位(MU),能量6 MV X射线束,对模体实施调强放疗(IMRT)照射。照射后的TLD和胶片邮寄至中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所二级标准剂量学实验室测量和估算。结果按IAEA要求,对于靶体积和危及器官剂量,TLD测量剂量值与TPS计划剂量值的相对偏差为±7.0%。靶体积结果表明,8台加速器的TLD测量值与TPS计划值的相对偏差为0.6%~5.9%,符合要求。危及器官结果表明,8台加速器的TLD测量值与TPS计划值相对偏差为-0.6%~7.0%,符合要求。按IAEA要求,二维剂量分布3 mm/3%通过率为90%。8台加速器的胶片测量与TPS计划二维剂量分布通过率为90.2%~100.0%,符合要求。结论用TLD和放射性免冲洗胶片验证调强放射治疗靶体积、危及器官和二维剂量分布通过率,方法可行,可推广大范围运用到质量核查中,也可用于医院内部核查。     

河南省调强放疗光子线束吸收剂量和二维剂量分布验证研究

目的 用热释光剂量计（TLD）和胶片测量调强放疗（IMRT）光子线束吸收剂量和二维剂量分布。方法 采用非概率抽样方法,在河南省选择5家三级甲等医院的8台可开展IMRT的医用加速器,TLD放入国家原子能机构（IAEA）提供的聚苯乙烯固体模体（15 cm×15 cm×15 cm）中,经CT扫描,影像传给放射治疗计划系统（TPS）制定放疗计划,源皮距90 cm,深度10 cm,照射野5 cm×5 cm,6 MV X射线,计算吸收剂量6 Gy和相应的监督单位（MU）,实施IMRT计划照射模体,测量TLD吸收剂量,同样方法测量胶片吸收剂量。医院的均质固体模体,尺寸30 cm×30 cm,厚度20 cm,25 cm×25 cm的胶片放在模体中,源皮距95 cm,深度5 cm,实施IMRT计划。结果 调查的8台医用加速器中,有7台加速器的TLD吸收剂量相对偏差符合要求,1台加速器不符合要求;胶片吸收剂量相对偏差全部符合要求;7台加速器的二维剂量分布通过率符合要求,1台加速器不符合要求。结论 TLD和胶片用于核查调强放疗多叶光栅野吸收剂量和二维剂量分布,方法简单,可操作性强,适合在我省医院大范围实施IMRT剂量质量核查。     

电离室型剂量计检定的改制

剂量计(包括电离室)是在肿瘤放射治疗中用于测量医用电子直线加速器高能X射线和电子束^60Co(^137Cs)γ射线以及x射线治疗机产生的低中能X射线输出量的最主要的测量仪器，通常称为“治疗水平剂量计”。放射治疗中，准确测量患者正常组织和病变的吸收剂量是治愈肿瘤的基本保证，由于电离室型剂量计具有测量准确、灵敏度高、性能稳     

Monte Carlo simulations of therapeutic proton beams for relative biological effectiveness of double-strand break

Abstract

Purpose: The relative biological effectiveness (RBE) values relative to ⁶⁰Co for the induction of double-strand breaks (DSB) were calculated for therapeutic proton beams. RBE-weighted absorbed doses were determined at different depths in a water phantom for proton beams.

Materials and methods: The depth-dose distributions and the fluence spectra for primary protons and secondary particles were calculated using the FLUKA (FLUktuierende KAskade) MC (Monte Carlo) transport code. These spectra were combined with the MCDS (Monte Carlo damage simulation) code to simulate the spectrum-averaged yields of clustered DNA lesions. RBE for the induction of DSB were then determined at different depths in a water phantom for the unmodulated and modulated proton beams.

Results: The maximum RBE for the induction of DSB at 1 Gy absorbed dose was found about 1.5 at 0.5 cm distal to the Bragg peak maximum for an unmodulated 160 MeV proton beam. The RBE-weighted absorbed dose extended the biologically effective range of the proton beam by 1.9 mm. The corresponding maximum RBE value was inversely proportional to the proton beam energy, reaching a value of about 1.9 for 70 MeV proton beam. For a modulated 160 MeV proton beam, the RBE weightings were more pronounced near the spread-out Bragg peak (SOBP) distal edge.

Conclusions: It was demonstrated that a fast MCDS code could be used to simulate the DNA damage yield for therapeutic proton beams. Simulated RBE for the induction of DSB were comparable to RBE measured in vitro and in vivo. Depth dependent RBE values in the SOBP region might have to be considered in certain treatment situations.     

加速器MVCBCT扫描图像在自适应放疗中应用的可行性研究

目的 探讨加速器成像射束影像系统（IBL）的全扇形束和大射野（EFOV）两种模式扫描得到的兆伏级锥形束断层（MV CBCT）图像可否用于剂量计算。方法 利用大孔径CT和在IBL的全扇形束和EFOV模式下对CIRS 062M型电子密度模体进行扫描,在Pinnacle计划系统中分别建立电子密度曲线。用CT和加速器MV级CBCT模式扫描头颈、胸、腹盆腔部仿真模体,利用CT图像制作调强计划,并将计划移植于MV CBCT的图像中,利用相应的电子密度曲线计算剂量,比较靶区及危及器官剂量分布。结果 MV CBCT图像中剂量分布比参考计划剂量偏低,并且在头颈、胸、腹盆腔模体中偏差依次增大。与参考计划相比,头颈部靶区剂量和危及器官剂量分布一致,偏差均在3%以内。胸部和腹盆腔靶区和危及器官的剂量分布均有大幅度的降低,偏差分别达到5%和10%,超出了临床接受范围。结论 在加速器IBL中全扇形束模式条件下,头颈部患者扫描得到的MV CBCT图像可在自适应放疗中用于剂量计算,胸、腹盆腔部位在EFOV模式下仅可用于图像引导,不能用于剂量计算。     

湖北省核查放射治疗非参考条件剂量学参数方法的验证

目的 研究用TLD核查医用电子加速器在非参考条件下,光子线束剂量随照射野、楔形板变化,电子线束剂量随照射野、源皮距变化的剂量学参数方法的可靠性。方法 在非参考条件下,用指形电离室测量光子线束水下10 cm处吸收剂量和电子线束最大剂量点处吸收剂量,并在同一位置放置TLD进行照射,将照射后的TLD邮寄到中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所进行测量并估算剂量。结果 光子线束剂量点共70个,其中58个点的TLD测量结果与指形电离室测量结果相对偏差在±7.0%以内（IAEA允许偏差±7.0%）,合格率为82.8%。经过P_S值修正后,合格点数达到62个,合格率上升为88.6%;电子线束剂量点为24个,其TLD测量结果与指形电离室测量结果相对偏差均在±5.0%以内（IAEA允许偏差±5.0%）,合格率为100%。结论 用TLD核查非参考条件电子线束剂量学参数方便,与指形电离室相互验证,可提高剂量测量的准确性。电子线束能量在5 MeV<E₀<10 MeV的范围内,用指形电离室测量吸收剂量参数,并用TLD验证,其结果精确可靠。     

基于品质因素评价瓦里安锥束CT成像质量与辐射剂量风险收益比

目的 分析比对不同Varian加速器平台机载千伏锥束CT（kV CBCT）系统的辐射剂量和成像质量，指导临床选用风险收益比（成像质量/辐射剂量）最高的图像引导方案。方法 利用CT剂量指数模体（CTDI模体）和CT电离室，以及Catphan604模体分别获取Edge、Truebeam、新旧两台ix加速器机载CBCT典型扫描模式的辐射剂量和成像质量参数，使用品质因素（figure of merit，FOM）值评估各图像引导方案的风险收益比。结果 不同型号的瓦里安加速器配置的kV CBCT系统的FOM不同，差异广泛分布于0.65（温和成像一圈）~48.46（温和成像半圈）区间；各扫描参数间FOM也存在较大差异，均值为22.14±13.47。结论 由于设备间和参数间存在显著差异，基于实际测量的验证评估有助于临床选择合理的影像引导方案，剂量敏感患者应优先选择加权CT剂量指数（CTDI_w）低的参数和设备；对图像质量要求高的患者应优选对比度噪声比（CNR）高的方案；而普通患者则可依据风险收益比进行选择，此时品质因素FOM可为临床决策提供有利工具。     

252Cf裂变中子源在组织等效模体中的中子和γ辐射剂量分布的计算

目的：计算^252Cf裂变中子源的的中子和γ辐射在组织等模体内的剂量分布,为使用^252Cf裂变中子源进行中子放疗提供有用的剂量学参数。方法：建立^252Cf源和组织等效模体的三维几何计算模型,利用蒙特卡罗方法进行中子和γ辐射联合输运计算。结果：计算了两种医用^252Cf裂变中子源在水、血液、肌肉、皮肤、骨骼和肺组织等效材料构成的模体中距源不同距离点处的中子和γ辐射吸收剂量。结论：蒙特卡罗计算结果与文献数据以及使用双电离室实验测量的结果符合得较好。对^252Cf裂变中子源在5种组织材料构成的模体中中子和γ辐射的剂量分布进行了比较,使用水作为组织等效材料对^252Cf裂变中子源在在以肌肉、血液和皮肤构成的局部组织内的剂量分布进行模拟计算,可取得较可靠的结果。     

成年受检者数字断层融合扫描有效剂量估算

目的 估算数字断层融合扫描时组织、器官吸收剂量和受检者有效剂量,为辐射剂量学提供数据参考。方法 按照受检者检查部位（主射束扫描部位）将体模实验分组,以放射科现场收集的数字断层融合扫描人体不同部位时实时显示的数据作为体模实验的条件,对体模进行扫描,计算组织、器官的吸收剂量,并估算成年受检者的有效剂量。结果 成年受检者采用数字断层融合扫描时有效剂量分别为头部组0.524 mSv、颈椎组0.736 mSv、胸椎组2.719 mSv、胸部组1.810 mSv、腰椎组1.240 mSv、腹部组2.317 mSv、骨盆组2.316 mSv。结论 数字断层融合扫描时,成年受检者有效剂量的估算结果为胸椎组最高,其次为腹部组,头部组最小,有效剂量主要相关因素为管电压、总mAs、照射野大小、主射束照射范围、扫描范围内组织或器官的数量。     

EBT3和EDR2胶片对扫描束碳离子剂量的响应研究

目的 研究EBT3和EDR2胶片对于不同传能线密度和剂量碳离子响应。方法 EBT3和EDR2胶片采用两种方法进行光密度-剂量校准：一是将胶片放置在固体水与束流垂直测量深度,每张胶片接受同能量不同剂量碳离子照射;二是将多张完整胶片放置与束流垂直固体水不同深度,采用碳离子单次照射,在胶片不同区域形成不同物理剂量校准野。结果 在测量范围内,EBT3胶片光密度-剂量校准曲线（下称校准曲线）呈双曲线型,不同传能线密度校准曲线间最大差异为±17%;而EDR2校准曲线呈直线形,不同传能线密度间差异为±27.4%;两种胶片剂量响应均受碳离子在胶片测量深度传能线密度影响,传能线密度越大,胶片光密度响应越低;EBT3胶片灵敏度与剂量呈反比,但EDR2胶片灵敏度则与剂量无关。结论 EBT3胶片响应受传能线密度和剂量双重影响,限制了其在碳离子剂量测量方面的应用。EDR2胶片响应虽受传能线密度影响更大,但受单能碳离子照射时,由于其灵敏度与剂量无关,可用于单能碳离子剂量测量。     

利用3D打印颅脑辐射等效体模进行个性化适形放疗的剂量验证

目的 建立利用3D打印颅脑辐射等效体模对患者进行个性化放疗剂量验证的方法,为三维适形放射治疗安全提供一种可靠的剂量保证手段。方法 采集两例患者（患者1和患者2）的CT图像数据,基于患者1的图像数据,重建其颅骨与脑组织,制作颅脑体模,验证颅骨与脑组织的等效材料。基于患者2的图像数据,根据3D图像重建并选用组织等效材料重建完全的头颅结构,采用3D打印技术制作全头颅体模。通过对目标区域插入电离室剂量仪并行放射治疗方案,获得头颅体模病灶部的剂量,验证和校准实际放疗计划的安全性。结果 对所获两个体模分别进行DR、CT成像,颅脑体模的等效骨骼与患者1骨骼的X射线灰度值差异为13 721,颅脑体模的等效脑组织与患者1的脑组织的CT值差异为35~40 HU,全头颅体模等效颞肌与患者2的颞肌组织的CT值差异为18~28 HU,影像数据表明体模材质的辐射等效性与人体组织近似,并且等效剂量分布符合常规治疗范围,体模的剂量验证可以有效验证放疗计划系统的准确性。结论 基于3D打印和组织等效技术所设计的个性化放疗体模,可应用于个性化放射治疗验证。体模制作方法简单快速,个性化程度高,为三维适形放射治疗安全提供一种可靠的剂量保证手段。     

自动管电流模式下管电压对CT辐射剂量和影像质量影响的模体研究

目的 探讨自动管电流调制模式下行头颈部和胸部CT扫描时,管电压的改变对辐射剂量及影像质量的影响。方法 自动管电流和自动管电压模式下,对头颈部和胸部模体进行常规CT扫描。自动管电流模式下,管电压分别手动选择70、80、100、120和140 kV,对头颈部和胸部模体进行常规CT扫描。每种管电压下定位像扫描3次,再进行1次螺旋扫描。头颈部模体在眼眶中心及第5颈椎（C5）椎体上缘层面选取感兴趣区（ROI）,胸部模体在肺尖及气管分叉层面选取ROI,测量记录对比噪声比（CNR）。用热释光剂量计（TLD）测量每次扫描时眼晶状体和乳腺的器官剂量（取3次测量的平均值）,计算定位像和螺旋扫描的累积值。记录每次扫描的容积CT剂量指数（CTDI_vol）,并计算CTDI_vol累积值。最后通过计算品质因数（FOM）,找到最优化的管电压值。结果 自动管电流和自动管电压模式时,头颈部自动选择120 kV和108 mAs,胸部自动选择80 kV和167 mAs。自动管电流模式时,手动选择70 kV时眼晶状体辐射剂量和CTDI_vol值最小（分别为0.779和4.070 mGy）,140 kV时眼晶状体辐射剂量和CTDI_vol值最大（分别为2.571和25.670 mGy）。70 kV时乳腺辐射剂量和CTDI_vol值最小（分别为0.698和0.900 mGy）,140 kV时乳腺辐射剂量和CTDI_vol值最大（分别为3.452和7.400 mGy）。CNR值在眼眶和C5椎体上缘层面分别为51.30~118.36和80.78~173.12,在肺尖和气管分叉层面分别为50.15~129.58和49.63~115.40。FOM因子在眼眶层面80 kV最大,在C5椎体上缘层面120 kV最大,在肺尖和气管分叉层面都是70 kV最大。头颈部模体最佳管电压：眼眶层面手动100 kV,颈部层面自动管电压模式（120 kV）。胸部模体最佳管电压：手动100 kV。结论 管电压的选择对CT扫描的辐射剂量和影像质量影响较大。对于常规CT扫描,手动100 kV适合眼眶区域扫描,自动120 kV适合颈部区域扫描,手动100 kV适合胸部扫描。     

探测临床质子碳离子布拉格峰声信号的初步研究

目的 验证一种高灵敏度宽频声学探测器测量临床质子碳离子布拉格峰声信号可行性。方法 将该声学探测器紧贴在圆柱状水箱后方。水箱水等效深度使用寻峰设备（Peakfinder，PTW，德国西门子）经高能质子测定。通过固定总离子数，分别改变离子流强和布拉格峰到探测器前表面距离来研究布拉格峰声信号强度与探测器到布拉格峰距离和流强关系；改变束流与探测器侧向位置来研究测量布拉格峰横向半高宽可行性。结果 束流开始或束流结束产生的声脉冲幅度可间接表示声信号强度。质子布拉格峰声信号强度与探测器到布拉格峰深度距离呈反比，与流强呈正比，125.43 MeV质子布拉格峰横向半高宽与治疗计划系统模拟值最大偏差11.7%（取束流开始或结束测量数据中最大值）。碳离子呈相似规律，但178.89 MeV/u碳离子布拉格峰横向半高宽比治疗计划系统模拟值偏大45.6%（束流结束测量值），探测器到布拉格峰深度距离可显著增加至67.7 mm。结论 该声学探测器可有效探测质子碳离子布拉格峰声信号，但需进一步降低噪声影响。