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摘 要：针对矩阵剂量仪采用y指数分析法进行剂量验汪（通过率达9 0%），仪器对位精度要求需达到0.2 mm的情况，为解决仪器外壳划线与探测器位置中心线对位误差带来了剂量验汪误差，采用DR（直接数字化X射线摄影）系统摄像，仪器对位误差达到0.2mm，保证剂量验汪对阵列探测器中心位置与等中心的精确对准要求，剂量验证y指数通过率达到95%以上。
关键词：调强放射治疗；剂量验证；矩阵剂量仪；DR系统
文献标志码：A
文章编号：1674-5124（2015）02-0019-03
引 言
近年来，调强放射治疗（intensity-modulated radia-tion therapy，IMRT）技术在我国大量开展，该技术原理是使高剂量区的剂量分布形状在三维方向上与肿瘤（靶区）的形状一致，每个射野内各点的输出剂量率能按要求进行调整。在整个放射治疗过程中，放射治疗计划是极其重要的环节，其剂量验证工作直接关系到治疗效果。矩阵剂量仪是用于加速器常规检测以及调强放射治疗剂量分布测量和剂量收稿日期：2014-10-17：收到修改稿日期：2014-11-28基金项目：固家重大科学仪器设备开发专项（2013YQ090811）作者简介：龚岚（1982-），女，四川成都市人，助理研究员，硕士，主要从事电离辐射探测器研发工作。验证的专用仪器。矩阵剂量仪探测器中心的有效确定是其测量的关键，如果对位不准确则会带来很大的测量误差，增大加速器常规检测（均整度、对称性、重合性）的系统误差，而在剂量验证过程中也严重影响了y通过率，导致无法进行放疗计划的剂量验证测量。本文采用直接数字化X射线摄影（DR）系统摄像，有效解决矩阵剂量仪对位误差的问题，使其达到0.2mm的准确度。
1.验证判别方法原理
剂量验证的计算方式通常有以下3种：
l）DTA（distance to agreement）方法。对剂量分布平缓的区域较敏感，适用于剂量分布陡峭的区域，但微小的位置偏移会造成较大的误差。
2）百分剂量比较法（dose deviation）。对剂量陡峭的区域敏感，适用于剂量分布较为平缓的分布，微小的剂量差异会造成较大的误差。
3）y指数分析法。因为在剂量梯度较大的区域，不易以剂量差别为判别标准，在剂量变化比较平缓的区域，位置差别不好判断；而y指数判别方式则可以兼顾剂量变化平坦和陡峭区域，故本文采用y指数分析法进行研究。
图1中黑色圆点为探测器位置，即测量点，空心圆为计划点，治疗计划默认以Imm间隔输出剂量分布。可以看出，1mm的圆包括4个计划点，2mm的圆包括12个计划点，3 mm的圆包括28个计划点，常采用3mm距离作为判别条件，则测量点需同28个计划点做比较。
y指数按照下式计算：式中：ΔD——测量剂量值和计划剂量值的相对偏差；
ΔADmux——设定的最大剂量偏差，通常为3%；
Δx——测量点与计划点的x坐标位置的偏差；
Δy-测量点与计划点的y坐标位置的偏差；
Δd-设定的最大位置偏差，通常设定为3mm。
判别结果如下：
y≤1时，则该点验证通过。
y>l时，则该点验证不通过。
2.验证实验
2.1 实验设备
矩阵剂量仪是剂量分布测量及验证的专用仪器，主要技术指标如下：
1）有效测量面积为280mmx280mm；
2）1600个半导体探测器矩阵排列，40x40，行列间距均为7mm；
3）探测器有效辐照面积为lmmxlmm；
4）测量范围：0～300cGy；
5）射线类型：1.25 MeV60Co和高能光子束；
6）剂量线性<0.5%（>20cGy）；
7）测量重复性<0.5%（>20cGy）。
直接数字化X射线摄影系统（direct digilal X-rayradiography，DR）由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成，直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像，是一种广义上的直接数字化X线摄影。该系统具有分辨力高，图像清晰、细腻等特点，能够实时显示数字图像，并能用较小的X射线剂量得到高清晰的图像。采用的DR X光机符合JJG1078-2012《医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源计量检定规程》的要求，采用电荷耦合元件（CCD）摄影，主要参数如下：
1）探测器材料为碘化铯荧光屏；
2）最大射野范围为440mmx440mm；
3）固有滤过（75kV）：ImmAl；
4）图像输出灰阶≥16bit；
5）低对比度分析率≤1.1%；
6）空间分辨率>20Lp/cm；
7）均匀性≤2.14%；
8）能量：50～150kV；
9）mAs范围：1～400mAs；
10）曝光时间：5～6400ms。
2.2 对位测试方法
将矩阵剂量仪放在台上，中间标记线上放一条小钢条（Imm粗），该钢条厚度为lcm，X射线不能穿过钢条留下影像。为了使图像清晰，调节曝光能量，得到最佳成像条件：70kV，lOmA，Sms。曝光后得到钢条和探测器叠加的成像，如图2所示，将图放大如图3所示，可以看出电路板探测器中心线和外面刻度线位置偏移，用DR软件自带的长度测量工具测量得出钢条和探测器中心间距为7mm，则可以算出中心间偏差为1.4mm，调节好电路板位置，重新拍片得到刻度线和探测器中心的重合图片见图4、图5，由尺子精确测量，误差控制在0.2mm范围内。
2.3 验证实施
在进行验证前，需将固态水模体和矩阵剂量仪装配后进行CT扫描，并在此CT图像上进行放疗计划设计。将已经刻度好的矩阵剂量仪放在加速器治疗床上。将加速器光野十字线和矩阵剂量仪表面中心线重合，调节至水平，并将左右定位激光线与剂量仪两侧标记刻度线重合。调节源皮距（SSD）为100Cm，并在仪器上摆放固态水模体，其厚度为5cm。为了输出稳定，在正式测量前仪器需预热和预照射，准备完毕，在加速器上导入设计好的治疗计划，按照计划对体模实施正面照射。
2.4 验证结果
束流照射后，比较二维阵列剂量测量平面分布结果与计划系统模体中计算平面结果，定量评估其绝对剂量验证情况。治疗计划剂量分布和测量计量分布如图6和图7所示。分别对DR对位前和对位后做验证实验，得到在DR对位前y指数通过率为88.1%（见图8），若采用推荐的y指数通过率90%作为参考，则对位前验证不通过，而DR对位后得到y指数通过率为99.4%（见图9），验证通过。实验表明，DRX光机照射精确对位后，消除了仪器内外等中心错位带来的误差，提高了验证通过率。带来的剂量验证误差，本文采用DR（直接数字化X射线摄影）系统摄像，能够精确调整探测器中心位置，仪器对位误差<0.2mm，对剂量验证的对位精度提供了保障，提高验证中y指数通过率，并对加速器的绝对测量和日常检测提供了保障。
关键词：调强放射治疗；剂量验证；矩阵剂量仪；DR系统
文献标志码：A
文章编号：1674-5124（2015）02-0019-03
引 言
近年来，调强放射治疗（intensity-modulated radia-tion therapy，IMRT）技术在我国大量开展，该技术原理是使高剂量区的剂量分布形状在三维方向上与肿瘤（靶区）的形状一致，每个射野内各点的输出剂量率能按要求进行调整。在整个放射治疗过程中，放射治疗计划是极其重要的环节，其剂量验证工作直接关系到治疗效果。矩阵剂量仪是用于加速器常规检测以及调强放射治疗剂量分布测量和剂量收稿日期：2014-10-17：收到修改稿日期：2014-11-28基金项目：固家重大科学仪器设备开发专项（2013YQ090811）作者简介：龚岚（1982-），女，四川成都市人，助理研究员，硕士，主要从事电离辐射探测器研发工作。验证的专用仪器。矩阵剂量仪探测器中心的有效确定是其测量的关键，如果对位不准确则会带来很大的测量误差，增大加速器常规检测（均整度、对称性、重合性）的系统误差，而在剂量验证过程中也严重影响了y通过率，导致无法进行放疗计划的剂量验证测量。本文采用直接数字化X射线摄影（DR）系统摄像，有效解决矩阵剂量仪对位误差的问题，使其达到0.2mm的准确度。
1.验证判别方法原理
剂量验证的计算方式通常有以下3种：
l）DTA（distance to agreement）方法。对剂量分布平缓的区域较敏感，适用于剂量分布陡峭的区域，但微小的位置偏移会造成较大的误差。
2）百分剂量比较法（dose deviation）。对剂量陡峭的区域敏感，适用于剂量分布较为平缓的分布，微小的剂量差异会造成较大的误差。
3）y指数分析法。因为在剂量梯度较大的区域，不易以剂量差别为判别标准，在剂量变化比较平缓的区域，位置差别不好判断；而y指数判别方式则可以兼顾剂量变化平坦和陡峭区域，故本文采用y指数分析法进行研究。
图1中黑色圆点为探测器位置，即测量点，空心圆为计划点，治疗计划默认以Imm间隔输出剂量分布。可以看出，1mm的圆包括4个计划点，2mm的圆包括12个计划点，3 mm的圆包括28个计划点，常采用3mm距离作为判别条件，则测量点需同28个计划点做比较。
y指数按照下式计算：式中：ΔD——测量剂量值和计划剂量值的相对偏差；
ΔADmux——设定的最大剂量偏差，通常为3%；
Δx——测量点与计划点的x坐标位置的偏差；
Δy-测量点与计划点的y坐标位置的偏差；
Δd-设定的最大位置偏差，通常设定为3mm。
判别结果如下：
y≤1时，则该点验证通过。
y>l时，则该点验证不通过。
2.验证实验
2.1 实验设备
矩阵剂量仪是剂量分布测量及验证的专用仪器，主要技术指标如下：
1）有效测量面积为280mmx280mm；
2）1600个半导体探测器矩阵排列，40x40，行列间距均为7mm；
3）探测器有效辐照面积为lmmxlmm；
4）测量范围：0～300cGy；
5）射线类型：1.25 MeV60Co和高能光子束；
6）剂量线性<0.5%（>20cGy）；
7）测量重复性<0.5%（>20cGy）。
直接数字化X射线摄影系统（direct digilal X-rayradiography，DR）由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成，直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像，是一种广义上的直接数字化X线摄影。该系统具有分辨力高，图像清晰、细腻等特点，能够实时显示数字图像，并能用较小的X射线剂量得到高清晰的图像。采用的DR X光机符合JJG1078-2012《医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源计量检定规程》的要求，采用电荷耦合元件（CCD）摄影，主要参数如下：
1）探测器材料为碘化铯荧光屏；
2）最大射野范围为440mmx440mm；
3）固有滤过（75kV）：ImmAl；
4）图像输出灰阶≥16bit；
5）低对比度分析率≤1.1%；
6）空间分辨率>20Lp/cm；
7）均匀性≤2.14%；
8）能量：50～150kV；
9）mAs范围：1～400mAs；
10）曝光时间：5～6400ms。
2.2 对位测试方法
将矩阵剂量仪放在台上，中间标记线上放一条小钢条（Imm粗），该钢条厚度为lcm，X射线不能穿过钢条留下影像。为了使图像清晰，调节曝光能量，得到最佳成像条件：70kV，lOmA，Sms。曝光后得到钢条和探测器叠加的成像，如图2所示，将图放大如图3所示，可以看出电路板探测器中心线和外面刻度线位置偏移，用DR软件自带的长度测量工具测量得出钢条和探测器中心间距为7mm，则可以算出中心间偏差为1.4mm，调节好电路板位置，重新拍片得到刻度线和探测器中心的重合图片见图4、图5，由尺子精确测量，误差控制在0.2mm范围内。
2.3 验证实施
在进行验证前，需将固态水模体和矩阵剂量仪装配后进行CT扫描，并在此CT图像上进行放疗计划设计。将已经刻度好的矩阵剂量仪放在加速器治疗床上。将加速器光野十字线和矩阵剂量仪表面中心线重合，调节至水平，并将左右定位激光线与剂量仪两侧标记刻度线重合。调节源皮距（SSD）为100Cm，并在仪器上摆放固态水模体，其厚度为5cm。为了输出稳定，在正式测量前仪器需预热和预照射，准备完毕，在加速器上导入设计好的治疗计划，按照计划对体模实施正面照射。
2.4 验证结果
束流照射后，比较二维阵列剂量测量平面分布结果与计划系统模体中计算平面结果，定量评估其绝对剂量验证情况。治疗计划剂量分布和测量计量分布如图6和图7所示。分别对DR对位前和对位后做验证实验，得到在DR对位前y指数通过率为88.1%（见图8），若采用推荐的y指数通过率90%作为参考，则对位前验证不通过，而DR对位后得到y指数通过率为99.4%（见图9），验证通过。实验表明，DRX光机照射精确对位后，消除了仪器内外等中心错位带来的误差，提高了验证通过率。带来的剂量验证误差，本文采用DR（直接数字化X射线摄影）系统摄像，能够精确调整探测器中心位置，仪器对位误差<0.2mm，对剂量验证的对位精度提供了保障，提高验证中y指数通过率，并对加速器的绝对测量和日常检测提供了保障。