60Co γ 刀 剂 量 性 能 的 测 量 验 证
作者：周汝信 张之彬 王肖兰 徐涛 周建国
单位：100013 北京，中国计量研究院(周汝信 张之彬 王肖兰)；深圳沃发医学新技术发展公司(徐涛 周建国)
关键词：
980321.htm
为发展我国大型放射治疗设备，由深圳沃发医学新技术发展公司研制的国产第一台动态旋转聚焦式60Coγ刀(OUR\|XGD)，根据立体定向原理，对人头颅内病变组织选择性地确定靶点，使用一次大剂量γ射线精确地聚焦于靶点，对病灶组织进行杀伤破坏，从而达到治疗目的。为动物实验和临床试用提供技术基础，作者采用热释光剂量(TLD)测量技术，模拟正常治疗过程，对γ刀治疗计划系统(TPS)定位的准确性和剂量计算的合理性进行实测验证。
1 测量设备和条件
, http://www.100md.com
为了验证60Coγ刀TPS定位的准确性和剂量计算的合理性，测量时，我们使用一套γ刀头模和定位测试架(图1)。通过测试板可以在头模上沿X、Y轴方向进行定位和剂量测量，通过测试孔可以在头模上沿Z轴方向进行定位和剂量测量。
测量仪器是英国VINTEN公司生产的TOLEDO654型高精度热释光剂量读出器。仪器具有精确的光测系统，稳定、可靠，剂量测量总不确定度<5%。
测量探测器使用国产LiF(Mg,Ti)\|M 1mm×1mm和3mm×3mm型测量元件，经过严格筛选，优化组合，分散性均<1%，经在国家γ射线照射量基准辐射场中辐照，在50～500cGy剂量范围内测量，其线性相关系数r=0.99998，符合γ刀模拟试验测量要求。
图1 γ刀头模定位测试架
, 百拇医药
2 测量内容及测量方法
按γ刀模拟TPS定位的准确性和剂量计算的合理性，进行测量验证，主要分以下三方面内容。
2.1 γ\|TPS剂量计划定位的准确性
在γ刀装置的四种准直器条件下，测量头模内焦点剂量场沿X、Y、Z轴方向的剂量分布曲线，并与TPS定位计划输出的焦点剂量场沿X、Y、Z轴方向的剂量分布曲线进行比较，两者位置吻合程度即γ\|TPS定位计划的准确程度。
2.2 γ\|TPS剂量分布的合理性
在γ刀装置的四种准直器条件下，测量头模内焦点剂量场沿X、Y、Z轴的剂量分布曲线，并与TPS计划输出的焦点剂量场沿X、Y、Z轴的剂量分布曲线进行比较，两者拟合程度即描述了γ\|TPS剂量分布的合理性。
, http://www.100md.com
2.3 γ\|TPS焦点剂量率测量
在γ刀装置的四种准直器条件下，在定位准确的基础上，测量头模内靶点(设定为焦点位置)的剂量与γ\|TPS输出的该点剂量值进行比较，给出两者误差程度。
测量前，先用组织等效的人头模进行CT成像，作γ\|TPS定位计划和剂量计算，通过测试板和测试孔确定人头模上沿X、Y、Z轴方向进行定位，然后将TLD元件布放在人头模定位位置，送入γ刀治疗，进行辐照，测量。
3 结果
3.1 定位的准确性及剂量分布的合理性
按γ\|TPS定位计划和剂量计算，用热释光剂量计(TLD)测定了γ刀头模内的定位和剂量分布(表1、表2)。图2给出了在Φ18准直器下，沿X、Y、Z轴测定的剂量分布与TPS计算的剂量分布比较，并且由图测定出γ刀的半影区宽度(照射量为中心值的80%到20%的距离)分别为：19.1mm、24.0mm、37.0mm。用同样方法均可测定出在其余准直器条件下，沿各个轴方向的半影区宽度。
, 百拇医药
图2 Φ18准直器定位剂量分布曲线
表1 γ\|TPS定位位置的测量 准直器
中心坐标(%)
X轴
Y轴
Z轴
计算
实测
计算
实测
计算
实测
Φ18
, 百拇医药
80%
99.50
99.45
94.50
94.30
50%
99.50
99.50
94.50
94.30
20%
99.50
99.60
, http://www.100md.com
94.50
94.40
99.50
99.52
94.50
94.67
s
0.02
0.17
Φ14
80%
99.00
99.20
, 百拇医药
98.00
98.05
50%
99.00
99.50
97.95
98.20
20%
99.00
98.90
98.00
97.95
99.00
, http://www.100md.com
99.20
97.98
98.07
s
0.02
0.09
Φ8
80%
100.00
99.95
98.00
97.90
116.75
, 百拇医药
116.43
50%
100.00
99.85
98.00
97.85
116.90
116.78
20%
99.95
99.75
98.00
98.00
, 百拇医药
99.98
99.85
98.00
97.92
116.83
116.60
s
0.13
0.08
0.20
Φ4
80%
98.00
, 百拇医药
98.10
94.50
94.25
116.85
116.85
50%
98.00
98.25
94.50
94.00
116.90
116.90
20%
, http://www.100md.com
98.00
98.15
94.50
94.20
116.90
116.90
98.00
98.17
94.50
94.15
116.88
116.88
s
, 百拇医药
0.17
0.37
0.00
表2 γ\|TPS剂量分布的测量 准直器
中心点坐标
(%)
X轴半影区宽度(mm)
Y轴半影区宽度(mm)
Z轴半影区宽度(mm)
计算
实测
误差
, 百拇医药
计算
实测
误差
计算
实测
误差
Φ18
80
19.2
19.1
0.1
19.2
19.6
, 百拇医药 0.4
50
24.4
24.0
0.4
24.2
23.8
0.4
20
35.2
37.0
1.8
34.8
, 百拇医药
37.2
2.4
Φ14
80
15.0
14.8
0.2
15.0
14.7
0.3
50
19.8
19.6
, 百拇医药
0.2
19.7
19.2
0.5
20
28.8
29.6
0.8
28.8
29.1
0.3
Φ8
80
, 百拇医药
8.0
7.7
0.3
8.2
8.2
0.0
7.1
7.5
0.4
50
11.8
11.7
0.1
, 百拇医药
11.8
11.3
0.5
10.2
10.1
0.1
20
17.9
18.5
0.6
18.0
17.8
0.2
, 百拇医药
Φ4
80
4.0
2.8
1.2
4.0
2.5
1.5
3.5
3.5
0.0
50
6.6
, http://www.100md.com 6.5
0.1
6.6
6.4
0.2
6.0
5.8
0.2
20
10.4
11.1
0.7
10.4
, http://www.100md.com 10.8
0.4
8.8
8.8
0.0
3.2 γ\|TPS焦点剂量率测量
按γ\|TPS定位计划剂量计算，用热释光剂量计(TLD)进行了γ刀不同准直器剂量率的测量(表3)。表3 γ\|TPS焦点剂量率测量 准直器
探测器编号
计算
实测
标准偏差 %
, 百拇医药
Φ18
1
328.8
328.7
0.1
2
329.3
334.4
1.5
3
305.4
304.3
0.4
, http://www.100md.com
Φ14
1
560.5
561.2
0.1
2
600.4
599.1
0.2
3
619.9
625.3
0.9
, 百拇医药
3.3 γ\|TPS的重复性测量
用γ刀Φ18准直器，将热释光探测器置于恒定靶点位置(人头模10号孔)，并保持辐射条件和几何条件不变，连续重复5次测量，测值分别为：328.7,321.4,327.1,325.4,321.2，其单次测量的相对标准偏差为1.0%。
4 结果和讨论
4.1 定位情况
定位误差公式为Δ=Δ2x+Δ2y+Δ2z
由表1给出的定位误差，按上式计算，可得出四种准直器的的误差如：
Δφ8=0.132+0.082+0.202=0.25，用同样方法可计算出相应准直器的误差。在设计时要求定位误差<0.5mm，实测结果符合设计要求。
, http://www.100md.com
4.2 剂量分布情况
依据OUR\|XGD旋转式γ刀设计要求，对应于四种准直器规格，沿X、Y、Z轴剂量分布曲线80%水平宽度误差小于0.5mm，50%宽度误差小于1mm，20%宽度误差小于10mm。从剂量分布测量表2可以看出，实测结果符合设计要求。
4.3 焦点剂量率测量
从TLD实测剂量情况可以看出，对应于头模内任意靶点(焦点)，剂量误差均小于3%，符合设计要求。
通过上述各项测试结果表明，用热释光测量技术测量60Coγ刀不同准直器治疗时的定位位置，焦点剂量和剂量分布与60Coγ刀的设计计算值基本一致，与电离法测量、胶片法测量比较，具有很大的方便灵活性，因此，用热释光测量技术测量60Coγ刀的剂量性能，是一种简便易行，准确可靠的测量手段。
, 百拇医药
参考文献
1 谷铣之主编.肿瘤放射治疗学.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1993.12.
2 陈炳桓主编.立体定向放射神经外科学.北京：北京出版社,1994.12.
3 沈天真,陈星荣主编.中枢神经系统计算机体层摄影(CT)和磁共振成像(MRI).北京：北京医科大学出版社，1991.1.
4 中华人民共和国国家标准.个人和环境监测用热释光剂量测量系统.GB\|10264\|88.
(收稿：1996\|05\|20 修回：1997\|07\|10), http://www.100md.com
单位：100013 北京，中国计量研究院(周汝信 张之彬 王肖兰)；深圳沃发医学新技术发展公司(徐涛 周建国)
关键词：
980321.htm
为发展我国大型放射治疗设备，由深圳沃发医学新技术发展公司研制的国产第一台动态旋转聚焦式60Coγ刀(OUR\|XGD)，根据立体定向原理，对人头颅内病变组织选择性地确定靶点，使用一次大剂量γ射线精确地聚焦于靶点，对病灶组织进行杀伤破坏，从而达到治疗目的。为动物实验和临床试用提供技术基础，作者采用热释光剂量(TLD)测量技术，模拟正常治疗过程，对γ刀治疗计划系统(TPS)定位的准确性和剂量计算的合理性进行实测验证。
1 测量设备和条件
, http://www.100md.com
为了验证60Coγ刀TPS定位的准确性和剂量计算的合理性，测量时，我们使用一套γ刀头模和定位测试架(图1)。通过测试板可以在头模上沿X、Y轴方向进行定位和剂量测量，通过测试孔可以在头模上沿Z轴方向进行定位和剂量测量。
测量仪器是英国VINTEN公司生产的TOLEDO654型高精度热释光剂量读出器。仪器具有精确的光测系统，稳定、可靠，剂量测量总不确定度<5%。
测量探测器使用国产LiF(Mg,Ti)\|M 1mm×1mm和3mm×3mm型测量元件，经过严格筛选，优化组合，分散性均<1%，经在国家γ射线照射量基准辐射场中辐照，在50～500cGy剂量范围内测量，其线性相关系数r=0.99998，符合γ刀模拟试验测量要求。
图1 γ刀头模定位测试架
, 百拇医药
2 测量内容及测量方法
按γ刀模拟TPS定位的准确性和剂量计算的合理性，进行测量验证，主要分以下三方面内容。
2.1 γ\|TPS剂量计划定位的准确性
在γ刀装置的四种准直器条件下，测量头模内焦点剂量场沿X、Y、Z轴方向的剂量分布曲线，并与TPS定位计划输出的焦点剂量场沿X、Y、Z轴方向的剂量分布曲线进行比较，两者位置吻合程度即γ\|TPS定位计划的准确程度。
2.2 γ\|TPS剂量分布的合理性
在γ刀装置的四种准直器条件下，测量头模内焦点剂量场沿X、Y、Z轴的剂量分布曲线，并与TPS计划输出的焦点剂量场沿X、Y、Z轴的剂量分布曲线进行比较，两者拟合程度即描述了γ\|TPS剂量分布的合理性。
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2.3 γ\|TPS焦点剂量率测量
在γ刀装置的四种准直器条件下，在定位准确的基础上，测量头模内靶点(设定为焦点位置)的剂量与γ\|TPS输出的该点剂量值进行比较，给出两者误差程度。
测量前，先用组织等效的人头模进行CT成像，作γ\|TPS定位计划和剂量计算，通过测试板和测试孔确定人头模上沿X、Y、Z轴方向进行定位，然后将TLD元件布放在人头模定位位置，送入γ刀治疗，进行辐照，测量。
3 结果
3.1 定位的准确性及剂量分布的合理性
按γ\|TPS定位计划和剂量计算，用热释光剂量计(TLD)测定了γ刀头模内的定位和剂量分布(表1、表2)。图2给出了在Φ18准直器下，沿X、Y、Z轴测定的剂量分布与TPS计算的剂量分布比较，并且由图测定出γ刀的半影区宽度(照射量为中心值的80%到20%的距离)分别为：19.1mm、24.0mm、37.0mm。用同样方法均可测定出在其余准直器条件下，沿各个轴方向的半影区宽度。
, 百拇医药
图2 Φ18准直器定位剂量分布曲线
表1 γ\|TPS定位位置的测量 准直器
中心坐标(%)
X轴
Y轴
Z轴
计算
实测
计算
实测
计算
实测
Φ18
, 百拇医药
80%
99.50
99.45
94.50
94.30
50%
99.50
99.50
94.50
94.30
20%
99.50
99.60
, http://www.100md.com
94.50
94.40
99.50
99.52
94.50
94.67
s
0.02
0.17
Φ14
80%
99.00
99.20
, 百拇医药
98.00
98.05
50%
99.00
99.50
97.95
98.20
20%
99.00
98.90
98.00
97.95
99.00
, http://www.100md.com
99.20
97.98
98.07
s
0.02
0.09
Φ8
80%
100.00
99.95
98.00
97.90
116.75
, 百拇医药
116.43
50%
100.00
99.85
98.00
97.85
116.90
116.78
20%
99.95
99.75
98.00
98.00
, 百拇医药
99.98
99.85
98.00
97.92
116.83
116.60
s
0.13
0.08
0.20
Φ4
80%
98.00
, 百拇医药
98.10
94.50
94.25
116.85
116.85
50%
98.00
98.25
94.50
94.00
116.90
116.90
20%
, http://www.100md.com
98.00
98.15
94.50
94.20
116.90
116.90
98.00
98.17
94.50
94.15
116.88
116.88
s
, 百拇医药
0.17
0.37
0.00
表2 γ\|TPS剂量分布的测量 准直器
中心点坐标
(%)
X轴半影区宽度(mm)
Y轴半影区宽度(mm)
Z轴半影区宽度(mm)
计算
实测
误差
, 百拇医药
计算
实测
误差
计算
实测
误差
Φ18
80
19.2
19.1
0.1
19.2
19.6
, 百拇医药 0.4
50
24.4
24.0
0.4
24.2
23.8
0.4
20
35.2
37.0
1.8
34.8
, 百拇医药
37.2
2.4
Φ14
80
15.0
14.8
0.2
15.0
14.7
0.3
50
19.8
19.6
, 百拇医药
0.2
19.7
19.2
0.5
20
28.8
29.6
0.8
28.8
29.1
0.3
Φ8
80
, 百拇医药
8.0
7.7
0.3
8.2
8.2
0.0
7.1
7.5
0.4
50
11.8
11.7
0.1
, 百拇医药
11.8
11.3
0.5
10.2
10.1
0.1
20
17.9
18.5
0.6
18.0
17.8
0.2
, 百拇医药
Φ4
80
4.0
2.8
1.2
4.0
2.5
1.5
3.5
3.5
0.0
50
6.6
, http://www.100md.com 6.5
0.1
6.6
6.4
0.2
6.0
5.8
0.2
20
10.4
11.1
0.7
10.4
, http://www.100md.com 10.8
0.4
8.8
8.8
0.0
3.2 γ\|TPS焦点剂量率测量
按γ\|TPS定位计划剂量计算，用热释光剂量计(TLD)进行了γ刀不同准直器剂量率的测量(表3)。表3 γ\|TPS焦点剂量率测量 准直器
探测器编号
计算
实测
标准偏差 %
, 百拇医药
Φ18
1
328.8
328.7
0.1
2
329.3
334.4
1.5
3
305.4
304.3
0.4
, http://www.100md.com
Φ14
1
560.5
561.2
0.1
2
600.4
599.1
0.2
3
619.9
625.3
0.9
, 百拇医药
3.3 γ\|TPS的重复性测量
用γ刀Φ18准直器，将热释光探测器置于恒定靶点位置(人头模10号孔)，并保持辐射条件和几何条件不变，连续重复5次测量，测值分别为：328.7,321.4,327.1,325.4,321.2，其单次测量的相对标准偏差为1.0%。
4 结果和讨论
4.1 定位情况
定位误差公式为Δ=Δ2x+Δ2y+Δ2z
由表1给出的定位误差，按上式计算，可得出四种准直器的的误差如：
Δφ8=0.132+0.082+0.202=0.25，用同样方法可计算出相应准直器的误差。在设计时要求定位误差<0.5mm，实测结果符合设计要求。
, http://www.100md.com
4.2 剂量分布情况
依据OUR\|XGD旋转式γ刀设计要求，对应于四种准直器规格，沿X、Y、Z轴剂量分布曲线80%水平宽度误差小于0.5mm，50%宽度误差小于1mm，20%宽度误差小于10mm。从剂量分布测量表2可以看出，实测结果符合设计要求。
4.3 焦点剂量率测量
从TLD实测剂量情况可以看出，对应于头模内任意靶点(焦点)，剂量误差均小于3%，符合设计要求。
通过上述各项测试结果表明，用热释光测量技术测量60Coγ刀不同准直器治疗时的定位位置，焦点剂量和剂量分布与60Coγ刀的设计计算值基本一致，与电离法测量、胶片法测量比较，具有很大的方便灵活性，因此，用热释光测量技术测量60Coγ刀的剂量性能，是一种简便易行，准确可靠的测量手段。
, 百拇医药
参考文献
1 谷铣之主编.肿瘤放射治疗学.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1993.12.
2 陈炳桓主编.立体定向放射神经外科学.北京：北京出版社,1994.12.
3 沈天真,陈星荣主编.中枢神经系统计算机体层摄影(CT)和磁共振成像(MRI).北京：北京医科大学出版社，1991.1.
4 中华人民共和国国家标准.个人和环境监测用热释光剂量测量系统.GB\|10264\|88.
(收稿：1996\|05\|20 修回：1997\|07\|10), http://www.100md.com