旋轉照射技術在全身皮膚電子束照射中應用研究

李萬禎，劉錦全，余輝，廖博玉，李萍，王銳濠，張書旭

廣州醫科大學附屬腫瘤醫院 放療中心，廣東 廣州 510095

引言

全身皮膚電子束照射（Total Skin Electron Irradiation，TSEI）是治療全身淺表惡性病變（如蕈樣霉菌病）的主要手段之一[1-2]。目前開展TSEI主要有兩種技術：固定六野照射和旋轉照射[3-5]，其中固定六野照射技術在國內應用較為廣泛，其具體實施方法是：患者站在按60°等分的圓盤中心，通過技師擺位，患者面向不同的角度（0°、60°、120°、180°、240°和300°），將不同方位的皮膚暴露于照射內，從而使患者全身皮膚得到相對均勻的照射。根據機房的空間大小，可采用一個機架角或兩個機架角（雙機架角）的照射野才能覆蓋患者的全身，因而一個治療周期需要擺位6或12次。可見，采用固定六野照射技術開展TSEI的工作效率低，反復擺位耗費時間多，并且難以保證每次擺位的重復性，影響劑量的均勻性。為此，本研究自制了一個勻速旋轉裝置，嘗試開展雙機架角旋轉全身電子束照射（Dual-Field Rotational Technique of Total Skin Electron Irradiation，DFR-TSEI）技術，比較旋轉照射與固定六野照射的劑量學差異，最后應用DFR-TSEI技術治療一個蕈樣霉菌病患者，并實時監測全身皮膚劑量。

1 實驗儀器

熱釋光劑量測量系統（北京核儀器廠）：FJ347A熱釋光劑量儀、FJ411A退火爐、JRl152-B氟化鋰熱釋光劑量片（TLD，LiF，Mg，Cu，P）；TLD規格3 mm×3 mm×0.8 mm，靈敏度10-7Gy（60Co），分散性≤5%，線性范圍5×10-7～10 Gy。

半導體多通道劑量測量系統rf-IVDTM2（美國SUN NUCLEAR公司）：二極管探測器（QED）的探測范圍為0.8 mm×0.8 mm，靈敏度為32 nC/Gy，穩定性為0.5%/kGy，劑量率依賴±1%。

自制馬達驅動的轉盤：直徑為60 cm，最大承重為90 kg，表面有0°～360°刻度，勻速轉動，轉速為68 s/圈。

仿真人：體內充滿石蠟的男性體模，身高170 cm。

2 方法

2.1 劑量儀刻度

熱釋光劑量片（Thermoluminescence Dosimeter，TLD）的升溫程序為：預熱溫度140℃，預熱時間15 s、讀出溫度240℃，讀出時間20 s、退火溫度243℃、退火時間20 s。本實驗所有TLD測量均用同樣的升溫和退火條件。

Elekta Synergy直線加速器8 MeV電子束，劑量率600 MU/min，機架角0°，10 cm×10 cm限光筒，將TLD和QED探測器置于最大劑量深度下，源皮距（SSD）100 cm，機器出束100 MU，TLD和QED刻度為100 cGy即可。

2.2 固定六野照射的跳數

Elekta Synergy直線加速器8 MeV電子束，20 cm×20 cm限光筒，機架角90°，將仿真人置于機房最遠處，源皮距（SSD）450 cm，在仿真人前20 cm處放置有機玻璃散射屏（213 cm×90 cm×0.8 cm）。然后將4個QED靠攏，貼在仿真人身上的光野中心，出束100 MU，Rf-IVDTM2劑量儀讀數取平均值。設表面處方劑量為160 cGy，本研究測定劑量累積因子值為2.7，固定六野照射時，得到每個射野跳數2194 MU。

2.3 旋轉照射的跳數

將仿真人置于自制的旋轉裝置的中心，按上述第2.2節的照射條件，轉盤勻速轉動，機器一直出束，當4個QED讀數的平均值達到160 cGy時，立即停止出束，讀出機器跳數為13000 MU。

2.4 比較不同照射方法的劑量學差異

在仿真人身上測量點布局：按上述第2.2節的擺位條件，對仿真人進行擺位。從轉盤0°（即仿真人正對治療機）開始，每轉動轉盤10°，然后在仿真人身上光野中心設置一個測量點（4個并排的TLD），最終在光野中線沿X方向設置了36個測量點。

（1）比較旋轉照射與固定六野照射的劑量學差異。設固定六野照射為A組，每一個角度的照射野（0°、60°、120°、180°、240°和300°）的機器跳數為2194 MU。設旋轉照射為B組，機器跳數為13000 MU。按上述第2.2節的條件進行照射并測量，比較兩組間的劑量差異。

（2）人為引入擺位誤差，比較固定六野照射在引入擺位誤差前后的劑量學差異。根據本科室的以往經驗，在實施固定六野照射技術時可能出現擺位誤差有±1°、±3°、±5°，本實驗將這些誤差，隨機分配到6個野中，得到治療角度為3°（+3°）、61°（+1°）、115°（-5°）、179°（-1°）、237°（-3°）和305°（+5°），設為C組。按上述第2.2節的條件進行照射并測量，然后與A組的劑量進行比較。

2.5 統計學分析

各測量點中4個TLD值取平均值，采用SPSS 19.0軟件進行分析，兩組間數據采用配對t檢驗，P＜0.05認為差異有統計學意義。

3 真實病例的實時劑量監測

3.1 病人資料及處方劑量

男性，50歲，身高173 cm，體重65 kg，診斷為蕈樣霉菌病（ⅢA期）。根據EORTC[4]建議，皮膚表面處方劑量為38.4 Gy/24次，即分次劑量160 cGy。每天一次，每周治療4次（周一、二、四、五治療），完成12次治療后，休息1周后再繼續治療。

3.2 擺位

受機房的空間限制，采用DFR-TSEI技術治療該患者，根據患者的身高，選定雙機架角分別為78°（下野）和96°（上野）。這兩個機架角的光野不重疊，以患者肚臍為中心，上下各隔開9 cm。本實驗在治療該患者前，在仿真人身上反復測量上述隔開區域的劑量，它與射野中心的劑量偏差＜2%。這兩個角度不以90°對稱（圖1），主要是考慮患者站在旋轉轉盤上治療時可能出現頭暈而跌倒，為安全起見，本研究不墊高旋轉裝置，所以選定上述不對稱的照射角度，使照射野覆蓋患者的全身皮膚。其余照射條件為Elekta Synergy直線加速器8 MeV電子束，20 cm×20 cm限光筒，源皮距（SSD）450 cm，有機玻璃散射屏置于仿真人前20 cm處。

圖1 雙機架角旋轉照射技術的幾何參數示意圖

患者站于轉盤中心，雙手上舉，抓在頭頂正上方的旋轉手把，充分暴露腋窩（圖2）。治療時晶體和陰囊用3 mm鉛皮保護，手指甲和腳趾甲用1.5 mm鉛皮保護。

3.3 全身劑量監測點設置

在患者的每一次治療時，本實驗均采用TLD對患者的全身皮膚劑量進行實時監測，監測點布局如下：

以患者的左半身為主，圖2a為前正中線，鎖骨中線，下肢內側、外側；圖2b為后正中線，肩胛下線，上肢內側，頭頸部；圖2c為腋中線，上肢外側。在上述各連線是，每間隔6 cm貼2個TLD。其余監測點包括晶體，陰囊，指/趾甲（鉛皮內側），手指、腳趾縫，會陰，耳后，左腳底中心及內外側，均放置2個TLD，主要是測量被鉛皮遮擋的器官劑量和在照射野內暴露不充分的區域劑量。

在每次治療時，分別在78°和96°機架角出束的跳數為13000 MU，各測量點的劑量取2個TLD讀數的平均值。待監測完24次治療后，求得各測量點的平均劑量。

4 結果

4.1 不同照射方法的劑量學分析

在仿真人身上，本實驗嘗試了旋轉照射、固定六野照射和帶擺位誤差的固定六野照射的照射方法。不管采用哪種照射技術，受身體曲面的影響，在仿真人的同一個橫斷面上，皮膚表面不同位置（射野中線沿X軸方向）的劑量呈不規則的波浪形變化（圖3）。

圖2 患者在不同方位的姿勢及TLD劑量片的位置示意圖

圖3 三種不同照射方法在仿真人身上36個測量點劑量的變化規律

（1）旋轉照射（B組）與固定六野照射（A組）的測量點間劑量差異無統計學意義（t=1.312，P=0.198）。兩組各測量點間的劑量差平均值為0.09 Gy，為處方劑量的5.7%。

（2）固定六野照射（A組）與帶擺位誤差的固定六野照射（C組）的測量點間劑量差異有統計學意義（t=2.221，P=0.03），說明在采用固定六野照射技術治療患者時，技師的擺位誤差對劑量有影響。兩組各測量點間的劑量差平均值為0.11 Gy，為處方劑量的6.8%。

4.2 真實病例實時劑量監測報告

（1）平均劑量。患者的處方劑量為1.6 Gy，從24次治療監測點的劑量看，剔除被鉛皮遮擋的器官劑量（晶體、陰囊、指/趾甲等）和在照射野內暴露不充分的區域劑量（下肢內側、會陰、頭頂、腳底等），患者皮膚表面的平均劑量為1.63 Gy，波動范圍在平均劑量的93.7%～111.6%，滿足臨床治療要求。

（2）射野不能完全覆蓋的區域劑量。頭頂劑量為1.27 Gy（相當于平均劑量的77.6%）。腳底的劑量0.39 Gy（23.9%），其中部劑量最低。手掌和手背的劑量分別為1.36 Gy（83.3%）和 1.37 Gy（83.8%）。

（3）自屏蔽導致劑量不足。在治療時患者的雙上肢上舉，當旋轉到某些角度時，上肢、頸部和頭部相互遮擋而不能充分暴露于照射野，造成其劑量不足，鎖骨上窩、頭頸部側面和上肢內側（治療時姿勢）的劑量分別為0.88 Gy（54.0%）、1.26 Gy（77.3%）和 1.36 Gy（83.5%）。 同 樣，兩側大腿相互遮擋造成會陰和下肢內側的劑量不足，呈越靠近會陰，其劑量越低的趨勢，會陰劑量僅為0.16 Gy（9.8%），大腿內側的劑量為0.75 Gy（46.1%），小腿內側的劑量為1.30 Gy（79.7%）。手指、腳趾間的自屏蔽影響，手指縫、腳趾縫劑量有所欠缺，分別為1.03 Gy（63.3%）、0.89 Gy（54.8%）。

（4）鉛皮保護的器官受量。晶體、陰囊通過3 mm鉛皮保護，劑量分別為0.11 Gy（7.0%）、0.20 Gy（11.9%）。手指甲、腳趾甲通過1.5 mm鉛皮保護劑量為0.51 Gy（31.2%）、0.82 Gy（50.1%）。見表1。

5 討論

在不同放療單位之間，直線加速器型號和機房空間有較大差別，開展全身皮膚電子束照射（TSEI）的方式有所不同[5]，主要體現在照射方法、患者治療姿勢、射線輔助散射設備、劑量率、治療距離、總劑量及分割劑量等[6]。目前主要實現方式有固定六野照射和旋轉照射[3-4]。若機房足夠寬，源皮距SSD達到7 m以上，則單機架角照射足以覆蓋患者全身皮膚，但增加特殊散射材料改善患者縱軸方向劑量，可以獲得較好的劑量均勻性[7-8]。若機房空間有限，但SSD須大于3 m，采用雙機架角照射，亦可得到較均勻的劑量分布。Evans等[9]通過在治療機頭的前額外，增加散射濾光材料，實現近距離單機架角旋轉照射，使SSD從7 m降至3 m，患者縱軸及橫軸的均勻性亦達到治療要求[10]。

根據歐洲癌癥治療研究組織（EORTC）建議，TSEI全身皮膚劑量的均勻性要求在10%內，X線污染不超過0.7 Gy，最佳SSD為3～8 m，皮膚表面總劑量為30～36 Gy，甚至到達40 Gy，分次劑量為1.0～2.0 Gy，總治療時間為6～9周，電子束能量為4～8 MeV，80%處方劑量的深度不低于皮下4 mm，20%處方劑量的深度不超過20 mm。Gamble[3]和Chowdhary[8]認為治療總劑量可以降低至30 Gy以下，總體療效和復發率與常規劑量相似，但可明顯降低治療的放射毒副作用，且為腫瘤復發提供再次放射治療機會。Parida等[11]通過提高劑量率（30 Gy/min）顯著減少治療時間，增加患者治療依從性，使毒副作用降至最低。

本研究利用熱釋光劑量片（TLD）和rf-IVDTM2多通道測量儀在仿真人身上進行模擬測量，發現旋轉照射與固定六野照射的測量點劑量差異無統計學意義，說明旋轉照射同樣能滿足臨床治療的要求。傳統固定野照射方法需要技師多次進入機房進行擺位，難于保證每次治療體位的重復性，工作效率低。而旋轉照射則沒有擺位的概念，大大提高了技師的工作效率。

表1 真實病例全身電子線放療的全身表面劑量實時監測結果（

表1 真實病例全身電子線放療的全身表面劑量實時監測結果（

注：*全身平均劑量是剔除被鉛皮遮擋的器官和在照射野內暴露不充分的區域，其余監測點的平均劑量。※括號內數值為實際劑量與平均劑量的百分比。

監測位置 監測點數 平均劑量 (%※) 最小值 (%) 最大值 (%)全身平均劑量* 51 1.63±0.07 (100) 1.53 (93.7) 1.82 (111.6)軀干 (除背部中線) 39 1.63±0.07 (99.6) 1.53 (93.7) 1.81 (110.6)背部中線 10 1.49±0.06 (91.3) 1.40 (85.7) 1.59 (97.3)鎖骨上窩 6 0.88±0.17 (54.0) 0.69 (42.3) 1.18 (72.0)下肢下肢外側 12 1.66±0.07 (101.6) 1.54 (94.3) 1.82 (111.4)會陰 1 0.16 (9.8) - -大腿內側 4 0.75±0.41 (46.1) 0.31 (18.9) 1.14 (69.6)小腿內側 6 1.30±0.04 (79.7) 1.24 (75.7) 1.36 (83.3)腳背 2 1.51±0.04 (92.2) 1.48 (90.8) 1.53 (93.6)腳底 3 0.39±0.22 (23.9) 0.18 (10.8) 0.61 (37.2)腳趾縫 1 0.89 (54.8) - -腳趾甲 (1.5 mm鉛皮保護) 0.82 (50.1) - -上肢上肢外側 (治療時姿勢) 9 1.77±0.07 (108.7) 1.65 (101.1) 1.87 (114.4)上肢內側 (治療時姿勢) 8 1.36±0.12 (83.5) 1.13 (69.3) 1.50 (91.9)手掌 2 1.36±0.27 (83.3) 1.17 (71.8) 1.55 (94.9)手背 2 1.37±0.04 (83.8) 1.34 (82.2) 1.40 (85.4)手指甲 (1.5 mm鉛皮保護) 1 0.51 (31.2) - -手指縫 1 1.03 (63.3) - -頭頸部頭頂 1 1.27 (77.6) - -頭頂以下18 cm內 (冠狀位方向) 3 1.26±0.02 (77.3) 1.25 (76.5) 1.28 (78.6)頭頂以下18 cm內 (矢狀位方向) 3 1.65±0.12 (100.8) 1.48 (90.7) 1.74 (106.8)頸部前正中線 (甲狀腺) 2 1.77±0.17 (108.4) 1.65 (101.0) 1.89 (115.7)耳后 1 1.40 (85.9) - -晶體 (3 mm鉛皮保護) 1 0.11 (7.0) - -其他陰囊 (3 mm鉛皮保護) 1 0.20 (11.9) - -乳腺 1 1.76 (108.0) - -上下野間隔的區域 (18 cm) 3 1.64±0.08 (100.3) 1.53 (93.7) 1.81 (110.6)

本實驗根據本科室的以往擺位誤差數據，引入到固定六野照射技術，即人為地引入擺位誤差，在仿真人身上進行模擬測量，發現帶擺位誤差的固定六野照射的劑量與精確擺位的固定六野照射的測量點劑量差異有統計學意義，說明擺位誤差對患者的劑量分布有影響。

Kumar等[6]在Rando-Alderson模擬人身上，從中心軸PDD角度，比較雙機架角旋轉照射與固定兩野、四野和六野的劑量學差異，發現隨著分野數增加，PDD均勻性越好，但雙機架角旋轉照射的PDD均勻性為最佳。旋轉照射與固定六野照射PDD最大劑量（Dm）分別落在皮膚表面和皮下4 mm，R80（80%Dm）約為5 mm和8 mm，R50約為10 mm和12 mm，Rp約為15 mm和17 mm，X線污染均為3%左右。臨床上常用的固定照射技術劑量學雖能滿足臨床治療要求，但它需要多次擺位，難于保證分次間的擺位重復性，此外，常規的固定多野照射技術通常需要2次照射才能完成一個治療周期，總治療耗時長，Piotrowski等[5]綜述中提到患者在進行旋轉照射與固定六野照射時的舒適度比較并無差別。Heumann等[12]從臨床療效來突出雙機架角旋轉照射的優勢，對從2000年至2013年接受該技術治療的68名患者，中位隨訪5.1年，治療6周后總體臨床反應率達83%，中位總體生存率（腫瘤分期為T3、T4）為76個月，比 Navi[13]、Morris[14]、Hinds[15]、Wagner[16]等采用斯坦福照射技術的治療效果要好，中位無瘤生存時間為11個月，與他們報道結果基本一致。

在本實驗真實病例治療中，所有照射條件均符合EORTC標準，實時監測結果表明，除被鉛皮遮擋的器官和在照射野內暴露不充分的區域，患者皮膚表面的平均劑量及劑量范圍波動均滿足臨床治療要求。因體位自屏蔽影響，會陰、下肢內側、鎖骨上窩、頭頸部兩側、上肢內側（治療時）、手指縫、腳趾縫和耳后的表面劑量存在不同程度缺量。此外，因照射角度局限導致部分區域照射不完全，如頭頂、腳底、手掌的表面劑量不足。在TSEI結束后，需對不足處方劑量的80%的區域進行局部電子線補量，以減少腫瘤復發。晶體、陰囊、手指甲和腳趾甲，通過鉛皮保護，均能降低其受照射劑量，達到臨床保護要求。患者的上肢外側（治療時姿勢）表面劑量總體偏高，但不超過處方劑量的20%，這可能由于患者旋轉治療過程中上肢上舉，導致上肢外側SSD和與散射屏距離縮小，Podgorsak等[17]也有此報道。本實驗采用雙機架角進行照射，兩個角度的照射野不重疊，相隔區域的表面劑量接近平均劑量，說明本實驗的兩個機架角度設計合理。最后，通過文獻檢索，發現本實驗的劑量監測數據與文獻報道大致相符[18-20]，說明利用本實驗自制的旋轉裝置，開展旋轉照射是可行的，它與固定六野照射技術相比較，能得到相對均勻的劑量分布，且不必考慮擺位誤差問題，大大減少了技師的工作量。以本實驗的真實患者為例，皮膚表面處方劑量為38.4 Gy，分次劑量為1.6 Gy，采用旋轉照射，一天治療1個周期，總次數為24次；若采用固定六野照射，兩天治療一個周期，則總次數需48次，可見，旋轉照射的治療效率是固定六野照射的兩倍，同時省去反復擺位的時間，大大提高了治療效率。

本實驗不足之處，尚未從中心軸百分深度劑量、電子束的等劑量分布等來探討不同照射方法的劑量學差異。患者治療時姿勢可采用一手懸掛于頭頂的手把，另一手下垂置于身體旁邊，每次治療相互交換，可以有效降低手與腋中線及頭部與手自屏蔽影響，進一步改善表面劑量的均勻性。此外，需加大治療病例數，總結出DFR-TSEI技術的臨床療效及毒副作用的發生率，以便廣泛推廣。