高能电子束和光子束混合治疗的临床应用

高能电子束和光子束混合治疗的临床应用

李东１。张圈世２（１．沈阳军区总医院，辽宁沈阳１１００１５；２．无锡亿仁肿瘤医院，江苏无锡２１４１７４）

摘要：目的：利用ＭＭＳ０高能电磁扫描电子束的剂量学特性，进行电子束与光子束混合治疗在临床上的应用研究。探讨和评价在胸部肿瘤治疗中靶区和肺及脊髓的剂量分布的改善情况。方法：首先使用绝对剂量仪和三维水箱等设备对ＭＭ５０高能电子柬和光子束物理及剂量特性进行深入的测量。并对数据进行各种分析和处理。然后使用计划系统布野并获得病人的剂量分布。对靶区和重要器官的受量进行比较分析。结果：采用电子线，光子线混合照射的治疗方法与传统的对穿野治疗相比。靶区和重要器官如肺和脊髓的吸收剂量分布得到很大改善。结论：ＭＭ５０高能电子束和光子束混合治疗在临床上有较高的应用价值。这种技术对纵膈等胸部肿瘤治疗时。可以大大减轻肺部的受量，因而降低放射性肺炎的发生率。关键词：高能电子束：混合治疗；剂量分布

ＤＯＩ编码：ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２０２Ｘ．２０１０．０６．００４中图分类号：Ｒ７３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００５－２０２Ｘ（２０１０）０６－２２１４－０４

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前言

医用高能电子回旋加速器ＭＭ５０是可进行三维适形（３Ｄ—ＣＲＴ）和电磁扫描调强放射治疗（ＩＭＲＴ）的新一代放疗设备。一个最显著的特点是有多达二十多

个、能量可达５０ＭＶ的电子束和光子束发射，而且这些射线柬可单独使用．也可结合使用从而获得与质子布拉格峰（Ｂｒａｇｇ）相似的剂量分布。由于它采用独特的结构和加速方法，在ｘ射线方式时，它不采用射线均坦器，在电子线方式时，它不使用散射波，而是采用由计算机精确控制的电磁扫描原理使所有射线都能达到均匀分布的目的【，．２１，特别是对电子线，相比常规的直线加速器，这大大降低了散射的影响，从而使ＭＭ５０电子线临床应用时不用电子线适配器和铅挡。像光子线一样用自身的ＭＬＣ即可进行适形治疗，既

方便又安全。同时治疗头中。充有氦气，配置净化磁铁

收稿日期：２０１０－－０８－０３

作毒竹蚧：李东（１９６７－）。物圜币Ｊ：程师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｏｕｇｌａｓ！ｉ＠２１ｃｎ．ｃｏｍ，’ｒｅ．１：

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中国医学物理学杂志第”卷第６期２０１０年１１月

和独特的双聚焦多页光栅ＭＬＣ．确保ＭＭ５０的电子线和ｘ线具有良好的射线品质１３】。正是这些特点，使得ＭＭ５０的高能电子束以及高能电子束和光子束混合治疗在临床应用上有很大的潜力，为此，我们在ＭＭ５０加速器上进行这方面的系统研究。

１材料和方法

ＭＭＳ０加速器高能电子束和光子束剂量特性的测量

１．１

为了系统研究ＭＭ５０的高能电子柬及其与光子束混合治疗在临床上的应用。我们首先对ＭＭ５０高能电子束和光子束剂量特性进行了深入的测量，测量仪器如下：

光子线探测器采用两种，一为电离室，一为高掺杂的Ｐ型硅（Ｈｉ．ｐＳｉ）半导体探测器，均为防水型探测器。Ｘ射线柱性电离室为Ｆｃ６５．ＰＦａｒｍｅｒ型防水电离室，其活性区灵敏体积为０．６５ｃｃ，暗电流为４ｘ１０ｄ５Ａ．能量响应范围为６０ｋｅＶ一５０ＭｅＶ或１００ｋＶ～５０ＭＶ。电子线为平行板电离室，型号为ＮＡＣＰ．０２，其活性区直径７．９ｍｍ，高度９．９ｍｍ，暗电流为ｌｘｌ０。１４Ａ。半导体探测器的硅片高度为Ｏ．５ｍｍ。活性区直径２．０ｍｍ，高度０．０６ｍｍ，能量范围ｌＭＶ～５０ＭＶ。

绝对剂量仪为瑞典ＩＢＡ公司的Ｄｏｓｅｌ。水箱系统是ＩＢＡ的ＲＦＡ．３００ｐｌｕｓ。测量范围为５００ｘ５００ｘ５００ｍｍ，０．１ｍｍ步进。配套的Ｏｍｉｎｉ．ＰｒｏＡｃｃｅｐｔ６．１Ａ软件可以自动控制水箱测量和数据获取。并能对数据进行各种分析和处理。测量数据几乎可用目前通用的所有协议码（如ＩＣＲＵ，ＡＡＰＭ，ＮＡＣＰ，ＩＥＣ９７６，ＩＡＥＡ，Ｖａｒｉａｎ，Ｓｉｅｍｅｎｓ，Ｐｈｉｌｉｐｓ，ＧＥ，ＪＡＲＰ，等）进行分析处理和转换。

病人治疗计划用核通公司的３Ｄ治疗计划系统

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田ｌ高能光子线的百分深度剂量曲线

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高能电子线的百分深度剂量曲线。

１．２方法研究

１．２．１电子线单野与Ｘ线的混合

从上图中可看出，对５０ＭｅＶ电子束，９０％剂量的贯穿深度达１０ｃｍ，而对２５ＭｅＶ以上能量电子束，贯穿深度随能量的增加变化不是很大，其后沿陡峭程度随能量的增加而减弱。因此单个电子线束流对深部肿瘤不是最佳剂量分布方案。进一步分析发现，对ｌＯ

３．２（原ＨｅｌａｘＡＢ公司，后被核通公司收购）；ＩＢＡ

公司ＭＭ５０加速器，Ｘ线能量范围为ｌｏＭＶ一５０ＭＶ，电子线能量范围７．５ＭｅＶ～５０ＭｅＶ：ＧＥ公司的６４排ＣＴ。用于肿瘤定位和数据处理。

图ｌ为高能光子线的百分深度剂量曲线，图２为

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田３单野高能电子束与光子束混合治疗技术：ａ射野几何结构；ｂ不同能量电子束与

侧面６０。楔形板的光子野结合后的深度剂■特性圉。虚线为单电子野的剂量曲线

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中国医学物理学杂志

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第２７卷第６期２０１０年１１月

ＭｅＶ左右的电子束，在剂量８０％一５０％区间．

后沿剂量梯度变化率为２５％／ｃｍ～３５％／ｅｍ，对３０Ｍｅｖ左右的电子柬，相同剂量区间的后沿剂量梯度变化率为ｌＯ％／ｃｍ一１５％／ｃ１１１，而对５０ＭｅＶ电子束，相同区间的后沿剂量梯度变化率为４％／ｅｍ。８％／ｅｒａ。由于Ｘ射线６００楔形板的典型剂量梯度为７％／ｃｍ～８％／ｅｒａ．如果在高能电子束侧面加一带６００楔形板的光子野（如图３ａ）。光子野权重为１５％一２０％，３０ＭｅＶ以上的电子束的后沿剂量梯度变化率明显提高．这样的混合线剂量优势如图３ｂ得到体现。这种技术应用到乳腺等胸部肿瘤治疗时，可以大大减轻肺部的受量。因而降低放射性肺炎的发生率。

１．２．２电子线平行对穿野及其与ｘ线混合野

由于高能电磁扫描电子束的剂量特性，使得其对深部肿瘤用对穿野有很大优势。文献Ｈ计算了Ｃｏ一６０、４ＭＶ、１０ＭＶ、２５ＭＶ、５０ＭＶＸ线和４０ＭｅＶ、５０ＭｅＶ电子线等在２５ｃｍ截面上对穿野的剂量分布，如图４所示。从图中可看出，如果肿瘤靶区在截面中心区５ｃｍ一１５ｃｍ范围内，４０ＭｅＶ、５０ＭｅＶ电子线和５０ＭＶＸ线分别是最优的。因为在肿瘤靶区内．剂量最高且均匀分布，而在靶区外，剂量下降快；如果在不同能量电子线对穿野基础上混合Ｘ射线野，那效果如图３那样会更好。由于ＭＭ５０高能扫描电子束，半影

等重离子的理想剂量分布差别不大惭，所以ＭＭＳＯ有类似于质子的效果。这种技术可用于体内中央深部肿瘤的治疗。

２结果

我们将上述高能电子线及电子线与ｘ线混合治疗技术用于临床实际中．取得了很好的效果，现列出两个病例讨论如下：

高能电子线单野与ｘ线的混合治疗应用病例：第１例病人是一位年轻妇女，患有恶性淋巴瘤并累及心包和纵隔其它部分。由于对化疗疗效差，计划使用放疗。采用常规分次使靶体积达到总剂量４０Ｇｙ。纵隔肿瘤的范围较大，采用传统对穿Ｘ线射野将包含超过总肺体积的５０％。这种情况下为了避免更多肺体积受到照射．使用一个高能电子线前野以降低肺后部的剂量（图６ａ，ｂ）。为了补偿靶区深部剂量的降低，使用一个斜入射的带有６０度楔形板的１０ＭＶＸ线，射线权重６０％（图６ｂ）。靶区内到了一个均匀的吸收剂量分布（图６ａ，ｂ）。这种治疗方法与传统的对穿野治疗相比，肺的吸收剂量分布得到大大改善。Ｘ线射野在肺中的平均吸收剂量是处方剂量点的９４％。电子线为４０％。

高能电子线对穿野与Ｘ线的混合治疗应用病例：

第２个临床病例是一个改进的采用对穿电子线方法的例子，可以得到更广泛的应用（图７ａ’ｂ）。病人是一个食管小肿瘤的男性。由于肺功能损坏而不能考虑实施手术治疗．建议进行根治性放疗。治疗靶区体积限制在肿瘤沿食管的口腔方向和离口方向各外放

很小，所以高能电子束与低能电子束相比，散射野小．

所以其剂量分布受不均匀组织影响更小。从图３和图４数据可看出，这种技术应用于３０ＭｅＶ以上电子线时，效果明显。图５为５０ＭｅＶ电子线对穿野在中心的剂量分布，可见不均匀组织的影晌很小，这与质子

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啊４不同能量的Ｘ、ｅ对穿野在中心轴的深度剂量分布曲线

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中国医学物理学杂志

第２７卷第６期２０１０年１１月

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ｅｍ的范围内。本例中前野５０ＭｅＶ电子线设定最高的权重，以保持脊髓剂量在合理的低范围内（图７ａ）。为了降低这条射线的入射剂量．第二条５０ＭｅＶ射线由后面加入。与第一条射线相比权重为４０％．以使脊

髓剂量不超过耐受量。为进一步补偿剂量的下降．侧向加入带４５。楔形板的５０ＭＶ光子射线。光子射线的权重为前电子线野的３０％。最终的剂量分布在横截面

田６病案ｌ：圈中５０、７０、９０、１０５％等剂量线用实线表示．肿瘤和Ｐｒｖ用点划线描绘。＆圈为纵膈治疗的３０ＭｅＶ电子线的正前野。不同区域电子线强度的权重因子分别为７％和１００％．第二个为６０。楔形板１０ＭＶ光子的左后斜野。ｂ圈为通过等中心冠状面的分布情况

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和矢状面中显示（图７ａ，ｂ）。ＰＴＶ由９０％等剂量线覆盖，而脊髓受量少于归一化点剂量的７０％。与采用２０ＭＶ光子均权重的四野盒式技术相比。这种治疗方式产生的肺吸收剂量降低。光子治疗将使每侧肺的２０％体积接受超过５０％的剂量。而电子线／光子混合治疗

的相对应体积分别为左肺１０％和右肺７％。３结论

ＭＭＳ０高能电子束以及高能电子柬和光子柬混合治疗在临床上有较高的应用价值。高能电子束单野

侧面加一带６０。楔形板的光子野的混合治疗技术对乳腺、纵膈等胸部肿瘤治疗时．可以大大减轻肺部的受量，因而降低放射性肺炎的发生率：５０ＭｅＶ电子线对穿野与侧向５０ＭＶ光子线的混合治疗技术用于体内中央深部肿瘤的治疗也有很好的效果。

圈７病案２：田中５０、７０、９０、１０５％等剂量线用实线裹示。肿■

和ＰⅣ用点划线描绘。５０ＭｅＶ电子线对穿野与侧向５０ＭＶ

光子线的混合治疗。８图为横截面的剂量分布。前、后、侧向野的权重分别为１００、４０、３０％。ｂ田为通过等中心矢状面的剂量分布情况

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