庞 亚 廖常菊 张翠翠 温晓平 陈晓梅 王 东

1（自贡市第一人民医院护理部 自贡 643000）

2（自贡市第一人民医院肿瘤科 自贡 643000）

高能X射线的物理特性存在建成效应，剂量建成使得在放疗时浅表剂量比最大剂量低。针对外围肉瘤、头颈部肿瘤、乳腺癌术后胸壁等浅表肿瘤放疗，临床上通常需要加Bolus补偿物来增加放疗时皮肤浅表的剂量［1-2］。目前，加Bolus的方式主要有两种：一是在放疗计划制定时，在Body轮廓外无缝添加组织等效物；另一种是在定位和实施放疗计划时，在热塑模具外直接添加Bolus。显然，后一种更接近临床实际。由于身体轮廓通常为曲面，体表的Bolus与皮肤之间存在空腔，研究表明空腔会影响放疗计划系统对浅表剂量计算准确性以及实际递送的剂量［3-5］。国内有报道［4］，通过实验测量空腔对浅表剂量（Ds）和最大剂量点深度（Depth of dose maximum，dmax）的影响，以及计划系统里计算浅层剂量的影响［6］。国外测量了不同厚度Bolus下0～3cm厚空腔对Ds和dmax大小的影响［7］。临床工作中，往往依靠计划系统计算放疗剂量分布，再实施放疗计划。为了对Bolus下存在空腔时计划系统计算浅表剂量以及实际临床的剂量沉积行为有更深认识，有必要从计划系统计算结果和实际测量结果综合分析空腔对放疗Ds和dmax的影响，探讨计划系统与实际临床测量Ds和dmax的差异。

1 材料和方法

1.1 材料

瓦里安Eclipse v13.6治疗计划系统和Trilogy加速器。德国PTW公司水箱（30cm×30cm×30cm）、GAFChromic EBT3胶片、电离室及配套软件。

1.2 计划系统模型创建

在Eclipse治疗计划系统里创建大小为30cm×30cm×30cm的体模影像。在体模表面创建大小为30cm×30cm×1cm的Bolus，体模和Bolus材料均设置为水。根据需要在Bolus与体模影像之间加不同厚度的空腔，空腔材料设置为空气。如图1所示，分为不加Bolus、Bolus与体模之间不存在空腔（空腔厚度为0cm）、Bolus与体模之间存在0～3cm厚的空腔。对体模、空腔和Bolus做布尔运算（逻辑与）生成新的Body轮廓。在计划系统里计算6 MV X射线在标准源皮距（100cm）下的不同射野大小的三维体积剂量，如图2所示。空腔厚度分别取0mm、2mm、5mm、10mm、20mm、30mm，射野面积分别取5cm×5cm、10cm×10cm、15cm×15cm、20cm×20cm、25cm×25cm。剂量计算均选择AAA算法，网格大小2.5mm，剂量率统一为500MU/min，60对MLC。处方剂量均为100cGy/1F。

图1 计划系统上体模和Bolus及空腔模型构建Fig.1 Model construction of phantom,bolus and air gap in TPS

图2 计划系统里剂量计算Fig.2 Dose calculation of TPS

1.3 测量

将德国PTW公司水箱（30cm×30cm×30cm）置于瓦里安Trilogy加速器床板上，激光对位等中心位置，实验装置如图3所示。在液面上放置1cm厚Bolus，Bolus与液面空腔厚度依次调为0mm、2mm、5mm、10mm、20mm、30mm，射野大小依次调为5cm×5cm、10cm×10cm、15cm×15cm、20cm×20cm、25cm×25cm。源皮距为100cm，射线质为6MV X射线，出束100MU，Gantry角度为0°，剂量率为300MU/min。用GAFChromic EBT3胶片测量浅表剂量Ds，用PTW电离室测量PDD（Percent depth dose）曲线，经Verisoft软件读出，获取dmax值。表面剂量Ds归一到空腔为0cm时最大剂量。保持机房内恒温恒湿，数据为多次测量取均值。

图3 实验测量示意图Fig.3 Experimental measurement diagram

2 结果

2.1 浅表剂量

计划系统里1mm深度处的剂量为Ds，统计了计划系统里Ds和实验测量的Ds随空腔厚度变化如图4所示。可以看到，计划系统里无Bolus时，浅表剂量为0，这是因为计划系统里没有Bolus剂量建成无法计算浅表剂量，而在实际测量中有部分剂量，且射野面积越大，Ds越大。当使用Bolus时，Bolus剂量建成效应提高了浅表剂量，随着空腔厚度的增加，Ds有降低的趋势，且随着射野面积减小，Ds降低。射野大小为5cm×5cm时，Ds随空腔厚度增加减小最快。当射野大小在15cm×15cm及以上时，Ds随空腔厚度变化较为平稳。

图4 计划系统里Ds值（a）和实验测量Ds值（b）Fig.4 Ds from TPS(a)and experimental measurement(b)

2.2 最大剂量点深度

图5所示为dmax随空腔厚度变化曲线。从图5看出，无Bolus时，dmax最大。随着空腔厚度增加，计划系统里dmax变化较为平稳；实验测量结果：射野面积为10cm×10cm及以下时，dmax随空腔厚度增加变化显著，而射野面积在15cm×15cm及以上时，dmax随空腔厚度变化较为平稳，且计划系统和实验测量的结果都为射野面积越小，dmax越大。

图5 计划系统的dmax值（a）和实验测量dmax值（b）Fig.5 dmax from TPS(a)and experimental measurement(b)

2.3 计划系统计算与实验测量结果差异

计划系统计算结果与实验测量结果差异变化ΔD定义见式（1）。

式中：DTPS为计划系统结果；DReal为实验测量结果；ΔD越接近0，表明计划系统计算结果与实验测量结果越接近。

图6为计划系统和实验测量Ds、dmax差异结果。

图6 计划系统与实验测量结果差异：(a)Ds差异；(b)dmax差异Fig.6 Differences between TPS and experimental measurement results:(a)Ds variation;(b)dmax variation

从图6看出，Ds结果除在无Bolus时差异很大，其他不同射野大小不同空腔厚度的差异接近于0；dmax总体差异较大，在不同空腔厚度下，小射野面积差异比大射野面积差异大，且在空腔厚度为0mm时，所有射野面积的dmax差异最接近0。

3 讨论

放射治疗需要事先制定放疗计划，确保放疗计划的高可靠性和高安全性才能在放疗机器上执行，放疗计划系统计算精度对精准放疗有重要影响，国内外制定了许多标准和指南来确保计划系统能安全有效应用于临床［6］，但是临床中遇到的一些特殊情况很难用标准或指南参照，在临床放疗摆位中，空腔无法避免且无法做到一致性，计划系统无法预测空腔变化［8］。因此，有必要从计划系统计算结果和实际测量结果全面分析空腔对放疗Ds和dmax的影响，对了解计划系统计算精度有重要意义。

早期，Hsu等［9］比较了不同材料的Bolus以及Bolus的有无对浅表剂量的影响；Choi等［10］发现Bolus厚度分别为3mm、5mm、10mm时，对浅表剂量的测量和计划值均是逐渐升高。Bolus的使用理论上利用剂量建成提高了皮肤表面剂量，但仍然存在准备和使用上的不确定性，如Bolus与皮肤之间的空腔存在，计划系统无法在建成区提供准确的剂量计算［11］；Akino等［11］报道在6mm和11mm深度处，胶片和计划系统剂量结果有很好的一致性，在3mm深度处测量结果高于计划系统计算结果15%～30%；Fischbach等［12］用热释光仪（TLD）分别测量了有和无0.5cm厚Bolus时1mm深皮肤不同位置的剂量，发现计划系统在剂量建成区的剂量精度约为5%。本研究有同样的结果，在建成区，计划系统无法计算1mm深度的皮肤剂量；李承军等［13］测量了空腔为0～50mm时表面剂量变化趋势，发现不同厚度的Bolus在射野面积为10cm×10cm时均是随着空腔增大，皮肤剂量逐渐降低，这与本研究的结论基本一致。此外本研究还测量了其他射野面积的结果，射野面积越小，这种变化趋势越明显，主要是因为X射线进入组织后，空腔的存在无法形成反向散射条件，从而产生跌落效应，射线离开气腔后因次级电子的累积而产生建成效应。两种效应的结果均使空气组织界面的剂量下降，且次级电子离开空腔，电子射程达到空腔后组织引起电子污染，导致空腔后的组织出现热点［14］。空腔越小，热点越小，导致射野面积越小的皮肤剂量越小。Khan等［15］测量不同大小射野面积、不同空腔厚度的Ds和dmax，射野面积越小，Ds随着空腔厚度增加而降低越快，dmax越大，这与本研究测量结果基本一致。

当射野面积增大时，产生的次级电子的影响越大，因此，皮肤表面的沉积能量越大；当空腔增大时，次级电子在体模表面沉积的能量越小，当空腔为0mm时，建成区域不存在，dmax靠近体模表面，dmax最小，当空腔逐渐增大时，剂量沉积的深度越大，dmax远离体模表面逐渐增大。此外，本研究显示，在不同空腔厚度不同射野面积计划系统与实际测量的Ds差异不大，而dmax差异较大，主要的原因可能是随着空腔厚度的增加，达到体模表面的次级电子减少，主要剂量由入射光子贡献，计划系统会对体模表面的剂量计算有较大误差，因此，造成计划系统与实际测量的dmax有较大偏差。此外，计划系统与实际测量的结果显示，在不同射野面积时，空腔厚度为0mm时，差异最小，这与理论相符合，空腔的存在对剂量沉积造成了诸多不确定因素，是不希望存在的，因此无空腔时计划系统与测量的差异最小。皮肤表面剂量和最大剂量深度都依赖于光子线能量、照射野大小、源皮距、入射角度［16-17］，本研究只考虑射野面积大小，并未进一步比较及分析光子线能量、源皮距、入射角度的影响，将在后期研究。

综上所述，本研究对不同空腔厚度、不同射野面积的浅表剂量和最大剂量点深度进行了计划系统计算和实验测量，并进行了对比，结果显示射野面积越小，浅表剂量越小，最大剂量点深度越深，且射野面积越小的随空腔厚度增加变化越明显。在无Bolus时计划系统和实验测量差异较大，浅表剂量在不同空腔厚度不同射野面积计划系统与测量差异不大，而最大剂量点深度差异较大，在空腔为0mm时差异最小。