二維半導(dǎo)體陣列用于調(diào)強(qiáng)放療合成平面劑量驗(yàn)證測(cè)量的特性與應(yīng)用的研究.pdf

1、研究背景與目的：調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy,IMRT)的目的是使腫瘤靶區(qū)得到盡可能高的劑量，同時(shí)盡量降低周圍正常組織和危及重要器官受量，從而得到最佳的腫瘤治療效果。由于這種治療技術(shù)具有很高的靶區(qū)劑量適形度，為了保證治療的有效性，實(shí)施IMRT必須有完善質(zhì)量控制和保證措施。目前IMRT臨床應(yīng)用的劑量驗(yàn)證方法主要為對(duì)治療計(jì)劃的執(zhí)行效果進(jìn)行體模測(cè)量，驗(yàn)證重要的感興趣點(diǎn)和平面的劑量分布

2、。2-D半導(dǎo)體陣列是常用的IMRT治療驗(yàn)證工具之一，由于其角度響應(yīng)與結(jié)構(gòu)不均勻等因素影響，其應(yīng)用以單個(gè)射野的劑量分布驗(yàn)證和或單一機(jī)架角度(Single-Gantry-Angle Composite Distribution,SGAC)的虛擬合成劑量驗(yàn)證。難以模擬和測(cè)量和按照射野實(shí)際照射角度執(zhí)行的多角度機(jī)架角合成(Multi-Gantry-Angle Composite Distribution,MGAC)劑量的驗(yàn)證。不利于評(píng)估計(jì)劃計(jì)算或

3、執(zhí)行治療的真實(shí)劑量誤差的幾何位置與大小。本研究主要通過調(diào)查一種商業(yè)化二維半導(dǎo)體陣列(以下簡(jiǎn)稱2D陣列)的劑量學(xué)特性，包括劑量線性、測(cè)量重復(fù)性、能量依賴性、射野角度響應(yīng)差異，探討利用其進(jìn)行IMRT合成劑量分布驗(yàn)證的測(cè)量精度、修正方法和適用范圍。
　　 材料與方法：(1)以固體體模和電離室測(cè)量等測(cè)試和比較2D陣列探頭的特性包括陣列探頭的劑量線性、能量響應(yīng)、重復(fù)性等特性，探頭響應(yīng)一致性等。
　　 (2)在不同等效水深度下2D陣

4、列測(cè)量與電離室測(cè)量和經(jīng)電離室校準(zhǔn)后的治療計(jì)劃系統(tǒng)(Treatment Plan System，TPS)計(jì)算值分別比較，調(diào)查其在不同深度條件下的響應(yīng)差別。使用軸向方向性響應(yīng)小于5‰的指形電離室校準(zhǔn)TPS在常規(guī)測(cè)量條件下在等效水體模中的劑量計(jì)算，再以校準(zhǔn)后的TPS劑量計(jì)算值為間接標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)2D陣列的方向性響應(yīng)。(3)對(duì)27例患者的IMRT計(jì)劃，分別以扣除和包括90°或270°射野后分別進(jìn)行SGAC和MGAC兩種方式的劑量分布驗(yàn)證，并對(duì)比和分

5、析其結(jié)果。
　　 結(jié)果與分析：(1)所測(cè)試的2D半導(dǎo)體陣列探頭有良好的劑量線性和重復(fù)性，探頭的能量依賴性明顯，對(duì)4MV到15MV光子線測(cè)量響應(yīng)隨能量的變化達(dá)約10％。(2)該2D陣列探頭響應(yīng)一致性校準(zhǔn)在采用廠方推薦的26cm×26cm校準(zhǔn)射野時(shí)，探頭間響應(yīng)偏差最大約1.5％，采用30cm×30cm校準(zhǔn)射野，并在5cm等效水深度下校準(zhǔn)后，探頭間最大響應(yīng)差異小于0.7％。(3)0°射野下，2D陣列在2cm和8cm等效水深度的測(cè)量值與

6、指型電離室的差別均不超過1％，且這種差別隨深度增加，射線能譜差別減少而減少。對(duì)于不同射線入射角度時(shí)，由于陣列模體為不均勻分層排列，等效深度隨角度改變，導(dǎo)致陣列與均勻體模中的電離室測(cè)量結(jié)果存在較大差別。(4)在二維探測(cè)器陣列外附加了3cm厚度的固體水模體后，其中心探頭的方向性響應(yīng)在射野入射角度為90±10°和270°±10°以外的所有角度的差別均小于1％，在90±5°或270°±5°處小于3％；當(dāng)射線入射角度為90°(270°)探測(cè)器陣列

7、由于其自身結(jié)構(gòu)影響，CT掃描難以處理其密度變化等原因，測(cè)量誤差約20％。(5)以該2D半導(dǎo)體探測(cè)器陣列對(duì)27例臨床IMRT治療計(jì)劃進(jìn)行MGAC驗(yàn)證的γ指數(shù)通過率(3mm/3％通過標(biāo)準(zhǔn))結(jié)果為94.81％±3.80％，SGAC驗(yàn)證的通過率結(jié)果為94.56％±4.28％，兩種方式的合成平面劑量驗(yàn)證結(jié)果沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異但MGAC方式可以提供更多有用的臨床劑量學(xué)信息。
　　 結(jié)論：(1)所測(cè)試的2D半導(dǎo)體探測(cè)器陣列探頭具有良好的劑量學(xué)特性