电子照射野影像装置在剂量验证方面的研究进展

综述电子照射野影像装置在剂量验证方面的研究进展杨勇戴建荣胡逸民作为种新的放射治疗辅助装置。目前主要用于患者治疗前或治疗过程中的位置验证。通过对照射野影像与模拟定位片或治疗计划系统产生的数字重建影像进行比较。验证患者摆位时照射野设置的几何精度。随着调强适形放射治疗在临床中的应用，逆向治疗计划产生的调强照射野强度分布和患者体内，景分布的验证。以及治疗过程剂量的实时监测变得极为重要。目前。用于实现这目的的方法主要有胶片测量半导体测量和热释光测量等。这些方法都有其缺点。不能满足调强适形放射治疗的要求。尽管1的设计主要是为了验证患者治疗照射野的几何位置，但是。作为种快速的维剂量测量系统IIM1丁以在短时间内获取大量照射野剂量方面的信息，在调强照射野验证自动补偿器设计及其厚度验。实时患者剂量似1与监测；方面具有广的应用前景。近年来。许多学者在这方面做了大量的理论和实验研宄，这方面的研究工作己成为适形放射治疗的个研究热点。本文将重点介绍10在加速器照射野质量控制和患者剂量验证方面的应用研宄，1册的结构和剂量学特点目前常用的1按对射线探测方式的不同，主要分为焚光。固体探测器和液体电离室3种类型。下面主要对扫描液体电离室型3001的结构和剂量学特点进行介绍。其它类型，5的结构可参阅文献1如0找3主要由3部分组成像抹头系统中心拧制和显系统。机架交撑臂。探头系统包括256256的液体电离室阵列，该电离室阵列由层，1厚的液体物质异。作为电离质。液体介质位尸由2块印刷，构成的屯极之电离帘阵列具有。1.1的探测面积。知，1离3，的大为1.271丽1.271丽。肌1屯离宙阵列的前面有邑，的不锈钢作为电子平衡的建成材料相当于厚度的水。中心控制和显系统由位于治疗室外的计算机和相应软件组成，用于观察和处理像。机架支撑臂将探头系统固定在加速器机架上。能使探头系统收放自如。并使探头阵列能在定范围内沿照射野中心轴方向移动。当采集像信号时。对桥医院放射治疗科杨勇中国医学科学院中国协和医科大学肿电离室阵列进行逐行扫描。极化电压300按顺序依次加到每行电离室上。并测量各个电极上收集到的电离电流。

从而形成1有256256个悚素的像。付于公司的通常具有2种采样模式。即标准模式和快速模式。当使用标准采样模式时。所有256行电离室依次被高压选通。

可以得到*高的分辨率。但采集时间较长5.98.当使用快速采样模式时，隔行的128行电离室同时被高压选通。采集时间较短1.58，但分辨率降低。

出系统的刻度10系统刻度的主要目的是为了修正①在开关高压时产生的伪影②各电离室单元灵敏度所导致的静电计本底读数；机架角的相关性。造成各电离室单元灵敏度差异的原因主要是电极形状的差异。电极面的不均匀性以及电离室内液体介质局部厚度的差异1系统刻度的主要步骤如下文献6，7，确定像和采样模式②选择合适的探测器位置通常在源探测器距照射野以保证10的整个灵敏探测面积325，325，在照射野范围内，采集组10幅加速器不出束时的本底像；采集组幅包括整个10灵敏探测面积并且照射野内无任何衰减物质的泛野，6像。用于测量各电离室单元的灵敏度对两组像进行平均分别得到两幅刻度像，幅是无辐射的本底像，另幅是泛野床得到的像进行修正计算，这样处理后，照射野影像输出文件中的像素值是去除了本底散射影响和经过各像素单元灵敏度差异修正的数据。述刻度方法中采用泛野像1.1；1.1邮淞修正各电离室单元灵敏度的左兄这种刻度方法叫像刻度模式。对于高能光子。由于加速器均整器的结构。泛野的剂量分布在靠近照射野边缘处会出现隆起造成探头灵敏测量范围内强度分布大约35，的差别，影响对不同区域像的刻度。因此，为了准确地测量剂量。必须考虑这因素的影响。主要有两种解决的方法种方法是根据光子能量的大小，在探头的入射面上加定厚度对610娜约10，的固体水对照射野均整，这样处理后巧0灵敏探测范围内剂量分布的均勾性可达1.，1.51另种方法是采用维水箱测量得到的维剂量分布来对泛野内剂量的不均匀性进行逐点修正18.经过照射野内剂量分布不均匀性修正的刻度方法叫剂量刻度模式对剂量的测量。但是。要进行绝对剂量的测量，还必须确定系统刻度后照射野影像的像素值与照射剂量率之间的关系，这关系用特征曲线来168.影响特征曲线的因素主要有，采样模式，这是因为不同的采样模式具有不同的有效信号放大率，光子能量，在考虑了建成区厚度的影响后，光能付特征曲线的影呐③由于液体电离材料的非刚性，机架角对设的测量结果有定影响，当1用于剂量测量时。必须考虑这效应的影响；不同的加速器脉冲重复频率设置具有不同的特征曲线，对1型丹特征曲线与照射野大小基本无关。只0的长期稳定性3个月夂1.3.像素值与照射剂量率的关系是非线性的，可用如下次方根函数来拟合该像素点的像素值，是对应点的剂量率；是对测量数据进行拟合得到的系数。也有其他作者采用不同形式的函数来拟合特征曲线尽管函数形式不锾但得到的结果都很接近。拟合值与测量值的偏差都在1以内，4照射野剂量和照射野剂量截面分布的测量在进行了系统刻度和特征曲线测量后。就可用来测量在探测器位置处的照射野剂量及剂量截面分布，当照射野内存在体模或衰减材料时。所得到的数据就是物体的透射剂量trananissionlose，逆仍在剂量学方面的多数应用都离不开照射野剂量的测量。2等用只0测量了能量为6妃父射线，在切0=138.5碰，等中心处照射野为23，23坐的中心行第129行的剂量截面分布。并与维水箱在相同条件水下1.5，的结果进行了比较。除了在剂量跌落较大偏差。1；等17在=150碰处用的像税式和剂量模式分别测量了能量为6厘和8肘不同照射野大小的平野和楔形野的剂量截面分布。并将结果与带平衡帽所有测；在离轴35.10，的地方。在别境税，偏差*高达12.在3瓜等1的研究中。在水下1.5，1量结果中却没有包含反向散射的贡献。，等171用电离室在空气中测量的结果没有包含侧向散射，而的结果却包含侧向散射。私，等研宄了上述因素对照射野剂量测量的影响，并用反卷积方法对0结果中的侧向散射作修正后。与空气中电离室测量的结果偏差0.5，无论对均匀体模还是非均匀体模在整个测量范围屯经反卷积校正后0测量的离轴比与空气中测量的离轴比偏差2.

这些研宄说明8型，具有较高的测量精度。

2印1在加速器照射野质量控制方面的应用快速工具；调强照射野强度分布的验证；补偿器的设计与厚度分布的验证，形状的。1证等。，等尺如和。维水箱分别对不同形状和大小照射野的半影进行了测量。由于只0的空间分辨率较电离室高，所以。0的测量结果比电离室的结果更为精确。幻扣等用荧光型10对照射野平坦度和均勾性进行了测量。并与维水箱测量的结果进行了比较，偏差1.5问时。他们还对多叶准直器1加3，山1仙1.

抑0照射野设置的重复性进行了研宄，1影像用来测量阳射野边1的强度变化。以1的步长讥，测董1影区的剂量轮廓线，用插值方法求出曲线中梯度变化*大的点作为照射野边界点。用这种方法来决定阽设置的精度准确性，0重复多次测量20次以上。可得到，设置的复粘度。

2调强照射野强度分布的验证目前用于验证调强照射野强度分布的方法主要有胶片半导体热释光和胶体测量这些方法作为维剂量验证工具各有其缺点，可方便快速地获得维的剂量分布信息。因此可用于调强野强度分布验证。1以等5用扫描液体电离室型江1对静态调强野的强度分缶进验证；根据静态调强的原理，每照射野由若干子野构成对应每子野照射。

采集幅像，这样，对个有个子野的调强照射野。

得到组数目为的册10像。对于照射野中位置为处的剂量。叫1式计算素1经特怔曲线传换1的剂呈率。笮位为1如为第人个子野的照射量，单位为肌。1也1腿1等5对个具有88个子野的复杂调强野及个有18子野的调强野进行了测量。并将结果与半导体阵列测量结果及维治疗计划系统计算结果进行了比较。除了在剂量跌落较大的区域外。

补偿器设计和厚度分布验证补偿器用于常规放射治疗中补偿组织不均匀和组织缺损。也可以物理调强方式用于实现调强适形放射治疗。江在剂量测量和验证方面有许多优点，可方便地用于补偿器设计和验证79.；等7发展了种用自动设计补偿器的技术。并将该技术用于设计修正肺不均匀的补偿器。原理是先确定某能量下补偿器的特征曲线所谓补偿器的特征曲线是指补偿器厚度与巧0测量得到的电子照射野影像的像素值之间的关系，再利用补偿目标确定补偿器的厚度分布具体算法可参阅文17，20.等在用该方法设计包括肺和纵隔照射野确定纵隔区和肺区补偿厚度，当前后对穿野照射时。各野用计算的补偿厚度的半进行补偿以获得均匀的中平面剂量分布。用人体模型对该方法进行了实验。并用热释光进行测量加以验证。结果明，单前野照射剂量的不均匀性从用补偿器前的16.0降至使用后的0.6；前后对穿2个野照射剂量不均匀性从7.5降到2.5.等对已知厚度平面处的剂量分布。与0测量的结果进行比较。用3种体模进行了验证，结果显，在照射野中心区域。对于均匀体模，计算结果与丹0测量结果偏差1.；对；1邮01体2利用反向投影算法。计算出射剂量和中平面剂量，进行剂量验证出射剂量定义为体模中出射面以内*大剂量深度处的剂量。中户而剂量定义为休投中心。面处的利18等191测请的透射剂量闷1地用扑方反比修1来计算出射剂量。并与半导体测量的结果进行比较。结果发现，者的偏差随体模出射面到探测器距离ml.idetector勺增大而增大。当较大的体模偏差达8.这与卿1等12和，01.；0等4用胶片测量的结果非常相符。在临床实践中，为避免，3与治疗床发生碰撞。同时也为了提高照射野影像的放大率以何于对影像分，常仗较大的阳讪401.因此。

有必要采用适用于临床的更为准确的方法来将透射剂量转换成射剂量戍中平刖别目前。绝数研九拴采用卷分布的补偿器进行照射。通过比较10测量的注量分布与计算的注量分布来验证补偿器的厚度分布。计算的注量分为原射线和散射线两部分。原射线用放射源积分核与指数衰减函数的卷积来计算。散射部分用幻截面来计算。对所有测试情况。在照射野边界1.5，1以内的所有范围。计算结果与测量结果的偏差3.，等9用荧光型，3对补偿器厚度分布进行了验证。基本原理是测量在某能量犯抓和照射野大小，照射条件下部分的强度。进而确定补偿器的厚度分布，对该厚度分布与逆向治疗计划计算出的或几何测量直接得到的厚度分布进行比较以验证补偿器。用该方法验证补偿器厚度，误差。5，相尸能量为光子照射野透射剂量1的变积算法具体步骤如下在临床使用的1位置。用m测量体模的透射剂量；从透射剂量分布中提取原射线部分；将原射线部分反向透影到患者内部，得到体内的原射线注量分布；将体内原射线注量分布与剂量沉积积分核卷积，求出体内剂量分布。第步己在前面部分详细介绍。下面对后分别加以绍，①原射线注量分布的提取有许多算法用于计算透射剂。中的散射线化似是较常用的是也，2等及；等提出的丙种算法1等和从等的算法比较相似，都是采用迭代方法来提取原射线注量分布，下面以161等的算法为例加以介绍。到达只0某探测元的透射剂量由原射线部分户和散射线部化。

30在患者剂量验证方面的应用研究在其它条件不变但无体模时。册测量的剂量分布为，于是目前，在患者剂量验证方面的应用研究按其方法大致分为2类类是设计算法计算出探测器平面处的透射剂量分布，与10测量的结果比较，即所谓正向计算；另类射线笔形束，到达探头的散射线分布只与沿射线方向体模等是由测景的透射剂量及其它息反推出患者的出射剂效路径长度有关。于是，可用笔形束散射积分核进行叠加来量63.86中平面剂量加；10晰甚至患者体内的维剂量分布。与治疗计划系统计算结果进行比较所谓反向投影计算。

1正向计算透射剂量分布与测量结果比较利用10可以快速得到探测器平面的透射剂量分布。如果计划系统能算出位于患者体外探测器平面的透射剂量分布。就可对者进行比较；达到验证患者剂量的目的。这方面的研究主要是肘必此等2.2进行的。他们算法的基础是将常规体校扩大成种1；忠者和扣，在内的扩展体模1卡罗模拟求出。以，测量的透射剂量只，作为原射线户始值何用34和5式讥迭代。可朽到原射线部分尸3等12用蒙特卡罗方法研宄了透射剂量分布中的散射线和原射线剂量之比3尺的物理模型koAThlhThK+k2Af6式中为照射野大小为中心轴上体模厚度，和左2分别为常数，等中心的离以原到探测器公而的距各以电子，止质量为单位的，射线平均能量。利用6式可得到中心轴l.liJSPR.对于离轴位置的33，七灿等127做了详细着，00的增大。散射剂量分布逐渐变宽和变平。到，0501后。探测平面的散射剂量分布可看成是个常数。因此对临床常用范围风40，可用6式来计算离轴位置处的3.在得到8后。可用下式计算出0某探T20.式中5了是透射率为7的兄说；51是穿过20，有机玻璃体模后的透射率的57.57可由5和7或，说和71求出。

由9式根据上述方法计算出出射剂量后。经过下列修正就叫得到中平而剂卞方反比佟正巧江=，中心轱的；度心为，大剂量度。E4ftS.iE1其中7为测量的体模的透射率。，对中平面位置与出射位置不同的散射贡献的修正经过反向投影计算的出射剂量和中平面剂量具有较好较好的验证治疗计划算法和实际照射剂量的准确性。

测元处的原射线部分只。即②原射线注量的反向投影在得到探测平面的原射线注量分布尸，后，若患者01数据己知，则可以方便地通过平方反比和指数衰减修正得到体模内的原射线注量分布尸尤，7，2，计算公式文献26如下何距离，为源到0平面上点，的几何距离；们是能量为方的，射线在水中的衰减因子为点2到体模出射面的等效路径长。对于出射剂量的计算，等于*大剂量深度毛。

计算出射剂量，中平面剂量及犯剂量分布利用8算体模内维剂量分布。上述算法需要知道体模患者的01数据。，仙28建立了种不需要01数据的计算出射剂量和中平面剂量的算法。在这算法中，用出射剂量扩散函数0叩祀31来描述体模中单笔形束对出射剂量中的散射剂量分布的影响。对不均匀体模中点，处的出射剂量乃，由下式计算1胡逸民。照射野影像系统。胡逸民，主编。肿瘤放射物理学。

北京原子能出版社，1999.456471.，10义中内。7.义1分别为点。7处的匣射线和肢射线出射剂量7.夕为点。，处即测的透射申。代距离水中线1羡减系数为无纲常私划常数。3和，72的值通过分析散射出射剂量对照射野白勺依赖性来决定。10式中。阳讯为归后的散射剂量与原射贫，吝聆处恤3入。，4咖论丁，圆31血，血触，此钟知烈牺努授知猫左32卿奶。，加20胡逸民。组织补偿技术。胡逸民，主编。肿瘤放射物理学。北京原子能出版社，1999.47580.

收稿日期19办22病例报告原发食管恶性淋巴瘤列张智策察英全原发食管恶性淋巴瘤极为罕。迄今为止中文报道5例，英文报道18例。*近本科收治例。现报道如下。

患者女。46岁。于1999年7月因进食梗噎5个月入院，入院时可进半流食。外院食管，线片食管中上段长，增粗，管腔狭窄，以食管中上段癌初诊住院。查体显般状况中等，全身浅淋巴结不大，心脏。肺脾等查体均未异常。白细胞总数为7.0，109乙中性粒细胞占0.64.淋巴细胞占0.28.嗜酸性粒细胞占0.03.复查食管线片食管中上段长约7.5，均匀性似纺垂状，粗，横径约42，管壁僵硬，外形不整齐，腔内有7，41充盈缺损，管腔狭窄。胸部，线片心脏。肺纵隔无异常。内窥镜检查显距门齿2，25，处食管后壁隆起性肿物，中央有溃，质硬，触之易出血。余段食管。胃及十指肠未异常。

活检标本经免疫组织化学检查确诊为食管弥漫性非霍奇金恶性淋巴瘤，6细胞型。中度恶性。临床检查无其它部位受侵而诊断为食管原发恶性淋巴瘤。给予放射治疗+化疗，放射治疗采用洲，射线，3个野照射，150，25次；锁骨上预防照射4218次。放射治疗结束复查食管，线片肿肋大嗔分消失。休息1周后给加01氏新碱51坏化疗后再次复查，食管，线片肿瘤基本消失，仅局部长约4管腔稍狭窄。管壁僵硬。粘膜尚光整，钡剂通过畅。

患者于2000年2月复查无异常。

讨论消化道为结外淋巴瘤的好发部位，侵及消化道的恶性淋巴瘤占淋巴瘤的1020，以非霍奇金淋巴瘤居多。其中国外报道侵及胃*常占4850.小肠次之，占3037.回盲部占1218，余下的消化道罕。国外学者统计7例消化道受侵者。无例食管受侵。国内厘发土皇董边，巴瘤临床上更为罕。又肓个例零散报道。

目前为止，中文文献共报道5例，英文文献报道18例，原发于食管的淋巴瘤，其食管，线片显同食道癌，在出现以下征象时应高度怀疑淋巴瘤可能1食管粘膜皱襞增粗；2粘膜下结节伴有大的肿物；3众多的壁龛和粘膜溃烂；4食管巨大肿物但无食管狭窄改变。内窥镜检查亦无特意性大。呈直线型；2虽然粘膜皱襞粗大。但食管扩张性仍好；3壁内结节样结构。结节间呈桥样连接。面光滑；4众多因临床现食管，线片及内窥镜检查均无明显特异性指标。故诊断主要靠内窥镜活检病理确诊。诊断原发性消化道淋巴瘤必须满足以下条件1浅淋巴结不肿大；2胸部，线片检查正常。无纵隔淋巴结肿大；3以消化道病变为主。如果有淋巴结受侵时。只能局限于受侵部位唯淋巴引流区；4白细胞计数分类正常；5没有肝脏或脾受侵。

旦临床发现淋巴瘤侵及食管，常有胃。肠等消化道受侵可能。故必须全面检查。只有全部符合以上5个标准。而且无食管以外其它消化道受侵时。才能确诊为原发性食管恶性淋巴瘤，由于本病病例少。治疗方法较多。故无法统计分析。但1主张以，术为。1.辅以术后放射治疗或化疗。浈后，决于病理类型临床分期及是否实施根治性手术。近期多主张以放射治疗+化疗疗效*佳。有报道生存12年和13年者。也有作者报道对于1和期原发消化道非霍奇金淋巴瘤。单独化疗疗效不亚于放射治疗+化疗，至少在部分病理类型中如此，总之。食管原发淋巴瘤临床上极少。因其治疗及预后与其它食管肿瘤不同。故应纳入食管肿瘤的鉴别诊断中，