立体定向放射手术治疗系统中准直器系列的设计方案和测试方法

立体定向放射手术治疗系统中　准直器系列的设计方案和测试方法　陈纳新　（深圳奥沃国际科技发展有限公司，深圳５１８０３１）　［文章编号］１００２—２３７６　Ｉ２ｏｏ２）０３—０００３—０３　【中圈分龚号］ＴＨ＇７＂Ｍ　【文献标识码］Ａ　［摘要）介绍立体定向放射手术系统中圆形野准直嚣系列的机械外形足寸谩计厦箕有关放射物理参数ＴＭＲ、　ＯＡＲ、Ｓ　的测试方法。　［关键词）ｘ一射线、准直器、ＴＭＲ、ＯＡＲ、Ｓ　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇ￣ｄｎｇ　ｐｌａｎ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｌｌｌ￣ｔｌｓｕｒｅ　ｆｏｒ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　Ｉｎｔｈｅ　ｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃ　ｒａｄｉｏｓｍ＇ｇｅｒｙｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ＣＨＥＮ　Ｎａ—ｘｉｎ　Ａｂｓｔｒａｔｔ　ｍ　ｔｈｅ　ｐ￣ｐｅｘ，　ｅ　ｉｎｔｍｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅ￣ｉｇｔｔｉｔａｇ　ｐｌｕｍ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｉｎｇⅡｌ衄ｓｕ弛ｆｏｒ　ａ　ｓｅｒｉｅ￣ｏｆ　ｅｏｌｌｉｎｍｔｏｒｓ￣ｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｅ｜ｅ—　ｖｓｔｅｍ．，ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｔｈｅ　ｐ￣ｒａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ＴＭＲ、ＯＡＲ、　ｏ￣ｍｃｔｉｃ　ｒａｄｉｏ￣ｔｍｅｒｙ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ￣．Ｐ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｘ——ｍｙ　Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ　ＴＭＲ、ＯＡＲ、Ｓｃｐ　一、概述　准直器系列的设计能够满足立体定向放射手术　治疗系统的上述要求．但在技术设计上不仅要求其　在机械外形尺寸上同医用直线加速器相匹配，同时　要求其在物理测试性能上也应该能够满足ｘ射线　剂量的需求。　二、机械外形尺寸设计　１．准直器照射野设计计算　（１）准直器形状及参数　每台立体定向放射手术治疗系统配有１６个准　直器，准直器外径为ｑＤ７０ｍｍ，高为１５０ｒａｍ的圆柱，　在其轴线方向上分别加工有大小不等的圆锥孔，以　在目前医院的一般常规放射治疗中，从医用直　线加速器中放射出来的ｘ射线是直接照射在人体　身上的，在ｘ射线杀死病灶细胞的同时，大量的　正常组织细胞也会遭受ｘ射线的伤害。　立体定向放射手术治疗系统刚要求对从医用直　线加速器中放射出来的ｘ射线进行二次准直，并　使ｘ射线在照射野和照射剂量上得到有效的控制　通过对ｘ射线的二次准直，不仅能够使ｘ射线剂　量能够精确地集中照射在人体的病灶细胞上，而且　在照射野上能够根据病灶的大小灵活控制，从而能　够避免伤害大量的正常组织细胞。　便获得所需的射野，并使射野的半影减小。准直器　的规格尺寸见表１。每个准直器上均有标记．其数　字为照射野直径。　２　（２）射野几何计算（见图２）　由于：ｘ＝４９０×（ｄ２一ｄ１）／（１５０×２）　＼　圈】　口　则射野：　Ｄ＝２ｘ＋ｄｌ＝（４９ｄ２—３４ｄ１）／１５　对１号准直器｝ｄｌ：啦．５５，ｄ２：∞．３０，　４｝ＤＩ＝（４９×３．３０—３４×２　５５）／１５＝￣ｂ５ｍｍ　Ｉ医用电于直线加速器；２推直器万向联接器；３准直器　４二擞等中心回转臂：５头环组件；６三维调节机构；　其余准直器射野依此类推：　Ｄ２＝￣ｂ８ｍｍ……Ｄｌ６＝￣ｂ５０ｍｍ　７患者：８治疗床；９机架移动机构；１０．机架定位装置　（３）准直器几何半影设计计算　加速器源瘤距：Ｌ＝ｌＯ００ｍｍ　收稿日期：２００１—１０—０１　源直径ｔ　ｄ：啦ｍｍ　医疗装备２００２第３期　维普资讯 http://www.cqvip.com

裹１　单位：ｍｍ　序号　小端ｄｌ　大端ｄ２　锥度　标记　∞３０　１７’Ｉｌ　∞　０８　∞２吕　０￣２７’３０　蜩　３　耐６ｌ　研　３７’４９　ｍｌｌ　町　１４　∞２４　０　８’７　５“　ｍ１４　５　蜩．６７　ｍ１１．２２　０ｃ５８’２６”　ｍｌ７　６　ｍｌ０　２。　ｍ１３　２０　１ｏ８’４５　啦０　ｍ１５１８　１Ｏｌ９’３　３　啦３　８　ｍ１７１６　ｌ￣２９’２２”　啦６　９　ｍ１４．７９　ｍ１９　ｌ４　１＝＇３９‘４０“　ｍ２ｑ　１１）　ｍｌ６．３２　４吐ｌ　ｌ２　ｌ　‘５８“　ｍ３２　１ｌ　ｍ１７　８５　∞３　１０　０’１６”　ｍ３５　０８　２ｏ１０’３４”　∞８　∞Ｏ　９１　２ｏ２０’５２”　垂４１　２￣３１‘９　８”　ｌ５　９７　ｍ３１．０２　２￣４ｌ＿２７　∞　ｌ６　ｍ２５　５０　ｍ３３　５ｌ’４５　准直器出口至等中心点距离：ｌ＝３４０ｍｍ　则：　ｙ／ｄ：１／（Ｌ—１）　几何半影：Ｙ＝３４￣ｄ／６６０＝１．０３ｎｕｎ见图３。　三、物理性能测试　１．测试目的　对于不同的准直器来说，其对于ｘ射线的物　理性能参数也不一样，一个合格的准直器，不仅在　机械尺寸上满足与医用直线加速器相匹配，同时在　对于ｘ射线的物理性能参数如ＴＭＲ、ＳｃＰ、ＯＡＲ上　也能满足设计要求。　２．测量设备　标准水箱　ＳＣＤ一１１半导体剂量仪及探头　有机玻璃板　Ｋｏｄａｋ　Ｘ—Ｏｍａｔ　Ｖ胶片　胶片冲洗设备　胶片测读系统　３．测试方法　ＴＭＲ的测试：　（１）将半导体探头固定在水箱底部内壁上（可　用胶布粘贴）。　（２）调节加速器光野，使它为７．５ｃｍ×７．５ｃｍ。　（３）调节治疗床高度，以使ｘ一射线源到探头　中心的距离（ＳＡＤ）为１００ｃｍ。　（４）打开加速器光野，水平调整水箱位置，以　使探头中心与光野的十字交叉点重合。调整好了之　后，水箱就不能移动了。　４　（５）设计一个表格，记录各个准直器在不同水　深时的剂量值（以ｅＧＹ为单位）。在设置水深度时　要注意，在最大吸收剂量点附近，点要取得密一　些，而远离最大吸收剂量点之后，点可以取得比较　稀疏。　（６）往水箱里加水，直到水表面到探头距离为　２０ｃｍ。　（７）往加速器Ｇａｎｔｒ．ｙ上加上准直器夹持头，装　上∞０的准直器。　（８）打开加速器光野，再次确认探头中心与准直　器光野的中心重合，使剂量仪处在测量的状态，让加　速器输出１００Ｍｕ的剂量，记录下剂量仪的读数。　（９）卸下∞０的准直器，装上舛７的准直器，　保持其它条件不变（如水深、ＳＡＤ、加速器输出剂　量），重复上述步骤，记录下剂量仪的读数。　（１０）重复上述步骤，按从大到小的顺序，测量出　所有准直器在２０．０ｃｍ水深度时的剂量仪的读数。　（１１）从水箱里放出部分水，以使水深为　１９．Ｏｃｍ。　（１２）重复上述步骤，按从大到小的顺序，测　量出所有准直器在１９．０ｅｒａ水深度时的剂量仪的读　数。　（１３）按照上表所列的各种水深度值，重复上　述步骤，测量出各个准直器在不同水深度时的剂量　仪的读数，将这些剂量填人上述ＴＭＲ剂量测试计　划表。　（１４）从上表可　看出，同一准直器在不同水　深度时，探头处的吸收剂量是不一样的，存在一个　圈２　■３　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅ　Ｐ　ｍ　Ｖｏ１．１５ｌ　Ｎｏ　３　维普资讯 http://www.cqvip.com

最大吸收剂量点（其深度对于６ＭＶ　Ｘ一射线为１．５　—２．０ｃｍ，１０ＭＶＸ一射线为２．０—２．５ｅｒａ，１５ＭＶ　ｘ一　射线为３．０—３．５ｅｍ）。　ｘ—ＫＮＩＦＥ　ＴｂＩＲ剂■测试计划表　准直器：０＝４７ｒａｍ　Ａ＝ｌ　１１０　Ｍｅ＝０　０３４６　ＳＩ＝０　９５６　Ｅ￣ｅｒｇｙ＝１０Ｍｙ　Ｄｉｓ（ｃｍ）　ＴＭＲ　Ｏｅｖ　６５　１　０　６５９　０　６５９　８２　８　０　８３８　０　８３８　ｌ　５　０蚰９　０　９３９　２　０　９７　４　０　９８６　０　９８６　１　０００　ｌⅫ　３　０　９Ｂ　３　０　９９７　０　２１％　３　５　９６　９　０　９８３　０　％　４　０　９５　５　０　９６７　６　０　８９　０　０　９０２　０１２％　８　０　８３　０　０　Ｂ４２　０　ｌ８％　１０．０　７７　６　０　７８５　—０．０１昭　７２　１　０　７３０　０　７３３　０　４２％　ｌ３　０　—　０　７０８　—　０　６８４　ｌ５　０　—　０　６６１　ｌ６　０　—　１７　０　—　０　６１６　０　５７５　０　５５６　（１５）对于同一个准直器，用各个水深度时的　剂量值除以最大吸收剂量点的剂量值，即得到该准　直器在不同深度时的ＴＭＲ值，其中最大吸收剂量　点的ＴＭＲ值为１．０００。　（１６）用上述方法，即可得到各个准直器在不　同深度时的ＴＭＲ值，将这些ＴＭＲ值列成表。　ＳｃＰ的测试：　在上述ＴＭＲ测试完毕之后，保持水箱、探头　等位置不变，改变水深，使得探头处于最大吸收剂　量点。卸下准直器，保持加速器射野为　７．５ｃｍ×７．５ｅｒａ。在加速器输出剂量为１００Ｍｕ的情　况下，测出探头所在点的剂量值。记下该数值Ｄ　。　可以发现这个剂量值比ＴＭＲ剂量测试计划表中的　剂量值都要大。　用ＴＭＲ剂量测试计划表中各准直器在最大吸　收剂量点的剂量值除以Ｄ　，即可得到各个准直器　ｓｃＰ值。　ＯＡＲ的剥试：　（１）刻度胶片的准备：取一张规格为　３３ｅｒａ×４１ｃｍ　Ｋｏｄａｋ　Ｘ—Ｏｍａｔ胶片，用铅笔在胶片封　袋上均匀地分成１２块，分别在上面标上Ｋ０、Ｋ１、　医疗装备２００２第３期　……Ｋ１１，为下面拍刻度片做好准备。　（２）剂量胶片的准备：取两张规格都为　３３ｃｍ×４１ｃｍ　Ｋｏｄａｋ　Ｘ—Ｏｍａｔ胶片，用铅笔在其中一　张胶片封袋上均匀地分成６块，分别在上面标上　∞０、ｆｆ￣４７、ｆｆ￣４４、中４１、∞８、中３５，在另一张胶片　封袋上均匀地分成１２块，分别在上面标上中３２、　啦９、中２６、中２３、啦０、中１７、中１４、中ｌ１、仳、∞，　为下面拍剂量片做好准备。　（３）将加速器输出射野调为７．５ｅｒａ×７．５ｃｍ，　装上准直器夹持头。　（４）在加速器治疗床上叠放着５ｅｒａ厚有机玻璃　板，调整治疗床高度，使得加速器射线源与有机玻　璃上表面距离为１００ｃｍ；水平调节治疗床或有机玻　璃板位置，打开加速器光野，使得光野处于有机玻　璃板。保持治疗床和有机玻璃板位置不变。　（５）拍刻度片：取已画好刻度片格子的胶片，　将该胶片置于有机玻璃板上表面；打开加速器光　野，使得光野处于Ｋ０格的；在胶片上面叠放　４．５ｅｒａ厚有机玻璃板。加速器不输出剂量。重复上　面步骤，只是让光野处于Ｋｌ格的。打开加速　器，让它输出１０Ｍｕ的剂量　重复上面步骤，分别　用２０Ｍｕ、３０Ｍｕ、……１１０Ｍｕ的剂量，照射Ｋ２、　Ｋ３、……ＫＩ１胶片。至此，刻度片拍完。　（６）拍剂量片：重复上面步骤，用９０Ｍｕ的剂　量，分别照射∞０到∞共１６张剂量片。　（７）将已照射过的刻度片和剂量片在相同条件　下（包括显影、定影时间和显影液、定影液温度）　冲洗，可以用洗片机自动冲洗，也可用手洗。　４．ＯＡＲ数据处理　（１）用剂量胶片数据处理系统处理刻度片和剂　量片。　（２）根据每张刻度片的灰度和对应的剂量值，　绘出刻度曲线。　（３）根据刻度曲线，绘出每张剂量片的ＯＡＲ　曲线图及离轴距一ＯＡＲ值数据表。　（４）从每张剂量片的数据表中挑选２０对离轴　距一ＯＡＲ值。用于输入ＴＰＳ。　５．对ＴＭＲ、ＯＡＲ曲线的评价处理　上面作出的ＴＭＲ、ＯＡＲ曲线，往往会出现一　些奇异点及不合理的地方。这就需要根据ＴＭＲ、　ＯＡＲ的物理概念及实验中可能出现的误差进行分　析、处理，使得各条曲线合理、准确，相互之间能　协调、一致