调强放射治疗(IMRT)是3D-CRT的高级形式。加速器根据CT或磁共振肿瘤三维图像，用多叶光栅档块，将放射性射线的形状在x、y、z轴上与肿瘤形状高度一致。为了使入射的射线束强度均匀，通过计算机优化，得到高剂量适形，以保证需要的高剂量区得到高剂量照射，得到更陡峭的剂量梯度，保证肿瘤边缘到正常组织的射线更锋利，正常组织受到的剂量更少。目前，我国约有50%以上的医用直线加速器开展调强放射治疗技术，为了保证临床治疗效果，治疗前的质量控制尤为重要。2013—2016年，国际原子能机构(IAEA)联合18个国家开展调强放射治疗先进技术质量核查方法研究，中国是参与国之一。该协作项目研究共分7a^[1]、8^[2]、7b^[3]和9步，9步研究用热释光剂量计(TLD)测量调强放射治疗靶体积和危及器官处方剂量，胶片^[4]测量二维剂量分布3 mm/3%通过率(验证头部肿瘤计划)。本研究重点报道第9步, 建立TLD测量和估算靶体积与危及器官处方剂量方法，建立胶片测量和估算二维剂量分布3 mm/ 3%通过率方法，为4省30台加速器开展调强放射治疗处方剂量验证和二维剂量分布研究提供测量与估算技术指导。

1.研究对象：选择北京大学肿瘤医院参加国际放射治疗多中心研究；选择加速器较多, 物理师水平较高的江苏、湖北、河南和四川4省27家医院中的30台不同型号加速器(美国瓦里安17台, 瑞典医科达10台, 德国西门子3台)开展方法验证研究。

2.材料和设备：IMRT聚苯乙烯固体模体，尺寸15 cm×15 cm×15 cm(IAEA提供); 热释光氟化锂镁钛LiF(Mg，Ti)粉末, 100~160目(北京康科洛电子有限公司)；热释光测量仪，Harshaw 3500；退火炉，Furnace 47900(美国Thermo公司)；放射性免冲洗胶片, EBT3，FilmQA^TM专业γ分析软件(美国Ashlan公司)；胶片扫描仪，10000XL (日本爱普生公司)；放射治疗计划系统，Sensatio open(德国西门子公司)TPS软件版本13.5；加速器，TrueBeam；MLC叶片120对，叶片宽度5 mm(美国瓦里安公司)；能量6 MV X射线；有机玻璃模体30 cm×30 cm×30 cm；Unidos剂量仪，0.6 cm³电离室(德国PTW公司)。

3.IMRT聚苯乙烯固体模体、TLD、胶片准备

(1) 热释光剂量计(TLD)、胶片和IMRT聚苯乙烯固体模体：剂量计7支，其中2支作为检查靶体积上段和下段处方剂量，2支作为检查危及器官上段和下段处方剂量，1支作为扣除运输、存储期间环境影响的天然本底，另外2支作为扣除IMRT模体CT扫描时的最小剂量。TLD分别插入IMRT聚苯乙烯固体模体靶体积和危及器官位置，示意见图 1。胶片使用前，储存在干燥阴凉通风的房间里。胶片裁剪时，需带棉手套操作，整张EBT3胶片裁为长和宽各63.5 mm, 并在右上角裁去13.5 mm尺寸成为圆角，胶片裁剪尺寸，尽量不要超出放入模体的面积，裁剪后的胶片放入聚苯乙烯模体定位针固定的位置(图 2)。

图 1 TLD插入IMRT聚苯乙烯模体 Figure 1 TLD inserted in IMRT polystyrene phantom

图 2 胶片放入IMR聚苯乙烯模体 Figure 2 Film placed in IMRT polystyrene phantom

TLD和胶片放入IMRT聚苯乙烯固体模体中，示意见图 3。组装IMRT聚苯乙烯固体模体，示意见图 4。

图 3 TLD和胶片放入IMRT模体 Figure 3 TLD and film placed in the IMRT phantom

图 4 组装IMRT模体 Figure 4 Assembled IMRT phantom

(2) IMRT聚苯乙烯固体模体CT扫描：2管TLD分别贴在IMRT模体左、右两边，标记十字线作为等中心，模体放在CT扫描床上，用铅点贴在IMRT模体上面标记中心，转动CT机架角度为0°，射线中心与IMRT模体上面铅点中心对齐，另外两个铅点分别贴在IMRT模体左边和右边，与CT扫描仪的左、右激光灯对齐，用最小剂量(1 mGy)实施扫描。扫描时，选择头颈扫描条件，CT扫描层厚1.5 mm, 层间距1.5 mm, 电压120 kV, 320 mAs。

(3) 放射治疗计划系统(TPS)制定治疗计划：IMRT聚苯乙烯固体模体经CT扫描，影像传给TPS制定治疗计划，分别勾画靶体积和危及器官上段和下段4管TLD影像。TLD胶囊内尺寸长20 mm, 内直径3.0 mm, TLD胶囊外尺寸长28 mm, 外直径5 mm。放射治疗计划系统软件版本13.5，计算法各向异性解析算法(AAA)，计算网格1 mm×1 mm, 静态机架, 能量6 MV X射线, 计算靶体积处方剂量，在靶体积95%保证2 Gy处方剂量，< 1%的靶体积应得到93%的处方剂量。危及器官最大处方剂量≥1.4 Gy，在计划中的任何位置最大剂量≤2.2 Gy，计算监督单位每次387 MU，治疗计划传给加速器执行2次。放射治疗计划系统勾画靶体积和危及器官处方剂量，示意见图 5。

图 5 放射治疗计划系统勾画靶体积和危及器官处方剂量 Figure 5 TPS-prescribed doses for PTV and OAR

(4) 照射IMRT聚苯乙烯固体模体：IMRT模体放在治疗床上，标记的十字线中心与射线束中心对齐，对模体实施2次照射。参加国际放射治疗多中心研究，将照射后的TLD和胶片邮寄至IAEA剂量学实验室进行测量与估算结果。

4.建立测量和估算靶体积与危及器官剂量方法

(1) TLD刻度：30 cm×30 cm×30 cm有机玻璃模体，装满水。0.6 cm³电离室放在水下10 cm深度，源皮距离(SSD)=100 cm，照射野10 cm×10 cm，6 MV X射线。采用IAEA 398号报告^[5]方法，分别计算不同剂量点：1.50、1.75、2.00、2.25、4.00、5.00 Gy和相应的监督单位(MU)。15 cm×15 cm×15 cm聚苯乙烯固体模体，TLD插入聚苯乙烯固体模体实施照射，示意见图 6。照射后的TLD，用热释光测读仪，测量不同剂量点的读数并计算，拟合一条标准剂量曲线见图 7。

图 6 聚苯乙烯固体模体TLD组装图 Figure 6 Configuration of Polysyrene solid phantom with TLD

图 7 TLD标准剂量响应曲线 Figure 7 Standard dose-response curve of TLD

(2) 热释光剂量测量系统国际质量控制：将退火后的6套TLD，邮寄到IAEA剂量学实验室。IAEA在规定的照射时间，照射6套TLD，其中5套(每套3支)用于建立标准剂量曲线。剂量点分别为1.50、1.75、2.00、2.25、和2.50 Gy，另外1套作为盲样比对。项目组接到IAEA返回照射后的TLD，用热释光测读仪，测量不同剂量点的剂量并计算，用最小二乘法拟合标准剂量曲线，计算TLD吸收剂量，并报告IAEA。2015—2017年，本实验室多次参加IAEA热释光剂量测量系统质量控制，结果见罗素明等^[3]报道。

(3) 测量和估算靶体积与危及器官剂量：项目协作组接到4省返回照射后的TLD，用热释光测读仪，测量靶体积与危及器官剂量，将读数代入建立的标准剂量响应曲线，得到TLD发光读数，根据IAEA放射治疗热释光剂量学程序，计算TLD吸收剂量^[6]，分别得到靶体积与危及器官的处方剂量。

5.建立测量和估算胶片二维剂量分布3 mm/3%通过率方法

(1) 胶片度：30 cm×30 cm ×30 cm有机玻璃模体，装满水。0.6 cm³电离室放在水下深度10 cm, 源皮距离100 cm, 照射野10 cm×10 cm，6 MV X射线。根据IAEA 398号报告^[5]方法，分别计算水中吸收剂量50、100、200、300、480 cGy和相应的监督单位(MU)。将裁好的胶片，装入2 cm的聚苯乙烯模体板中，然后放入15 cm×15 cm×15 cm聚苯乙烯固体模体中固定，示意见图 8。照射条件与电离室测量条件相同，对固体模体实施照射。照射后的胶片经扫描仪扫描，扫描时，本底胶片和照射后的胶片，放在扫描仪中轴上排成一行，扫描分辨率72 dpi。影像导入EBT3专业γ分析软件进行分析，建立胶片标准剂量曲线^[7]见图 9。

图 8 胶片放入聚苯乙烯固体模体 Figure 8 Film placed in polysyrene solid phantom

图 9 胶片标准剂量响应曲线 Figure 9 Standard dose-response curve of film

(2) 测量和估算胶片二维剂量分布3 mm/3%通过率：从IMRT固体模体中取出照射后的胶片，经扫描仪扫描，扫描条件与胶片刻度条件相同。TPS计划的胶片二维剂量分布影像导入EBT3专业γ分析软件进行分析，剂量归一到靶体积TLD处方剂量，胶片测量与TPS计划二维剂量分布3 mm/3%通过率进行比较，TPS计划二维剂量分布通过率见图 10。胶片测量二维剂量分布通过率见图 11。

图 10 TPS计划二维剂量分布3 mm/3%通过率 Figure 10 TPS planned passing rate 3 mm/3% for 2D dose distribution

图 11 胶片测量二维剂量分布3 mm/3%通过率 Figure 11 Film measured passing rate 3 mm/3% for 2D dose distribution

(3) TLD和胶片质量控制:参与4省验证方法的研究人员均参加外部核查组(EAG)组织的专业培训。统一使用IAEA提供的IMRT固体模体，EAG提供的同批次TLD剂量计，EBT3胶片。

1.中国参加国际放射治疗多中心研究结果：TLD测量靶体积和危及器官剂量结果列于表 1。按IAEA要求，靶体积和危及器官的TLD测量与TPS计划剂量相对偏差为±7.0%。由表 1可知，中国参加国际多放射治疗中心研究结果在-1.0%~-0.2%范围内，符合要求。

表 1(Table 1)

表 1 TLD测量与TPS计划靶体积和危及器官剂量比较结果 Table 1 Comparison of TLD-measured and TPS-planned doses for PTV and OAR 加速器型号 TPS型号 TLD编号 TPS计划剂量(cGy) TLD测量剂量(cGy) 相对偏差(%) Varian TrueBeam Eclipse 靶体积上段 4. 13 4. 14 -0. 2 靶体积下段 4. 17 4. 13 0. 8 危及器官上段 2. 06 20. 70 -0. 6 危及器官下段 2. 02 2. 04 -1. 0

表 1 TLD测量与TPS计划靶体积和危及器官剂量比较结果 Table 1 Comparison of TLD-measured and TPS-planned doses for PTV and OAR

江苏、湖北、河南、四川参与验证方法研究结果, 统一提交EAG测量，分析和计算，TLD结果见本期杨春勇等^[8]、孙刚涛等^[9]、胡传鹏等^[10]、刘冉等^[11]文章。江苏、湖北、河南和四川靶体积结果分别在0.6%~7.0%、0~6.5%、-0.3%~5.1%和-1.7%~8.6%范围内；危及器官结果分别在0.6%~7.0%、-1.7%~8.6%、-0.7%~11.5%和-1.7%~10.6%范围内。

2.胶片测量二维剂量分布3 mm/3%通过率结果：中国参加国际放射治疗多中心研究，胶片测量与TPS计划二维剂量分布通过率100%，结果优秀。

江苏、湖北、河南、四川参与验证方法研究结果, 统一提交EAG测量，分析和计算，胶片结果见本期杨春勇等^[8]、孙刚涛等^[9]、胡传鹏等^[10]、刘冉等^[11]文章。4省二维剂量分布3 mm/3%通过率分别在90.2%~100.0%、90.0%~98.9%、70.0%~99.9%和31.5%~98.5%范围内。

20世纪60年代中期，IAEA开始关注放射治疗剂量质量核查。1966年，IAEA着手研究用TLD质量核查放射治疗输出剂量方法; 1969年，IAEA联合WHO在部分发展中国家开展质量核查。1983年，中国部分医院参加IAEA质量核查。1995年，IAEA为了将TLD核查技术传递给世界各国使用，1995—2016年的22年间，组织了世界范围内部分发展中国家和发达国家参与协作研究项目共5个：1995—1997年，协作项目“热释光剂量计质量核查放射治疗输出剂量传递使用”(第1步)；2001—2004年，协作项目“放射治疗参考条件和非参考条件下剂量学质量核查方法研究”(第2, 3步)；2005—2008年，协作项目“放射治疗光子线束人体剂量质量核查方法研究”；2009—2012年，协作项目“放射治疗复杂技术剂量学质量核查方法研究”(第4, 5, 6步)；2013—2016年，协作项目“放射治疗先进技术剂量传递质量核查方法研究”(第7a, 7b, 8, 9步)。以上项目中国均作为参与国之一。

第9步调强放射治疗剂量质量核查，检查CT扫描，TPS制定治疗处方剂量，加速器执行治疗全过程剂量学，包括多叶光栅片到位精确度，TPS软件中厂家给出的小野输出因子，计算网格大小等引起的偏差，这是开展调强放射治疗质量保证重要的步骤。

第9步调强放射治疗剂量质量核查方法与技术，在IAEA指导下，经过国际上13个国家16个放射治疗中心共同参加研究基础上建立的。对第9步，目前国际上处于研究方法和验证方法研究阶段，中国已建立TLD测量和估算靶体积和危及器官处方剂量，胶片测量二维剂量分布通过率方法。建立的测量和估算方法与技术，与国际接轨，可操作性强，计算准确无误。该方法可推荐在放射治疗机构大范围开展调强放射治疗剂量质量核查使用。

IAEA协作项目，在第1、2、3、4、5、6步研究中，要求参加验证的地方医院是5家，在7a、7b、8和9步中要求多一些地方医院参与，中国从原来的5家医院扩到了27家。在2013—2016年协作项目中，中国参与验证的医院在项目中排名第2。

参与本项目研究4省的30台不同型号加速器，统一使用IAEA提供的聚苯乙烯固体模体。对胶片测量二维剂量分布通过率结果，使用EAG统一提供的同批次EBT3胶片，胶片扫描仪型号，扫描方法和程序，数据测量与分析使用的胶片γ分析专业软件与IAEA推荐的一致。项目协作期间，项目负责人每两年到IAEA剂量学实验室进行培训。对TLD测量剂量结果，使用EAG统一提供的同批次TLD粉末，15份样品分散性控制在±1.5%以内。粉末退火时，用温度表监控(送中国计量院刻度)，高温400℃不超过±1℃，低温度80℃不超过±1℃。在项目协作期间，每年参加IAEA的TLD盲样比对。2015—2017年，盲样结果分别为0.2%、0.5%、-0.2%，结果优秀(按照IAEA要求，盲样比对结果 < ±1.0%)。

第9步，对TLD估算的靶体积和危及器官处方剂量，考虑IMRT模体经CT扫描时，小剂量会对估算剂量产生影响，因此，在估算TLD剂量时，减去了CT扫描时TLD估算0.17 mGy剂量的贡献。

开展第9步调强放射治疗剂量质量核查，对物理师的水平是挑战，对所用设备的使用质量和保养状态是检验，4省参加验证30台加速器中，有13台加速器在执行TPS计划与TLD测量危及器官剂量相对偏差超出了±7.0%不符合要求。经第2次修正剂量后重新验证，仍然有6台加速器相对偏差结果超出了±7.0%不符合要求。验证30台加速器中，有3台加速器在执行TPS计划与TLD测量靶体积相对偏差超出了±7.0%不符合要求。经第2次修正剂量重新验证，仍然有2台加速器相对偏差结果超出了±7.0%，不符合要求。30台参加验证加速器中，有3台加速器在执行TPS计划与胶片测量二维剂量分布3 mm/3%通过率 < 90.0%, 不符合要求。经第2次修正剂量后重新验证，仍然有3台加速器二维剂量分布3 mm/3%通过率不符合要求。

调强放射治疗由多叶光栅叶片形成许多个子野(7个)分次完成照射。在治疗过程中，叶片与叶片之间的缝隙，如有一点差异，将对靶体积造成超剂量或欠剂量照射。参加验证30台加速器中，靶体积TLD测量与TPS计划处方剂量相对偏差不合格率占6.7%；危及器官TLD测量与TPS计划处方剂量相对偏差不合格率占20.0%；胶片测量与PTS计划二维剂量分布3 mm/3%不通过率占10.0%。

第9步验证研究中，30台验证结果(经第2次修正剂量后重新验证)显示，11家省级水平医院中的14台加速器合格率占85.7%，不合格率占14.3%；16家地市级水平医院中的16台加速器合格率占75.0%，不合格率占25.0%。对省级水平开展调强放射治疗的医院，物理师水平，CT扫描质量，治疗计划系统使用质量，加速器的运行整体情况普遍较好，而地市级医院水平比较弱。

第9步调强放射治疗，包括CT影像，制定治疗计划和加速器传递全过程剂量学核查，对研究人员而言，技术内容新，操作复杂，有较高的难度。通过该课题研究，与医院物理师协作，掌握了操作的关键技术，建立了TLD和胶片测量和估算方法与技术。为今后国家卫健委在全国放射治疗机构大范围开展调强放射治疗剂量质量核查奠定了良好的基础，为现场质量核查工作指导积累了丰富的经验，同时通过4省验证方法的研究，提高了4省疾病预防控制人员的专业技术水平和现场指导能力，也确认了27家放射治疗机构开展调强放射治疗的技术水平。

利益冲突  无

作者贡献声明  罗素明负责研究课题实施，方法培训和现场技术指导，参与4省全部医院现场验证研究的实施；吴昊负责实施国际多放射治疗中心研究，对4省疾病预防控制专业人员开展验证方法与技术培训；何志坚负责TLD测量和估算靶体积和危及器官剂量，参与4省部分医院现场验证研究的实施；薛娴负责胶片测量和估算二维剂量分布通过率，参与4省全部医院现场验证研究的实施；袁继龙参与4省部分医院现场验证方法研究的实施