RESEARCH WORK
74
中国医疗设备 2021年第36卷 05期 V OL.36 No.05
引言
医用加速器高能光子束和电子束输出剂量校准是放射质量控制的重要项目之一，也是肿瘤剂量能够精确给予的前提[1]。理论上来讲，人体不同部位的组织的组分和电子密度等参数与水是有一定差异的，需要分别对其进行加速器输出剂量校准，才能确保相应组织在同样的辐射场中接收到最精确的剂量。但实际上考虑到人体组织结构的复杂性和差异性，要想实现不同组织的加速器输出剂量校 准是不太现实也不具备推广价值的。在放射的理论框架中，水被视为人体易得、最廉价的组织替代材料，因此基于水的加速器输出剂量校准是不同组织的加速器输出剂量校准更好的近似。
2000年国际原子能机构（International Atomic Energy Agency ，IAEA ）发布的第398号（TRS 398）技术报告[2]，推出了基于水吸收剂量校准因子的输出剂量校准规程。目前，主要发达国家已广泛开展基于水吸收剂量的加速器输出剂量校准。TRS398号报告发布以来，国内一些学者也进行了相关的研究工作[3-6]。特别是近几年来，中国计量科学研究院开展了诸多工作[7-11]，逐步建立并完善了60Co 水吸 放射高能光子束和电子束不同
吸收剂量校准方法的比较
李磊，杨波，石翔翔
西南医科大学附属医院 肿瘤科，四川 泸州 646000
[摘 要] 目的 介绍国际原子能机构（International Atomic Energy Agency ，IAEA ）第277号报告（TRS277）和第398号报告（TRS398）在医用加速器高能光子束和电子束吸收剂量校准的测定条件和计算方面的差异，实践基于水吸收剂量校正因子的高能光子束和电子束吸收剂量校准。方法 使用ELEKTA Precise 直线加速器、UNIDOSE 剂量仪、PTW30013电离室和水箱，分别按照TRS277和TRS398推荐的校准方法测定6、10、15 MV 三档光子束和6、9、12、15、18和20 MeV 六档电子束的吸收剂量，并对结果进行比较。结果 6、10、15 MV X 射线的吸收剂量偏差分别为-0.49%，-1.13%，-0.82%。6 MeV 和9 MeV 电子束的吸收剂量偏差分别为-2.25%，-1.53%。12、15、18和20 MeV 电子束的吸收剂量偏差在-0.82%~-0.99%之间。结论 相较于TRS277，TRS398需要的参数更少，更接近现场测量实际情况。除6 MeV 和9 MeV 电子束外，采用两种规程测量的结果偏差约在1%以内。 [关键词] 放射；吸收剂量；直线加速器；电离室
Comparison of Different Calibration Method of Absorbed Dose for High-energy
Photon and Electron Beams in Radiotherapy
LI Lei, YANG Bo, SHI Xiangxiang
Department of Oncology, The Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou Sichuan 646000, China
Abstract: Objective To introduce and compare the discrepancy in the measurement conditions and calculation of absorbed dose calibration of linac high-energy photon and electron beams between report No.277 (TRS277) and No.398 (TRS398) published by the International Atomic Energy Agency (IAEA). And to practice the dose calibration of high-energy photon and electron beams base on the absorbed dose calibration factor of water. Methods According to the TRS277 and the TRS398 protocol, the absorbed dose of 6 MV , 10 MV , 15 MV photon beams and 6 MeV , 9 MeV , 12 MeV , 15 MeV , 18 MeV , 20 MeV electron beams produced by the ELEKTA Precise linac was measured with the help of water tank, dosimeter and ionization chamber, respectively. Results For 6 MV , 10 MV , 15 MV photon beams, the relative deviation was -0.49%, -1.13%, -0.82%, respectively. For 6 MeV and 9 MeV electron beams, the relative deviation was -2.25%, -1.53%, respectively. For 12 MeV , 15 MeV , 18 Me
V and 20 MeV , the discrepancy vary from -0.82% to -0.99%. Conclusion Comparing to TRS277, TRS398 needs fewer parameters, and closer to the actual condition of site measuring. Except for 6 MeV and 9 MeV electron beams, the deviation measured by TRS277 and TRS398 is about within 1%.Key words: radiotherapy; absorbed dose; LINAC; ionization chamber [中文图类号] R815 [文献标识码] A doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2021.05.017 [文章编号] 1674-1633(2021)05-0074-03
收稿日期：2020-05-21
通信作者：杨波，高级工程师，主要研究方向为放射物理、放疗质控及设备维修。
通信作者邮箱：
75
中国医疗设备 2021年第36卷 05期 V OL.36 No.05
速器输出剂量。本文拟梳理TRS277和TRS398号报告在测量条件和计算方面的差异，并对测量结果的进行比较，为即将开展相关工作的基层医院提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
我院使用的ELEKTA precise 电子直线加速器拥有6、10和15 MV 三档能量光子束和6、9、12、15、18和20 MeV 六档能量电子束。测量设备有30 cm ×30 cm ×30 cm 水箱，UNIDOSE 剂量仪及PTW30013 Famer 电离室、温度计、气压表。测量模体为自来水。其中，PTW30013电离室基本技术参数为：气腔体积0.6 cm 3，气腔半径3.05 mm ，室壁为0.335 mm 厚聚甲基丙烯酸甲酯（1.19 g/cm 3），中心电极为直径1.1 mm 铝。1.2 方法
本文对TRS277和TRS398推荐的光子束和电子束输出剂量校准的条件和计算公式的差异进行了梳理，查并计算了吸收剂量计算所需参数的值，最后分别按照TRS277和TRS398对不同能量的光子束和电子束推荐的校准条件进行摆位测量。每个档位的射线重复测量5次并取平均值，然后将其转换到最大剂量深
度处的吸收剂量值并记录下来，
并计算出两者的相对偏差w,Q
w,Q
w,Q D 277D 398
100%ε=
-。每次测量都经过现场温度气压修正。1.2.1 校准条件比较
光子束和电子束的校准条件比较，见表1~2。
表1 TRS277与TRS398推荐的光子束吸收剂量校准条件比较项目TRS277TRS398模体水或等效模体水电离室类型圆柱型
圆柱形
校准深度TPR20,10≤0.7, 5 g/cm 2TPR20,10>0.7, 10 g/cm 2TPR20,10≤0.7, 5或10 g/cm 2
TPR20,10>0.7, 10 g/cm 2电离室参考点电离室空穴体积中心
电离室空穴体积中心
有效测量点面向射线入射方向，参
考点前方0.6r （r 为电离室半径）处
电离室几何中心源皮距100 cm 100 cm
照射野大小
10 cm ×10 cm
10 cm ×10 cm
1.2.2 计算公式比较
吸收剂量的计算公式比较如表3所示。
20 MeV ≤<E 0<50 MeV ，最大剂量深度处或3 cm 电离室参考点电离室空穴体积中心
圆柱形电离室：电离室空穴体积中心
平行板电离室：入射窗内表面的中心
有效测
量点Peff
面向射线入射方向，参考
点前方0.5r （r 为电离室半
径）处
校准深度处源皮距
(SSD)100 cm
100 cm
射野大小
5 MeV ≤E 0≤10 MeV ，10 cm ×10 cm
10 MeV ≤E 0≤20 MeV ，15 cm ×15 cm
10 cm ×10 cm
表3 TRS277与TRS398推荐的吸收剂量的计算公式比较项目
TRS277
TRS398
校准源/辐射场
60
Co/空气60
Co/水计算公式
DW (P eff )=M u .N D ,air .S w,air .P u .P cel D W,Q =M Q .N D ,W .K Q,Q 0DW 水中参考深度处吸收剂量
水中参考深度处
吸收剂量
M
剂量仪读数（经温度、气压等修正）
剂量仪读数（经
温度、气压、极
化效应、离子复合效应等修正
N
N D,air =Nx .W /e .KattKm =N k (1-g )K att K m
N x 照射量校准因子(PSSL/
SSDL 给出)
N k 空气比释动能校准因子
(PSSL/SSDL 给出)
K att ,K m 电离室材料相关校正因子
水吸收剂量校准
因子(PSSL/SSDL
给出)
转换、修正因子
S w,air 、Pu 、P cel （查文献计
算而得）
K Q,Q 0(实测或计算)
1.2.3 吸收剂量计算所需参数及值
本文所用电离室的N k 值为0.913，K att 和K m 的乘积为0.973，N D,W 值为5.358×107 Gy/C ，6、10
和15 MV 光子束的k Q 值分别为0.9897、0.9824和0.9773，6、9、12、15、18和20 MeV 电子束的k Q 值分别为0.9202、
0.9106、0.9045、0.8998、0.8966和0.8946。其余参数值通过前人研究并进行多项式拟合而得[13-14]，见表4~5。
表4 光子束吸收剂量计算所需参数及对应值
能量/MV TPR 20/
TPR 10
S w,air P u P cel PDD/%
60.69 1.1172 1.00151PDD 5=86.88100.71 1.1108 1.00321PDD 10=72.6915
0.75
1.0989
1.0182
1
PDD 10=75.40
76
中国医疗设备 2021年第36卷 05期 V OL.36 No.05
2 结果
测量结果表明：光子束和电子束，都是依据TRS277的测定值比TRS398的测定值要更小；对于光子束，
两个规程测得6、10和15 MV 的吸收剂量相对偏差分别为-0.49%、-1.13%和-0.82%；对于电子束，两个规程测得6、9、12、15、18和20 MeV 的吸收剂量相对偏差分别为-2.25%、-1.53%、-0.82%、-0.85%、-0.93%和-0.99%（表6）。
表6 吸收剂量测量结果比较
TRS277TRS398ε/%
6 MV (X)99.54100.03-0.4910 MV (X)98.92100.04-1.1315 MV (X)101.32102.15-0.826 MeV (电子线)99.64101.88-2.259 MeV (电子线)100.53102.07-1.5312 MeV (电子线)98.8699.67-0.8215 MeV (电子线)97.2698.09-0.8518 MeV (电子线)100.86101.80
-0.93
20 MeV (电子线)101.15102.30-0.99
3 讨论
在日常临床工作中，通常使用指形电离室校准和监测光子束和电子束的吸收剂量。对医用加速器产生的MV 级光子束和10 MeV 以上的电子束而言，射线与人体组织或其等效模体相互作用时，散射相对较弱，
注量扰动也较小，常用0.6 cc 的指形电离室进行吸收剂量校准[15]。但对电子线而言，随着能量降低，散射本领迅速增强，注量扰动也随之变大且不确定性增加，因此对能量小于10 MeV 的电子束，推荐使用平行板电离室进行吸收剂量校准[16]。由于设备条件限制，本文用0.6cc 指形电离室测定6 MeV 和9 MeV 电子束，两个规程测得的结果偏差分别为-2.25%和-1.53%，部分原因可能是直接用扰动因子修正低能电子束注量扰动的不确定性会引入更大的不确定度，因此需要用平行板电离室进一步测定。
TRS277量值溯源到照射量基准或空气比释动能基准，即由国家标准实验室在空气辐射场中给出照射量因子N x 或空气比释动能因子N k 。N x 或N k 需要用与所用电离室相关的转换因子K att 和K m 转换为空气吸收剂量校准因子N D,air 。K att 和K m 对同型号电离室存在个体差异，但在使用中往往忽略了这种个体差异。N D,air 须经过水对空气的组织本领比S w,air 、扰动因子P u 和电离室中心收集极空气不完全等效校正因子P cel 才能计算出最终水介质中的剂量。S w,air 通过查表格得出，但在实际使用过程中，射线质和组织本领比
的值并没有直接反映在表格中，而是需要通过拟合或插值的方法计算而得，这就增加了用户方面的不确定度。不同能量的射线，不同材料的电离室对应的P u 值是不同的，但关于P u 值的资料有限，查的值比较粗略。
TRS398直接溯源到水吸收剂量基准，即由国家标准实验室在水辐射场中给出水的吸收剂量校准因子N D,
W 。该基准不需要校正因子传递，只需要查计算k Q 值，不需要用户修正注量梯度扰动影响，也不需要P cel 因子，省去了用户参与查计算过多的修正因子，降低了用户方面带来的不确定度。另外，基于水吸收剂量基准标定所用的辐射场与临床日常工作所用辐射场一致，降低了剂量标定的不确定度。
[参考文献]
[1] Agency IAE.Implementation of the international code of
practice on dosimetry in radiotherapy (TRS 398): review of testing results. Final report of the coordinated research projects on implementation of the international code of practice TRS 398 at Secondary Standards Dosimetry Laboratories and hospitals[J].Ussr Comput Math & Phys ,2005,14(4):19-33.[2] Musolino SV.Absorbed dose determination in external beam
radiotherapy: an international code of practice for dosimetry based on standards of absorbed dose to water; technical reports series no. 398[J].Health Phys ,2001,81(5):592-593.
[3] 王军良，周振山，盛洪国，等.IAEA TRS398与TRS277应用于加
速器输出量校准的比较[J].中国医学物理杂志,2011,28(3): 2594-2596.
[4] 郭妍妍，毕平，李小东.高能电子束不同吸收剂量测量方法的
比较[J].中华放射医学与辐射防护杂志,2013,6(3):103-106.[5] 谢潮，邹炼，郑霞.基于IAEA398号报告的绝对剂量校准软件开
发[J].中国医疗设备,2016,31(1):39-41.
[6] 喻伟，徐胜，马宏宾，等.基于IAEA398号报告进行直线
加速器输出剂量的校准与探索[J ].中国医学物理学杂志,2017,34(3):235-239.
[7] 王坤，李涛，杨小元.60Co 水吸收剂量的量值复现和国际对比验
证[J].中国医学物理学杂志,2013,30(6):4476-4479.
[8] 金孙均，王志鹏，王坤，等.60Co γ辐射的空气比释动能及水吸收
剂量的NIM-IAEA 双边对比[J].计量学报,2016,37(4):441-443.
下转第90页
[8] Han DS,Suh YS,Kong SH,et al.Nomogram predicting long-
term survival after d2 gastrectomy for gastric cancer[J].J Clin Oncol,2012,30(31):3834-3840.
[9] 韦明珠，赵振华，胡红杰，等.宫颈癌MRI影像组学参数预测宫颈
鳞癌p53的价值[J].中国医学影像学杂志,2019,27(12):934-937.
[10] 薛珂，李卓琳，李振辉，等.多参数MRI影像组学特征识别
HER-2过表达型乳腺癌[J].放射学实践,2020,35(2):186-189.
[11]Ya n o M,I t o K,Ya b u n o A,e t a l.I m p a c t o f T P53
immunohistochemistry on the histological grading system for endometrial endometrioid carcinoma[J].Mod Pathol,2019,32(7): 1023-1031.
[12] Rižner TL.Discovery of biomarkers for endometrial
cancer: current status and prospects[J].Expert Rev Mol Diagn,2016,16(12):1315-1336.
[13] Lee JY,Jung DC,Park SH,et al.Preoperative prediction model
of lymph node metastasis in endometrial cancer[J].Int J Gynecol Cancer,2010,20(8):1350-1355.
[14] Ünsal M,Kimyon CG,Karalok A,et al.The preoperative
serum CA125 can predict the lymph node metastasis in endometrioid-type endometrial cancer[J].Ginekol Pol, 2018,89(11):599-606.
[15] Ueno Y,Forghani B,Forghani R,et al.Endometrial
C a r c i n o m a:M R I m a g i n g-b a s e d t e x t u r e m o d e l f o r
preoperative risk stratification-a preliminary analysis[J].
Radiology,2017,284(3):748-757.
[16] Peikert T,Duan F,Rajagopalan S,et al.Novel high-resolution
computed tomography-based radiomic classifier for screen-identified pulmonary nodules in the National Lung Screening Trial[J].PLoS One,2018,13(5):e0196910.
[17] Gerlinger M,Rowan AJ,Horswell S,et al.Intratumor
heterogeneity and branched evolution revealed by multiregion
sequencing[J].N Engl J Med,2012,366(10):883-892.
[18] Avanzo M,Stancanello J,El Naqa I.Beyond imaging: The
promise of radiomics[J].Phy Med,2017,(38):122-139. [19] Cheung HMC,Karanicolas PJ,Hsieh E,et al.Late gadolinium
enhancement of colorectal liver metastases post-chemotherapy is associated with tumour fibrosis and overall survival post-hepatectomy[J].Eur Radiol,2018,28(8):3505-3512.
[20] Xu X,Li H,Wang S,et al.Multiplanar MRI-Based predictive
model for preoperative assessment of lymph node metastasis in endometrial cancer[J].Front Oncol,2019,(9):1007.
[21] Liu H,Zhang C,Wang L,et al.MRI radiomics analysis for
predicting preoperative synchronous distant metastasis in patients with rectal cancer[J].Eur Radiol,2019,29(8):4418-4426.
[22] Bozkurt BT,Koç G,Sezgin G,et al.Value of apparent diffusion
coefficient values in differentiating malignant and benign breast lesions[J].Balkan Med J,2016,33(3):294-300.
[23] Liu S,Guan W,Wang H,et al.Apparent diffusion coefficient
value of gastric cancer by diffusion-weighted imaging: Correlations with the histological differentiation and Lauren classification[J].Eur J Radiol,2014,83(12):2122-2128. [24]徐培红，龚琼，彭峰，等.不同表观扩散系数评估子宫
内膜癌盆腔淋巴结转移的应用价值[J].医学影像学杂志,2019,29(4):636-639.
[25] Woo S,Cho JY,Kim SY,et al.Histogram analysis of apparent
diffusion coefficient map of diffusion-weighted MRI in endometrial cancer: a preliminary correlation study with histological grade[J].Acta Radiol,2014,55(10):1270-1277.
[26] Addley H,Moyle P,Freeman S.Diffusion-weighted
i m a g i n g i n g y n a e c o l o g i c a l m a l i g n a n c y[J].C l i n
Radiol,2017,72(11):981-990.
本文编辑皮志超
[9] 苌雪，王坤，张健，等.高能光子束水吸收剂量辐射质转换因子
的实验测量[J].中国医学物理学杂志,2017,34(12):1196-1199.
[10] 刑立腾，夏勋荣，姚绍卫，等.基于水吸收剂量校准因子的应用
与分析[J].计量技术,2018,(4):42-44.
[11] 王志鹏，王坤，金孙均，等.医用加速器高能光子束水吸收剂量
测量及不确定度分析[J].计量学报,2019,40(6):1124-1128. [12] Zakaria GA,Wilhelm S.Determination of absorbed dose to
water for high energy photon and electron beams--comparison of different dosimetry protocols[J].Z Med Phys,2003,13(4):281.[13] 胡逸民，张红志，戴建荣.肿瘤放射物理学[M].北京：原子能出
版社,1999.
[14] 刘宜敏，石俊田，译.放疗物理学.第4版[M].北京：人民卫生出
版社,2011.
[15] 夏勋荣，王鹏，蒋伟，等.6MV高能光子束水吸收剂量的计算及
不确定度分析[J].中国医疗设备,2018,33(6):21-24.
[16] 王志鹏，王坤，范耀东，等.加速器辐射质测量方法的比较分析[J].
计量学报,2016,37(6A):104-107.
本文编辑
上接第76页
90中国医疗设备 2021年第36卷 05期 V OL.36 No.05
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议