调强放射治疗是近年来发展的放疗新技术之一。是在各处辐射野与靶区外形一致的条件下，针对靶区三维形状和要害器官与靶区的具体解剖关系对线束强度进行调节，单个辐射野内剂量分布是不均匀的，但是整个靶区体积内剂量分布比三维适形治疗更均匀，在三维适形照射基础上增加靶区剂量的适形度，同时减少正常组织的受照剂量。调强放射治疗多叶光栅形成的小野输出因子测量、小野吸收剂量二维和三维分布测量的研究是国际临床放射治疗领域关注和研究的焦点。目前，国内有报道开展调强放射治疗的医疗机构使用二维半导体进行调强放射治疗的剂量学验证^[1]；运用蒙特卡罗程序(DPM)对调强放射治疗计划进行剂量验证^[2]。这些剂量验证仅对特定的患者剂量进行验证，不能评价不同放射治疗计划系统计算的多野光栅输出因子的对否。2013年，IAEA联合世界范围内18个国家共同协作研究，经申请批准，中国是参与国之一。研究调强放射治疗多叶光栅小野输出因子，小野吸收剂量二维和三维分布方法、技术和程序。本研究报道江苏省部分开展调强放射治疗设备的放射治疗计划系统计算小野输出因子、0.015 cc电离室测量小野输出因子以及与出版值比较的情况。

一、材料与方法

1. 材料和设备：德国PTW产Unidos.E型剂量仪、 TW31014型0.015 cc针尖电离室，针尖电离室使用⁶⁰Co模体法校准；30 cm×30 cm×30 cm标准测量水箱；2台瑞典医科达加速器，2台德国西门子加速器，4台美国瓦里安加速器及其配套使用的放射治疗计划系统(TPS)。8台医用加速器和放射治疗计划系统的基本特性列于表1。

表1(Table 1)

表1 8台医用加速器和配套TPS的基本特性

表1 8台医用加速器和配套TPS的基本特性

2. 方法

(1)放射治疗计划系统计算多叶光栅小野输出因子：用标准测量水模体装满水，放在CT模拟机上扫描，用头颈条件，CT层厚2.5 cm，影像传给放射治疗计划系统制定放射治疗计划(TPS)。对瓦里安加速器，6 MV X射线束，固定准直器10 cm×10 cm照射野，调节多叶光栅片(次级准直器)形成不同小野6 cm×6 cm、4 cm×4 cm、3 cm×3 cm和2 cm×2 cm；对医科达和西门子加速器，多叶光栅片形成不同小野，包括10 cm×10 cm照射野，SSD=100 cm, 水下10 cm，计算多叶光栅小野输出因子(归一至10 cm×10 cm照射野)，计算照射所需监督单位。用计算的TPS输出因子与出版的输出因子进行比较。2012年美国临床医学物理杂志出版了多叶光栅小野输出因子值^{[3, 4]}。2013年，IAEA邀请美国参加该课题研究，并将出版值定为该协作项目的标准值。对3 cm×3 cm～6 cm×6 cm照射野，TPS计算输出因子与出版值的相对偏差要求≤±2%，对2 cm×2 cm照射野，TPS输出因子与出版值要求≤±3%。

(2)0.015 cc电离室测量多叶光栅小野输出因子：标准测量水箱装满水，电离室有效测量点位于水下10 cm深度，6 MV X射线束，对瓦里安加速器，准直器固定10 cm×10 cm照射野，调节多叶光栅片形成6 cm×6 cm、4 cm×4 cm、3 cm×3 cm和2 cm×2 cm小野；对医科达和西门子加速器，多叶光栅片形成所有照射野，包括10 cm×10 cm照射野，SSD为100 cm,射线束中心对准电离室中心，剂量率为400 cGy/min，照射剂量250 cGy，取其平均值。所有小野输出因子读数归一到10 cm×10 cm照射野读数，测量的输出因子与出版的输出因子进行比较。测量2 cm×2 cm照射野时，为了减少电离室杆效应影响，机架角度转动90°，电离室放置方向与多叶光栅片平行。对瓦里安加速器测量，0.015 cc电离室放置方向示于图1A；对于医科达、西门子加速器,电离室放置方向示于图1B。

图1(Fig.1)

图1 0.015 cc电离室放置方向 A.瓦里安；B.医科达和西门子

计算输出因子F的公式如下：

式中，R为测量野读数，Gy; R₀为参考野10 cm×10 cm读数，Gy。

计算相对偏差公式：

式中，F为计算或测量输出因子；F_出版值为出版输出因子。

(3)剂量仪电离电荷饱和校正测量：加速器因输出的每个脉冲不同而产生的剂量率不同，为减少脉冲不稳定而导致电离室读数饱和，从而影响小野输出因子结果，要对剂量仪的电离电荷饱和进行校正。选择Elekta Axesse型加速器，PTW Unido.E剂量仪接0.015 cc电离室，高压设置为400 V，半压设置为200 V，6 MV X射线束，剂量率为400 cGy/min，标准水箱装水，电离室有效测量点置于水下10 cm，射线束中心对准电离室中心，源皮距100 cm，照射野10 cm×10 cm，照射250 cGy，重复3次，取平均值。

剂量仪电离电荷饱和校正因子N_s的公式如下：

式中，Q₁、Q₂分别为剂量仪高压和半压时测量的读数，Gy。

二、结果

1. 不同放射治疗计划系统计算6 MV X射线束多叶光栅小野输出因子：结果见表2。表2结果显示，对瓦里安加速器放射治疗计划系统只支持计算最小照射野为3 cm×3 cm，不能给出2 cm×2 cm照射野的数据，仅靠估算给出。对医科达和西门子加速器放射治疗计划系统能计算最小照射野1 cm×1 cm，但给出3 cm×3 cm和2 cm×2 cm照射野输出因子也超出IAEA要求的±3%和±2%。

表2(Table 2)

表2 8台医用加速器TPS计算输出因子与出版 输出因子结果比较

表2 8台医用加速器TPS计算输出因子与出版 输出因子结果比较

2. 0.015 cc电离室和PTW Unidos剂量仪测量多叶光栅小野输出因子：选取5台TPS计算值与出版值相差较大的加速器的6 MV X射线束多叶光栅小野输出因子进行了验证测量，结果见表3。表3结果显示，0.0015 cc针尖电离室测量2 cm×2 cm和3 cm×3 cm照射野结果均在IAEA要求的范围内。

表3(Table 3)

表3 0.015 cc电离室+PTW Unidoes剂量仪测量值 与出版值结果比较

表3 0.015 cc电离室+PTW Unidoes剂量仪测量值 与出版值结果比较

3. 剂量仪电离电荷饱和校正结果：PTW Unidos E剂量仪接0.015 cc电离室，在高压和半压测量，电离电荷饱和校正结果见表4。表4结果显示，剂量仪和电离室测量的电离 电荷饱和校正因子，对小野输出因子影响很小，在要求的±3%范围内，因此测量的输出因子不需要校正。

表4(Table 4)

表4 电离电荷饱和校正结果

表4 电离电荷饱和校正结果

三、讨论

调强放射治疗中，TPS计算算法、射野输出因子等都是非常重要的剂量学参数。本实验结果显示，对于TPS计算多叶光栅小野输出因子，应用电离室方法得到的测量值与放射治疗计划系统的计算值存在一定差异，分析原因可能与放射治疗计划系统的质量控制有关。目前江苏省开展调强放射

治疗质量控制的医疗机构较少，加速器在更换重要部件等情况后，不能及时对放射治疗计划系统的相关数据进行重新验 证。医疗机构可定期对TPS计算的小野输出因子、应用小电离室进行精确测量得到小野输出因子，与IAEA推荐的标准数据分别进行比较，对偏差超过IAEA推荐标准的数据，应根据测量的结果修正TPS的剂量学参数^{[5, 6]}。

对不同公司生产的加速器而言，其结果的差异也很大。有些放射治疗计划软件，计算小野输出因子仅支持3 cm×3 cm以上的照射野，2 cm×2 cm的照射野需要推算才能得到，可能导致放射治疗计划系统的计算值超过±3%。医学物理人员应参考本方法，选用小电离室进行测量，再将测量结果输入放射治疗计划软件，作为制定放疗处方剂量时的依据，以保证患者治疗剂量的精确。虽然医科达、西门子加速器多叶光栅实施调强放射治疗小野照射治疗计划软件能提供计算1 cm×1 cm照射野输出因子，但根据本实验结果，有25%的设备计算的多叶光栅输出因子超出IAEA的要求。

每台加速器输出的每个脉冲不同，导致其剂量率不同，加速器运行时，如果脉冲突然变高，这时剂量仪测量容易出现过饱和。对剂量仪电离电荷饱和校正因子＜±3%的小野输出因子无需校正，电离电荷饱和校正因子>±3%的，小野输出因子应做校正。本实验使用的加速器，剂量仪的电离电荷饱和校正因子为0.2%，对小野输出因子可不做校正。