氣溫和氣壓對醫用直線加速器輸出劑量刻度的影響

詹文明

【摘要】目的：通過實驗研究醫用直線加速器的輸出劑量的刻度受氣溫和氣壓所產生的影響。方法：利用IAEA 277 報告及劑量學的原理，將水模體作為介質，并用醫科達 Precise 電子直線加速器所產生的6 MV高能X線，測量與計算吸收劑量。修正參數為實測的診療室的氣溫和氣壓，以及嘉定的氣溫和氣壓。將測量后所采集的數據相對比，然后進行分析。結果：當氣溫固定時，每波動001 atm（1 atm=101 325 Pa）的氣壓，使輸出劑量波動1%。當氣壓固定時，每波動3 ℃的氣溫，使輸出劑量波動1%。并且氣壓升高會使輸出劑量發生線性遞減。而氣溫的升高會使輸出劑量出現線性遞增。結論：氣溫以及氣壓的變化會對醫用直線加速器的輸出劑量的刻度產生較大的影響。除了正確的參數外，氣溫與氣壓需要按照實際測得的診療室中的數值進行修正醫用直線加速器的輸出劑量。

【關鍵詞】氣溫氣壓；輸出劑量；線性變化

【中圖分類號】R73055

【文獻標志碼】A

【文章編號】1005-0019（2018）07-231-01

手術治療、化療以及放射性治療是治療腫瘤的三大手段。其中放射治療占有重要的地位，是目前治療惡性腫瘤最為常用的方法。經世界衛生組織（WHO）的資料統計得出，在世界范圍內腫瘤的治愈中，放射性治療的貢獻達到了18%。但是在進行放療時，一旦靶區劑量偏離了最佳質量的±5%，便會導致腫瘤的失控，甚至是增加放療的并發癥。因此，確保放療設備的輸出劑量的精準度十分重要。但是對于影響放療的設備醫用直線加速器的因素有很多。本文根據氣溫與氣壓對醫用直線加速器的輸出劑量產生的影響進行實驗研究。得出氣溫與氣壓對醫用直線加速器具有較大的影響，并且具有統計學意義。因此，確定醫用直線加速器的輸出劑量時，需考慮到診療室實際的溫度與氣壓，從而開始修正，提高醫用直線加速器輸出劑量的準確性。

一、材科與方法

1材料。

醫科達Precise 電子直線加速器產生的6MV 高能射線，劑量儀為美國STANDARD IMAGING 生產的superMAX； 電離室為Exradin A19型電離室（收集體積0 .62 cm？，直徑7 .1mm，漏電測試+00%，重復性誤差0 03%），氣壓表為寧波市鄞州姜山玻璃儀器儀表廠生產的DYM3 型空盒氣壓表（最小分度值為0 .1kPa，2015年3月檢定） ，尺寸為30cmx30cmx30cm的4個支點可調的二維水箱。

2方法。

刻度醫用直線加速器輸出劑量是標定醫用直線加速器出束時射野中心軸最大劑量深度處1MU=1cGy，通常以水模體為介質，用AEA277 報告及劑里學原理進行吸收劑量的測量與計算。其中校準計算公式為：

DW=M·ND·SW，air·Pu·Pcel·KTP（1）

ND=Nx·w/e·Katt·Km·2.58×10-4（2）

式（1）、（2） 中，Dw 為有效測量點處的水的吸收劑量； M 為標準劑量計的示值； Np 為電離室空腔的吸收劑量校準因子；Sw，air為校準深度處水對空氣的平均阻止本領比； Pu為擾動修正因子；P.ce！為中心電極修正因子；NX.為照射量校準因子； wle為在空氣中形成一個電子電荷的每對離子消耗射線的平均能量，為3397J/C； Kt為電離室材料對射線吸收和散射的校正因子，Km 為電離室室壁及平衡帽的材料對校準輻射空氣等效不充分而引起的修正，這里Kett Km 的數值由劑量儀廠家給出；KTR 為氣溫、氣壓修正因子，計算公式為：

KTP=273.2+T293.2×101.3P（3）

式（3）中，T、P 分別為測量時治療室實測的溫度（以 ℃ 為單位）和氣壓（以 kPa 為單位）。superMAX 劑量儀和 Exradin A19 型電離室的相關參數為：Nx=1143（高量程 0～500 nA），Katt·Km=0997；醫科達 Precise 電子直線加速器產生的 6 MV 高能射線的相關參數為：Sw，air=1119，Pu=0993，Pcel=1；10 cm×10 cm 照射野下，源皮距（source skin distance，SSD）為 100 cm 時，水下 5 cm 的百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）是 8765%；根據上面的公式（1）可得 Dw=1109 7M。6 MV 高能射線的校準深度是水下 5 cm，由于在測量高能 X 線時電離室的有效測量點 Peff 在 06r 處（「為電離室半徑），校Peit 后，電離室中心距水面的實際深度為52cm； 照射野為10cmx10cm，SSD=100 cm： 當天實測氣溫為22 C； 氣壓表實測為 993kPa，superMAX劑量儀要求輸入標準大氣壓，為win0980 atm. 1atm=101325Pa） 。水箱在測量前30min放置于治療室，電離室插入水箱測試孔15min。電離室的位置應置于射束中心軸上并貼近水箱中的電離室孔壁，以便于水介質的溫度達到平衡，否則會影響測量結果。

二、測量結果

為保障醫用直線加速器輸出劑量的精準，要充分考慮診療室實際測得的氣溫與氣壓，并且要校準與醫用直線加速器相關的機械的指標。如：中心的光距尺所指示的誤差應小于2毫米，光野與激光燈的精度要與照射野具有一致性，還有準直器的角度、機架的角度、和機器出束跳數等都要進行相應的校準。在進行實驗前，按照診療室實際測得的氣溫和氣壓進行醫用直線加速器6 MVX線的輸出劑量的校準。并對輸出劑量的穩定性與線性進行測量，從而保障實驗結果的可靠性與準確性。將輸出的計量分別定為10、100、200、50、200MU，得出的結果為1003、10004、20005、501以及20003cGy，其中存在不到1%的誤差（標準的誤差應小于2%）。當氣溫固定為22℃時，測量不同氣壓時的輸出劑量產生的影響。設為200MU，氣壓分別是103、101、099、096、098、102、097，得出的測量結果1903、1943、1980、2044、2001、1920、2023cGy。當氣壓固定為0980atm時，測氣溫不同對輸出劑量產生的影響，設為200MU。氣溫是31、25、28、16、22、19℃，得出的測量結果分別是2066、2025、2045、1964、2003、1985cGy。

三、討論

WHO與IAEA在世界范圍內進行醫用直線加速器的輸出劑量的比較得出：約有15%以上的患者在采用放療治療腫瘤時，接受的輸出劑量不夠精準。并且隨氣溫與氣壓的變化，劑量的變化率高達3%至9%。因此，更具實際測得的氣溫與氣壓對醫用直線加速器的輸出劑量進行修正。如靶區劑量為6 500 cGy的食管癌的患者，將輸出劑量增加5%及其以上，則有很高的幾率使患者出現放射性的脊髓炎與肺炎，嚴重時會對脊髓等造成嚴重的損傷。反之輸出劑量過低，則會降低治療效果，嚴重時導致腫瘤失控。醫用直線加速器受多種因素影響，本次實驗主要研究的是氣溫和氣壓對醫用直線加速器輸出劑量的刻度的影響。其中每波動001 atm（1 atm=101 325 Pa）的氣壓，使輸出劑量波動1%，每波動3 ℃的氣溫，使輸出劑量波動1%。并且隨氣溫與起亞的升高，輸出劑量呈現線性的遞減或遞增。電離室的空氣質量歲氣溫氣壓的變化而產生變化，對測量的靈敏度產生極大的影響。并且目前階段多采用具有開放式的醫用直線加速器輻射頭的監測，極易受到氣溫和氣壓的影響。如進行校準時的濕度為50%，實際測量為20%至70%間，對濕度的校正<1%，可以忽略不計。一旦電離室的濕度過大，那么濕度與氣溫和氣壓的校正因子KTPH則為：

KTPH=[760/（P-0.2389P1）]·[（273.15+T）/（273.15+20）]（4）

其中P 為電離室工作環境的大氣壓（mmHg）；P1 為水蒸氣的壓力（mmHg）。

四、結語

為有效保障醫用直線加速器的輸出劑量的誤差可以小于2%，應當對診療室的實際氣溫與氣壓進行定期的測量，從而對醫用直線加速器的輸出劑量進行刻度的校正。對于部分為采購氣壓表的醫院，應盡快采購或定期向氣象局索要氣壓值。對于與索要來的氣壓值或氣壓表，要根據當地的海拔高度等因素進行校正。避免嫌麻煩而不進行氣溫氣壓的測量，進而導致醫用直線加速器輸出劑量的不精確，不能保證放療的治療效果。輸出劑量的精準是實現放療治療效果的直接影響因素之一，相關的醫務人員必須重視。

參考文獻

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