高能X射线肿瘤照射靶区的生物剂量验证的可行性研究

目的:研究MM50加速器高能X射线放疗患者时光核反应产生的正电子发射核在PET/CT的显象技术及显象信息,探讨用该信息对照射的肿瘤靶区准确度和剂量分布进行活体的生物学验证。材料与方法:当用高能光子线照射肿瘤时,其与人体的主要组成元素碳C、氧O、氮N等进行光核反应,在照射区会产生可发射正电子的11C,15O,13N等核素,用正电子发射断层扫描仪PET/CT立即扫描照射后的病人,11C,15O,13N等发射的正电子即可在功能影像或分子生物学影像设备PET/CT上显像。根据显像的位置和强度便可分析推断和验证肿瘤照射的生物学位置和生物学剂量,从而真正意义上实现精确的生物适形放疗和验证。用与人体组成类似的有机玻璃头模实验,按常规放射治疗程序,先在PET/CT进行肿瘤的CT定位,之后用治疗计划系统TPS设计三野照射计划,按计划在MM50加速器上用三组不同能量(10MV,25MV,50MV)和剂量为1Gy～10Gy的X射线进行照射。由于碳C、氧O是人体最主要的组成元素,所以我们只研究11C,15O等核素的显像。对11C和15O,PET/CT上分别扫描20min或2min～5min获取正电子核素显像及显像位置、强度分布等信息。MM50是IBA公司医用跑道式电子回旋加速器,束流能量范围10MeV～50MeV,三维治疗计划设计系统是核通公司的3D治疗计划系统TPP3.2,美国GE公司的Discovery LSⅡ PET/CT,用于肿瘤定位和核医学图像扫描及数据处理。结果:10MV X射线,放疗后不能产生光核反应;25MV X射线可产生光核反应,但需要较大的照射剂量,方能获得有意义的信息。对50MV X射线,2Gy～4Gy的常规放疗剂量即可获得11C,15O的正电子显像图及强度分布等信息,10Gy的剂量即可清楚获得15O和11C的正电子显像图及强度分布等信息。结论:MM50加速器50MV X射线放疗病人时光核反应产生正电子发射核可在PET/CT上显像,显像的位置和强度分布可用来对射线照射肿瘤靶区的准确度和照射剂量进行生物学验证,但要获得定量关系还需做大量工作。

The Possibility Study of Bio-verification of Radiation Location and Dose Distribution for High Energy X-ray in Radiation Therapy

Purpose:The image information and technique of positron emitter nuclei generated by high energy X-ray photonuclear reactions with body tissues from MM50 is studied.It is explored to verify for dose delivery and location monitoring in tumor target after high energy photon radiation therapy with the image information.Materials and Methods:The technique is based on the photonuclear reactio-ns in body tissues elemental composition 12C,16O and 14N with high energy X-Ray,energies well above 20MeV,resulting primar...