²⁵²Cf中子后装治疗机从20世纪90年代开始在国内得到应用^[1]，已经治疗了大量的患者，相对于伽玛射线后装治疗其效果具有统计学上的优势^[2]。²⁵²Cf中子后装治疗机是将中子源(文中特指“²⁵²Cf中子源”)精确地送至病灶位置，利用其产生的中子射线和伽玛射线直接对病灶区肿瘤进行照射，进而使恶性肿瘤萎缩坏死。中子源在病灶位置一般采用步进的办法，使得中子与γ射线最大限度地照射到病灶位置。因此，中子源步进精度的准确性显得尤其重要，但是现在国内尚未有关于²⁵²Cf中子后装治疗机的质量控制检测法规和标准以及成熟的步进精度测量方法。现行中子源步进精度的测量主要通过监视器和刻度尺观测中子源的步进，受到监视器分辨率、观察角度等多种因素影响，观测结果分辨出±1 mm的步进误差具有很大的挑战性。本研究基于厂家标准以及相关规范，利用EBT3胶片对中子源步进精度进行了测量，并利用电离室对位置偏差引起的剂量偏差进行研究。

1.测量工具：美国Ashland Advanced Materials公司的GAFCHROMIC^® EBT3胶片，胶片尺寸20.32 mm×25.4 mm；美国VIDAR公司的Dosimetry PRO Advantage^®胶片扫描仪；德国PTW公司UNIDOS主机以及加拿大Far west公司生产的IC-17组织等效电离和IC-17G石墨电离室。

2.剂量测量装置：剂量测量装置示意图如图 1所示^[4]。将固定支架置于水模体中，支架固定施源器，施源器两侧分别固定IC-17和IC-17G电离室。测量时，中子源中心位置与电离室中心位置处于同一水平线上，电离室中心中子源中心距离为2.5 cm。

图 1 252Cf中子后装治疗机剂量测量示意图 Figure 1 The schematic of dosimetry for 252Cf afterloading radiotherapy machine

3.步进精度测量：利用中子后装治疗机自带的刻度尺，刻度尺一面为有机玻璃，厚度约为5 mm。测量时胶片置于刻度尺有机玻璃侧下方，中子源在刻度尺内依据程序步进5步或者6步，步长一般设为10 mm，两步之间的允许误差为±1 mm，既两步之间的距离应该在(10±1) mm范围内。

4.胶片处理：EBT3胶片照射后，避光保存至少24 h后进行扫描。扫描前在胶片上利用千分尺标定出10 mm长度，作为测量结果的标准长度。扫描时分辨率设置为75 dpi，像素设为8 bit。扫描的图像利用Image J 1.50i进行处理，首先把像素值转化为光密度(OD)值，把原图中的每一点的最大剂量区域选出，然后利用Image J的Measurement功能找出所选区域亮度加权的中心点坐标^[5-7]。利用两点之间的距离公式(1)，计算出两步之间的间隔。

式中，X、Y为某一点的位置坐标值，下标M和N为点位置。

5.剂量测量：电离室IC-17为组织等效电离室，其对于中子和γ射线灵敏度响应基本相同；IC-17G为石墨电离室其对中子基本不响应，而仅对伽玛射线响应。两者测量结果通过数据处理可得到相应点位的中子和γ射线剂量值之和^[8-9]。为了测量中子源位置偏差引起的剂量偏差，从1 mm处开始步进，步长设为1 mm，共测量10个点的剂量值。每个点的剂量值与最大剂量点(7 mm处)的剂量值相比，来查看位置偏差引起的剂量偏差。

1.步进精度测量：由于国内外尚未有关利用EBT3胶片测量中子源步进精度的报告，慎重起见，对两台²⁵²Cf中子后装治疗机进行步进精度测量，验证胶片测量结果与观测结果的差异，其中一台(命名为A)步进精度符合厂家规范，另外一台(命名为B)步进精度不符合厂家规范。

(1) A的步进测量结果：²⁵²Cf中子后装治疗机A步进精度测量结果见表 1。利用Image J对测量结果进行处理，得到了相应位置的坐标值，X₁、Y₁为第1次测量相应位置的坐标值，X₂、Y₂为第2次测量相应位置的坐标值。

表 1(Table 1)

表 1 252Cf中子后装治疗机A步进测量结果(mm) Table 1 The measurement results of steps for afterloading machine A(mm) 测量次数 位置坐标 1 2 3 4 5 第1次 X1 53.79 63.69 73.01 82.68 92.03 Y1 107.68 107.50 107.32 107.30 108.03 第2次 X2 30.76 40.59 50.04 59.88 69.33 Y2 214.30 214.25 214.16 214.15 214.01  注：1.起始点；2.步进第1步达到位置；3.步进第2步达到位置；4.步进第3步达到位置；5.步进第4步达到位置

表 1 252Cf中子后装治疗机A步进测量结果(mm) Table 1 The measurement results of steps for afterloading machine A(mm)

利用公式(1) 计算5点之间的间隔，计算结果见表 2。由表 2可知，²⁵²Cf中子后装治疗机(A)的步进与标准10 mm相比，最大偏差在-0.68 mm。而A步进精度通过监视器观测结果最大偏差为-1 mm。

表 2(Table 2)

表 2 252Cf中子后装治疗机A步进精度(mm) Table 2 The accuracy of steps for afterloading machine A(mm) 测量次数 第1步 第2步 第3步 第4步 第1次 9.90 9.32 9.67 9.38 第2次 9.83 9.45 9.84 9.46

表 2 252Cf中子后装治疗机A步进精度(mm) Table 2 The accuracy of steps for afterloading machine A(mm)

(2) B的步进测量结果：²⁵²Cf中子后装治疗机B步进测量结果和精度测量结果见表 3，4。由表 4可知，B的步进精度与标准值最大偏差在-2.98 mm，而B步进精度现场观测结果最大偏差为-2.0 mm。

表 3(Table 3)

表 3 252Cf中子后装治疗机B不同步进测量结果(mm) Table 3 The measurement results of steps for 252Cf afterloading machine B (mm) 测量次数 位置坐标 1 2 3 4 5 6 第1次 X1 142.67 152.67 161.17 170.67 181.17 188.33 Y1 116.67 116.67 117.00 117.33 117.17 117.33 第2次 X2 131.67 142.17 149.67 159.83 170.33 177.33 Y2 178.33 178.67 178.67 178.67 178.50 179.00 第3次 X3 134.83 145.17 153.33 162.83 173.17 181.00 Y3 179.67 179.33 179.50 179.33 179.17 179.33  注：1.起始点；2.步进第1步到达位置；3.步进第2步到达位置；4.步进第3步到达位置；5.步进第4步到达位置；6.步进第5步到达位置

表 3 252Cf中子后装治疗机B不同步进测量结果(mm) Table 3 The measurement results of steps for 252Cf afterloading machine B (mm)

表 4(Table 4)

表 4 252Cf中子后装治疗机B步进精度测量(mm) Table 4 The accuracy of steps for afterloading machine B (mm) 测量次数 第1步 第2步 第3步 第4步 第5步 第1次 10.00 8.51 9.51 10.50 7.17 第2次 10.51 7.50 10.17 10.50 7.02 第3次 10.34 8.17 9.50 10.33 7.84

表 4 252Cf中子后装治疗机B步进精度测量(mm) Table 4 The accuracy of steps for afterloading machine B (mm)

2.剂量偏差：²⁵²Cf中子后装治疗机在运行一段时间后，由于设备老化等因素，步进精度往往变差，超过了厂家标准允许的范围。但是中子源位置偏差引起的剂量偏差到底有多大，值得探讨。利用步进正常的A进行了剂量偏差的试验。剂量偏差结果见图 2所示，其中7 mm处为最大剂量点位置。从图 2中可以看出，中子源在7 mm位置为最大剂量点位置，当中子源偏离该点1 mm时，与最大点剂量偏差在1.5%以内，偏离2~3 mm时，剂量偏差 < 2.5%，当偏离4 mm时，剂量偏差变大，超过了5%。

图 2 位置剂量偏差 Figure 2 The dose deviation due to position shift

本研究首次采用EBT3胶片测量²⁵²Cf中子后装治疗机中子源步进精度，由于监视器分辨率以及观测角度的关系，通过监视器观测结果往往难以体现实际中子源步进误差。通过对A和B的胶片方法与监视器观测结果对比，可见EBT3胶片方法测量结果从精度和准确性上优于监视器观测结果。相对于监视器观测的方法，采用胶片可以更精确的测量步进精度(精度在0.01 mm)，并且可以长时间保留检测结果，方便查阅。

通过测量后装治疗机的步进精度，最大位置偏差在-2.98 mm。按照厂家规范上述位置偏差是不符合要求的，但是从剂量角度考虑，在位置偏差3 mm时，位置引起的剂量偏差 < 2.5%，按照国际放疗经验来说剂量偏差5%以内都是符合要求^[9]，从制定标准的角度来看，剂量偏差研究除了提供与γ射线后装治疗的横向对比之外，还可从剂量角度以及实际情况研究步进精度参数的设置。

在近源处，中子-γ剂量梯度变化剧烈。文献采用IC-17和IC-17G电离室进行测量，其电离室直径近2.3 cm，测量位置微小的误差可能引起测量结果很大的偏差，仅仅位置微小的偏差可能引起测量结果达5%的偏差，同时在剂量测量中引入了温度气压、替代因子、置换因子等修正，上述因子在使用时都存在偏差，因此剂量测量结果偏差较大^[3]。正常情况下最大剂量点两侧剂量应该接近正态分布，但是从本研究所见，在最大剂量点7 mm处两侧剂量明显不太对称，这个主要原因就是双电离室法测量偏差引起的。