【摘 要】
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放射治疗的目的是尽可能地保护周围正常组织,减少放疗并发症的风险。随着影像引导放射治疗(IGRT)时代的到来,磁共振引导直线加速器(MR-Linac)因其优越的软组织对比度、电离辐射少和实时解剖影像跟踪的优点被投入临床使用。但是在临床实践中发现,1.5T静态磁场的存在影响了MR-Linac中的剂量分布。次级电子在磁场中受洛伦兹力改变,实际运动路径发生了扭转,导致电子流效应(ESE)。而且,在两种密度
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放射治疗的目的是尽可能地保护周围正常组织,减少放疗并发症的风险。随着影像引导放射治疗(IGRT)时代的到来,磁共振引导直线加速器(MR-Linac)因其优越的软组织对比度、电离辐射少和实时解剖影像跟踪的优点被投入临床使用。但是在临床实践中发现,1.5T静态磁场的存在影响了MR-Linac中的剂量分布。次级电子在磁场中受洛伦兹力改变,实际运动路径发生了扭转,导致电子流效应(ESE)。而且,在两种密度差别很大的材料之间的界面上,如空气和组织之间,可以观察到电子回转效应(ERE)。在较大照射野外这些污染电子与散射光子具有相同的数量级,可能造成照射体积外额外的剂量沉积。另外,考虑到来源于患者散射,准直器散射和机头漏射的污染光子,照射野外区域的额外辐射可能会增加放疗并发症及引发次级肿瘤的风险,其重要性不容忽视。由于照射野外区域剂量分布复杂,影响因素众多,放疗计划系统中建立的照射野外剂量分布模型存在局限性,计算精确不高。近年来,主要通过蒙特卡罗模拟算法和模体实验实测的方法来量化照射野外剂量。因此,鉴于磁共振引导直线加速器未来应用的前景,需要相关的剂量学数据为临床计划决策提供参考,来评估MR-Linac照射野外辐射防护的必要性。目前,国内外没有关于磁共振引导直线加速器照射野外剂量学的研究,本文致力于通过光释光剂量计在磁共振引导直线加速器上进行仿真人模体实验,实验内容主要分为以下几个部分:(1)使用光释光剂量计测量接受照射的固体水模体表面四个方向上不同距离点处的剂量,描绘出曲线,从而对MR-Linac的照射野外剂量分布进行量化,分析剂量分布规律及影响因素。(2)使用光释光剂量计分别在MR-Linac和常规加速器上测量仿真人模体在头、胸、腹盆三个部位分别接受相同处方剂量规则野照射后,体表及体内25个检查点的辐射剂量。探究MR-Linac与常规加速器在照射野外剂量上的差异,分析原因。(3)根据光释光剂量计的实测数据,比较Monaco放疗计划系统对照射野外检查点的计算剂量,拟合照射野外辐射剂量与靶区等中心距离反比函数,并描绘计划系统计算误差随靶区等中心距离变化的分布特征。评估Monaco放疗计划系统计算照射野外剂量的准确度。(4)比较MR-Linac上照射野外不同年龄段仿真人模体表面剂量学差异,为未来儿童患者在MR-Linac上治疗提供临床数据参考,并考虑施加个人屏蔽防护的必要性。结果表明,(1)在不同的射野尺寸(5×5~20×20 cm~2)和射野边缘距离(1~10 cm)条件下,MR-Linac上测得的照射野外表面剂量,在横向x轴方向上从最大剂量的0.16%(5×5 cm~2边缘的10 cm处)变为7.02%(20×20 cm~2边缘的1cm处),在纵向y轴方向上从最大剂量的0.14%(5×5 cm~2边缘的10 cm处)变为8.56%(20×20 cm~2边缘的1cm处);(2)与传统加速器相比,在头部、胸部和腹盆部位照射时,MR-Linac在仿真人模体表面检查点(20%、19%、21%)和内部检查点(42%、37%、9%)提供了更高的平均照射野外剂量;(3)与光释光剂量计测量数据相比,Monaco放疗计划系统高估照射野外0-2%等剂量线范围内表面和内部检查点的剂量,而且随着距离的增加,高估的程度越来越大。在2%-5%等剂量线区域内,Monaco放疗计划系统低估了表面和内部检查点剂量为0-35%;(4)在照射体积一定的情况下,儿童仿真人模体与成人仿真人模体的照射野外剂量分布相似。总而言之,与传统加速器相比,MR-Linac具有相似的照射野外剂量分布。然而,考虑到绝对剂量值,MR-Linac在表面和内部危及器官上传递的照射野外剂量相对更高。考虑为接受MR-Linac治疗的患者施加额外的辐射屏蔽,可避免额外剂量带来的风险。
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