探讨热释光在螺旋断层放射治疗系统和直线加速器中剂量标定

探讨热释光在螺旋断层放射治疗系统和直线加速器中剂量

标定

王为，沈奕晨，蒋马伟

【摘 要】【摘要】目的：比对热释光剂量计(TLD)在普通直线加速器（LINAC）和螺旋断层放射治疗系统（TOMO）中的剂量刻度差异，探讨TLD特性，为后续临床实测应用提供依据。方法：在6 MV光子束下，通过LINAC和TOMO对同批次TLD分别刻度。LINAC出束跳数30、50、100、150、200、300 MU；TOMO出束时间为3、5、10、15、20、30、40 s。在TLD测量位置，应用电离室交叉校准。每组测量数据为3个TLD片平均值。计算相应剂量为TLD读数的函数。将LINAC和TOMO下的TLD剂量校准曲线分别进行最小二乘法的线性模型和二次模型拟合比较，统计分析和配对t检验计算校准因子。验证相应TLD灵敏度、重复性、分散性和剂量响应等特性。结果：LINAC中，TLD发光读数y与照射剂量x关系式：y=94.754x＋0.001x2，R2=0.997 1；TOMO中：y=93.835x＋0.000 3x2，R2=0.998 2。在0.30～3.74 Gy剂量范围内，对6 MV光子束，TLD计数值与剂量呈近似线性关系。cGy剂量级同批次TLD各重复测量5次，读出平均值变化为1.48%。结论：同等能量下TOMO和LINAC的TLD刻度结果差异小于3%，符合要求。TLD线性相关性强、重复测量精度高、性能稳定，可应用于相关临床放疗剂量测量。 【期刊名称】《中国医学物理学杂志》 【年(卷),期】2019(036)011 【总页数】6

【关键词】【关键词】热释光剂量测量系统；螺旋断层放射治疗系统；兆伏级剂

量校准；刻度因子

【基金项目】上海促进市级医院临床技能与临床创新3年行动计划项目（16CR2014A）

前言

与直线加速器相比，螺旋断层放射治疗系统Tomotherapy（Accuray Inc.,Sunnyvale,Calif.）独特的光束传输技术需要量身定做的质量保证，这一要求同样适用于外照射剂量比对。绝对剂量测量应考虑每个治疗系统特性和不同照射技术［1］。热释光剂量计（Thermoluminescent Dosimeter,TLD）是利用热致发光原理获取累积辐射剂量的一种探测器件。当TLD受到射线辐照后，能量被储存，对其加热，用光电倍增管测量输出，可读取对应辐射剂量值。与电离室和半导体测量仪相比，TLD体积小，灵敏度高，稳定性好，能量响应好，可重复使用［2］，但其均匀性欠佳，能响范围和探测灵敏度依赖于构成热释光的磷光体材质不同原子序数，读数依赖于读出器的精度。当不同材质的TLD应用于临床肿瘤放射治疗的剂量测定和质量保证，需要进行相关性能测试和筛选［3］。TLD测量是一种相对测量方式，在使用前必须进行剂量标定刻度。刻度即在标准条件下，定量确定剂量仪读数和被测量值关系。本实验目的为在临床常规分割剂量范围内，筛选出符合要求的高精度高稳定性氟化锂（Lithium Fluoride,LiF）热释光片，探讨热释光剂量测量系统在螺旋断层放射治疗系统和直线加速器下不同刻度方法和应用可行性，为临床剂量学验证和实测提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料和设备

本实验采用氟化锂（LiF）材料的TLD，型号为GR-200A，其直径、厚度分别

为4.5、0.8 mm，精度为±0.01%，密度为2.5 g/cm3。热释光剂量测量系统由TLD、热释光读数仪（RAYDOSE,SL08型）、计算机与数据处理软件、退火设备等组成。实验设备为0.6 cc的FARMER指形电离室（剂量仪FARMER 2570），0.056 cc的A1SL指形电离室（Standing Imaging,USA），医科达直线加速器（Synergy 1629,Elekta,Stockholm,Sweden），简称LINAC，以及螺旋断层与径照放射治疗系统TomoHD，简称TOMO。 1.2 TLD原理

构成TLD的磷光体（晶体材料）在制备工程中会加进某些杂质，这些杂质经加热或辐射会引起位错产生陷阱。晶体的陷阱，可以保持电子或空穴，防止其重新结合。在辐射电离作用（射线照射）下，一些电子被陷阱所俘获。亚稳态能量状态在晶体能带结构中以电子-空穴对形式激发能量。如果将这些晶体加热，被俘获的电子获得足够的能量从陷阱中逃逸出来与空穴结合，原本存储在空穴中的射线能量以光辐射的形式释放出来，即热释光现象。在光电倍增管条件下，能量转换为电荷量，得到热释光接受辐射剂量与光强度的比例关系［4-5］。 1.3 分散性和重复性实验筛选热释光片

进行相关性能测试，筛选合适的热释光片，保证临床使用及刻度结果的准确和稳定性。TLD经过240℃高温加热后，冷却。在热释光片上覆盖5 mm水等效建成厚度材料。用直线加速器6 MV射线，源轴距（Source to Axis Distance,SAD）=100 cm，射野为10 cm×10 cm，等中心处吸收剂量为100 cGy，均匀照射。先用指型电离室测量射野范围内的均匀性，要求中心轴测量值与X轴和Y轴测量值比较，相对偏差小于±1%。在相同退火、照射和测量条件下，筛选出分散性控制在±3%内的热释光片。重复5次实验，再筛选出重复