氣壓和溫度對(duì)G3射波刀立體定向放療系統(tǒng)劑量及相關(guān)參數(shù)影響研究

天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院 放療科，天津 300060

引言

射波刀立體定向放療系統(tǒng)利用非共面、非等中心及1200條射線束，設(shè)計(jì)出與腫瘤高度吻合的治療計(jì)劃，并實(shí)時(shí)驗(yàn)證患者體位，對(duì)受呼吸影響的腫瘤進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤，確保治療時(shí)對(duì)準(zhǔn)腫瘤靶區(qū)，減少周?chē)＝M織的損傷[1-3]。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)QA的定義為得到滿足一定的質(zhì)量需求而制定的所有計(jì)劃和保證計(jì)劃足夠可靠執(zhí)行，所必需的措施與標(biāo)準(zhǔn)。它包括整個(gè)系統(tǒng)工作涉及的所有相關(guān)工作設(shè)備、執(zhí)行方式和全部參與人員的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[4-5]。一般來(lái)說(shuō)，射波刀立體定向放療只需3～6次，有些較小的顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤只需治療1次，單次劑量很高，這就要求射波刀立體定向放療系統(tǒng)每日的輸出劑量務(wù)必精確[6-7]。

本研究回顧性分析2019年1月1日至12月31日，天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院射波刀中心251天工作日G3射波刀立體定向放療系統(tǒng)隨氣壓、溫度和測(cè)量到的吸收劑量變化，得到溫度氣壓校準(zhǔn)因子（Temperature Pressure Calibration Factor，Kctp)、經(jīng)過(guò)Kctp校正后的吸收劑量Dkctp和劑量校準(zhǔn)因子Nk之間相關(guān)性和變化規(guī)律，為立體定向精確放療的劑量校準(zhǔn)和質(zhì)量保證QA提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

儀器設(shè)備：德國(guó)PTW UDIIDOS E 通用劑量?jī)x；0.6CC Farmer電離室；SP34 固體水；水銀式氣壓表；Testo 608-H1型溫濕度表；G3射波刀立體定向放療系統(tǒng)。劑量?jī)x、電離室每年送到中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院做檢定和校準(zhǔn)。2018年底我們?nèi)〉弥袊?guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定檢測(cè)報(bào)告，根據(jù)研究院提供的照射量校正因子Nx和IAEA TRS-277[8]報(bào)告，用三維水箱進(jìn)行重新標(biāo)定G3射波刀立體定向放療系統(tǒng)的劑量輸出。其中使用三維水箱進(jìn)行基準(zhǔn)標(biāo)定時(shí)，氣壓P0=102.7 kPa，溫度T0=18.3℃，輸出劑量D0=33.06 nC。

1.2 測(cè)量方法

射波刀系統(tǒng)每日早晨開(kāi)機(jī)預(yù)熱6000 MU后，采用固體水、電離室，劑量?jī)x，在距離準(zhǔn)直器（60 mm）下緣的80 cm，即固體水下5 cm處測(cè)量200 Mu所產(chǎn)生的輸出劑量。根據(jù)當(dāng)天的氣壓值P、溫度值T和測(cè)量的吸收劑量D，對(duì)照射波刀立體定向放療三維水箱進(jìn)行標(biāo)定時(shí)的氣壓P0、溫度T0，吸收劑量D0，得到Kctp和經(jīng)過(guò)Kctp校正后的吸收劑量Dkctp，最終得到當(dāng)日的劑量校準(zhǔn)因子Nk（圖1）。Kctp=(P0/P)×(273.2+T)/(273.2+T0)[9]，Dkctp=D×Kctp，Nk=D0-Dkctp/D0+1[10]。每日的劑量校準(zhǔn)因子Nk會(huì)輸入射波刀立體定向放療系統(tǒng)中，用于每日射波刀患者治療前輸出劑量的校準(zhǔn)。

圖1 每日射波刀的QA檢測(cè)過(guò)程和計(jì)算公式方法

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采集每日的氣壓、溫度、測(cè)量的吸收劑量，求得Kctp和Kctp校正后的吸收劑量Dkctp，得到劑量校準(zhǔn)因子Nk，并繪制曲線圖，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 氣壓溫度校準(zhǔn)因子Kctp

射波刀每天的氣壓、溫度變化，需要對(duì)每天的氣壓、溫度進(jìn)行校準(zhǔn)。氣壓溫度校準(zhǔn)因子Kctp從1月0.98升到7月1.05再降到12月0.98，變化范圍0.98～1.05，達(dá)7.1%，呈現(xiàn)“兩頭低，中間高”變化趨勢(shì)。這說(shuō)明在進(jìn)行每天的QA校準(zhǔn)前，進(jìn)行氣壓溫度因子的校準(zhǔn)的必要性（圖2）。

圖2 氣壓溫度校準(zhǔn)因子變化

2.2 相對(duì)吸收劑量D

射波刀每天的氣壓、溫度變化，通過(guò)0.6 CC電離室測(cè)量到的相對(duì)吸收劑量也變化。相對(duì)吸收劑量從1月32.8 nC降到7月32.4 nC再升到12月33.2 nC，呈現(xiàn)“兩頭高，中間低”變化趨勢(shì)，變化范圍32.4～33.2 nC，達(dá)2.4%（圖3）。

圖3 相對(duì)吸收劑量變化

2.3 經(jīng)Kctp校正后的吸收劑量Dkctp

經(jīng)Kctp校正后的吸收劑量從1月32.5 nC升到7月34 nC再降到12月33 nC，變化范圍32.5～34 nC，達(dá)4.6%，呈現(xiàn)“兩頭低，中間高”變化趨勢(shì)（圖4）。

圖4 經(jīng)Kctp校正后的吸收劑量變化

2.4 劑量校準(zhǔn)因子Nk

射波刀的劑量校準(zhǔn)因子用于修正A/B通道的每日吸收劑量。校準(zhǔn)因子從1月1.02降到7月0.97再升到12月1.01呈現(xiàn)“兩頭高，中間低”變化趨勢(shì)，變化范圍0.97～1.02，達(dá)5.2%。這說(shuō)明在進(jìn)行每日射波刀在治療前校準(zhǔn)因子修正每日輸出劑量的必要性（圖5）。

圖5 劑量校準(zhǔn)因子變化

3 討論

隨著立體定向放射外科和體部立體定向放射治療（Stereotactic Body Radiotherapy，SBRT）在放射治療的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代放射治療技術(shù)越來(lái)越趨于精細(xì)和復(fù)雜化，放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制更須嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)[11-13]。射波刀立體放療系統(tǒng)SBRT既能夠給予腫瘤靶區(qū)低分割大劑量照射，又可以保護(hù)好周?chē)＝M織及重要器官，關(guān)鍵取決于圖像匹配準(zhǔn)確、機(jī)械到位精準(zhǔn)及劑量輸出精確[14-16]。天津位置處在華北平原，靠近渤海，受溫帶季風(fēng)氣候影響大。夏天高溫多雨，氣壓低。氣壓最低為99.5～100 kPa，機(jī)房?jī)?nèi)溫度最高為30～31℃，濕度最高為91%～93%。冬季寒冷干燥，氣壓高。氣壓最高為103.7～104 kPa，機(jī)房?jī)?nèi)溫度最低為14～17℃，濕度最低為8.5%～9.9%。每年氣壓、溫度、濕度變化劇烈。在射波刀機(jī)房?jī)?nèi)安裝柜式空調(diào)，常年保持恒溫19～23℃，濕度60%以下。

由于G3射波刀立體定向放療系統(tǒng)采用開(kāi)放的電離室，每日的輸出劑量受氣壓、溫度變化影響比較大。圖2中2019年氣壓溫度校準(zhǔn)因子Kctp，變化范圍0.98～1.05，達(dá)7.1%。安科銳公司后面的G4VSI/M6射波刀立體定向放療系統(tǒng)都采用了封閉的電離室改進(jìn)提升。圖3中2019年電離室測(cè)量到的相對(duì)吸收劑量D變化范圍2.4%，反映出射波刀每日的實(shí)際輸出劑量變化。徐慧軍等[17]也發(fā)現(xiàn)G4射波刀立體定向放療系統(tǒng)劑量輸出一致性檢查有31次（7.0%），超過(guò)2%,需要校準(zhǔn)。圖4中經(jīng)Kctp校正后的吸收劑量Dkctp，是經(jīng)過(guò)溫度氣壓校正的，已經(jīng)和溫度氣壓沒(méi)有關(guān)系了。該參數(shù)的變化，反映了射波刀每天輸出劑量的波動(dòng)和變化，變化范圍4.6%。因?yàn)樯洳ǖ读Ⅲw定向放療系統(tǒng)的患者進(jìn)行單次/少次的大分割照射，這就要求每天早晨測(cè)量校準(zhǔn)完后，都需要在射波刀系統(tǒng)中人為修改圖5中的劑量校準(zhǔn)因子Nk，才能治療患者。

氣壓、溫度變化影響G3射波刀立體定向放療系統(tǒng)的輸出劑量穩(wěn)定性。每日應(yīng)該按實(shí)測(cè)氣溫、氣壓對(duì)射波刀加速器的輸出劑量進(jìn)行校準(zhǔn)。使用溫度氣壓校準(zhǔn)因子Kctp及劑量校準(zhǔn)因子Nk對(duì)射波刀立體定向放療系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與準(zhǔn)確性校準(zhǔn)，符合質(zhì)量保證QA和質(zhì)量控制QC要求，是實(shí)施射波刀精確立體定向放療的必要條件。該研究為回顧性單中心數(shù)據(jù)分析，以后可以進(jìn)行多射波刀中心氣壓和溫度對(duì)不同型號(hào)射波刀立體定向放療系統(tǒng)的輸出劑量及相關(guān)參數(shù)影響的對(duì)比研究，以保證患者治療時(shí)劑量輸出的精準(zhǔn)性。