蒙卡方法對新型移動式低能X 射線劑量特性研究

摘 要： 目前新型可移動式低能光子放射治療設備INTRABEAM 的應用越來越廣泛。針對該設備產生的X 射線劑量特性研究甚少，為準確掌握其在組織內的劑量分布帶來一定挑戰。針對INTRABEAM 系統產生的X 射線在空氣和水中的劑量學特征進行研究。利用MCNP6 中增加的原子弛豫過程，對產生的光子能譜、百分深度劑量曲線和近距離治療劑量參數（二維各向異性函數和徑向劑量分布）進行計算研究。結果表明，模擬得到的空氣中注量譜有精細的電子躍遷特征峰，在空氣中30 cm 處平均能量為20.0 keV，產生百分劑量深度接近x–3 變化趨勢；二維各向異性函數由Be 管壁靠近Ni 管壁中變化趨勢出現轉折，徑向劑量函數在小于10 mm 處出現陡降，而后變化相對緩慢。利用蒙卡方法計算的TG-43 文件中必要數據為臨床劑量計算使用的治療計劃系統提供參考方法和數據，便于在術中放射治療進行有效劑量計算。

關鍵詞： 低能光子; 蒙特卡羅; INTRABEAM; 劑量參數

中圖分類號： TB9; TL84; TL72 文獻標志碼： A 文章編號： 1674–5124（2024）09–0174–07

0 引 言

電子近距離放射治療（electronic brachytherapy，eBT）是利用電子轟擊金屬靶產生低能X 射線對腫瘤進行治療的一種新的流行治療手段。國際上常用的eBT 系統有iCAD 公司生產的Xoft Axxent 和德國蔡司生產的INTRABEAM 系統。INTRABEAM系統是一種可產生能量低于50 kVp 光子束的治療設備，起初用于顱內腦腫瘤轉移的間質放射治療[1]。隨著一些新的施源器的研發，逐漸應用到直腸癌和周圍軟組織肉瘤的治療，如術中放射治療（intraoperativeradio-therapy， IORT）對乳腺癌病人進行治療[2]。INT-RABEAM 優勢在于釋放低能量高劑量率的光子，能夠對目標腫瘤提供高的劑量，隨后劑量陡然下降，從而對周圍組織或器官起到很好的保護作用，與放射性核素相比，具有較高的劑量率，治療時間僅為幾分鐘。其次，該設備質量輕，屏蔽措施簡單，與常規放療用的直線加速器相比，避免了多次調整患者位置，簡化治療過程，具有明顯優勢。國內多家機構已購置并安裝INTRABEAM，在臨床上進行了應用研究[2]。

準確測量組織周圍吸收劑量分布對于實現最佳治療效果至關重要。目前醫學物理師給患者進行治療計劃時，大多依賴制造商提供的數據庫（未公開發表），而缺乏獨立于制造商的劑量學數據。近年來，德國物理技術研究院（Physikali-sch-TechnischeBundesanstalt Nationales Metrologieinstitut， PTB）正在研究基于外推電離室的水吸收劑量標準設備。Watson 制定了一項協議[2-3]，使用蒙卡計算因子CQ，獨立確定INTRABEAM的水吸收劑量，CQ 因子修正了INTRABEAM 能譜在水中不同深度處的光束輻射質的變化。然而，研究發現修正因子CQ 高度依賴于電離室的結構。由于劑量值隨著與源距離增加呈現顯著下降，低能光子能譜同時發生變化，導致INTRABEAM 系統產生的劑量分布相當復雜。在本研究中，將根據AAPM TG-43 號報告中計算水中二維劑量分布模型[4]，針對INTRABEAM 系統產生的X 光束的劑量特性進行蒙卡模擬研究。計算不同距離的數據用于完善TG-43 號報告中的劑量參數，也可用于與其他放射源劑量學進行比較，以促進eBT 劑量學的標準化。