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2011年11月中国医学物理学杂志Nov．,2011

第28卷第6期ChineseJournalofMedicalPhysicsVol．28．No．6

加速器多叶准直器半影特性研究

查元梓，屠永清，王为，张松方（上海交通大学医学院附属新华医院肿瘤科，上海200092）

摘要：目的：探讨和比较瓦里安（Varian）2100C/D与医科达（Elekta）Synergy直线加速器配备的多叶准直器的半影特性，

为临床设野提供参数供参考。方法：利用CRS三维水箱和PTW电离室测量6MV和10MVX线的射野离轴比曲线，

测量从4cm×4cm到20cm×20cm各方野的半影；同时针对两种加速器多叶准直器的设计特点，分析利用不同准直器

形成射野对半影宽度的影响。结果：(1）对于不同能量和不同大小射野，设野时靶区外扩的范围应综合半影大小等因素；

(2）Varian2100C/D加速器采用准直器三层结构，采用“MLC+JAW”方式形成射野能减少半影，即应注意形成射野时

JAW必须跟随MLC；(3）ElektaSynergy加速器形成射野时MLC方向半影较大，重要器官可采用JAW来保护。

关键词：放射治疗；多叶准直器；半影

DOI编码：doi：10.3969/.1005-202X.2011.06.007

中图分类号：R815.6文献标识码：A文章编号：1005-202X（2011）06-2981-04

PenumbraCharacteristicsofMulti-leafCollimatorintheLinearAccelerator

ZHAYuan-zi,TUYong-qing,WANGWei,ZHANGSong-fang

(OncologyDepartmentofXinhuaHospitalaffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversityMedicalSchool,Shanghai

200092,China)

Abstract:Objective:Toevaluatethepenumbracharacteristicofthemulti-leafcollimatorintheVarian2100C/DandElekta

Synergylinearaccelerator,s:Thepenumbrawasderivedfrombeampro-

umbrawidthwasmeasuredforfieldsizes

from4×4cm2,to20×ingtodifferentfeaturesofcollimators,variationsofpenumbrawereinvestigatedfordiffer-

s:(1)Fieldmargins(distancebetweenfieldedgeandthePTVoutline)shouldbeset

accordingtobothX-rayenergyandfieldsize(2)TheMLCsysteminVarianlinearacceleratorisusedasatertiarycollimator,

'MLC+Jaw'fieldsshouldbeusedforfield-defining.(3)Thepenumbrawidthisbiggerin'MLC'dimensionthanthatin'Jaw'di-

mensionforElektaSynergyaccelerator,organatriskcanbebettershieldedbyJAW.

Keywords:radiotherapy；multi-leafcollimator(MLC)；penumbra

前言

多叶准直器(MLC)的问世大大促进了三维适形

放射治疗和调强放射治疗的临床应用，MLC叶片的

半影对计划靶区（PTV）到照射野边缘的外扩范围有

重要影响[1]，特别是在调强放射治疗照射野较多、射野

面积较小的情况下，对靶区的剂量分布有重要决定作

用[2]。

为在靶区与其周边的正常组织器官之间获得更

好的剂量梯度，射野半影越小越好[3]。在临床剂量学上

机械设计不同的多叶准直器产生的半影有很大差异，

因此，笔者对ElektaSynergy加速器和Varian2100C/D

加速器不同照射野的半影进行了测量，分析半影随射

线能量、模体深度的变化；探讨利用不同准直器形成

照射野对半影宽度的影响，为临床计划设计提供参

考。

收稿日期：2011－08－11

作者简介：查元梓（1983－），硕士，医学物理师。E-mail:zhayuanzi@163.

com。

通讯作者：张松方，E-mail:zhangsf6504@。

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图1两种型号加速器准直器构成示意图

Fig.1PrincipleofMLCconfigurationswithrespect

totheupperandlowerjawsforElekta,Varian

Fig.2Comparisonofpenumbrafor6MVX-rayinElektasystem

图2Elekta加速器6MVX线不同射野形成方式半影比较

（a）最大剂量深度处（d=1.5cm）

（b）5cm处

1材料和方法

我科室的医科达Synergy加速器和Varian

2100C/D加速器配备的MLC均为40对叶片，在等中

心投影为1cm，常规治疗最大野为40cm×40cm。

Synergy加速器中MLC为厚7.5cm的钨合金，

代替加速器G-T方向的上叶准直器,并在MLC和下

叶准直器（铅门，Jaw）之间增加一对后备型(back-up)

薄片准直器,自动跟随MLC叶片运动。Varian

2100C/D加速器配备的MLC为厚6cm的钨合金，直

接安装在上叶准直器和下叶准直器的下面,构成三级

准直器，两种类型准直器构成见图1[3，4]。

测量照射野通过主轴上的离轴比曲线(OAR)，主

轴点剂量归一化后，根据80%和20%相对剂量的位置

坐标得出半影的宽度。照射野半影主要由MLC机械

设计决定，也受射线能量、照射野大小、测量模体深度

以及形成射野方式的影响[5]。本文测量方法如下：

（1）采用CRS三维水箱，PTW0.125cc电离室作

为测量主电离室，测量数据用水箱自带的软件进行分

析。测量时，加速器机架和机头都置于0°，调整水箱的

水平、位置和方向，保证探头正确的运动方向。PTW

0.6cc电离室作为参考电离室，置于射野内空气中适

当位置，对测量电离室不构成干扰，电离室在水箱步

进电机的驱动下沿枪靶（GT）方向或者左右（AB）方

向并垂直于射野中心轴穿过照射野。

（2）在相同方向，对称型射野和非对称型射野半

影相差不大[6]，因此逐个测量大小为4cm、6cm、8

cm、10cm、12cm、15cm和20cm对称型方形照射野

的半影，测量深度包括水下最大剂量深度（Dmax

）、5cm

和10cm。其中6MV、10MVX射线在水中的最大剂

量深度分别为1.5cm、2.5cm。

（3）根据上述测量方法，对于Varian2100C/D加

速器，针对三种不同的射野形成方式进行测量：1）只

利用JAW形成照射野（MLC打开到standby状态）。

2）只利用MLC形成射野（JAW打开到35cm×35cm

处）。3）同时利用JAW和MLC形成射野

（MLC+JAW）[7，8]；对于ElektaSynergy加速器，针对两

种不同的射野形成方式进行测量：a）利用MLC形成

射野；b）测量同一方向利用JAW形成射野的半影。如

图1所示。

2结果

（1）图2（a）为Elekta加速器，能量为6MV时，

不同射野形成方式，在最大剂量点处测得的半影比

较，利用JAW形成射野的半影较利用MLC形成的半

影小0.9mm~1.0mm左右；图2（b）为Elekta加速

器，不同射野形成方式，在水下5cm处测得的半影比

较，利用JAW形成射野的半影较利用MLC形成的半

影小1.0mm~1.2mm左右；比较两图可知，相同射野

形成方式时，5cm处半影较最大剂量深度处半影大，

原因在于测量深度越深，散射线越多，散射半影越大，

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半影也就越大。

（2）图3（a）为Varian加速器，能量为6MV时，

不同射野形成方式，在最大剂量点处测得的半影比

较：“MLC+JAW”方式形成射野的半影最小，利用JAW

形成射野的半影略大，而单独使用MLC形成射野的

半影最大，较“MLC+JAW”方式形成射野的半影大约

0.6mm~0.8mm。图3（b）为Varian加速器，不同射野

形成方式，在水下5cm处测得的半影比较：使用

MLC形成射野的半影最大，较“MLC+JAW”方式形成

射野的半影大1mm~1.2mm，使用JAW形成射野的

半影略大于“MLC+JAW”方式形成射野的半影。

（3）图4（a）为Elekta加速器，能量为10MV时，

两种射野形成方式，在最大剂量点处测得的半影比

较，利用JAW形成射野的半影较利用MLC形成的半

影小0.5mm~0.9mm左右；图4（b）为Elekta加速

器，两种射野形成方式，在水下10cm处测得的半影

比较，利用JAW形成射野的半影较利用MLC形成的

半影小0.9mm~1.4mm左右；同理，由于测量深度越

深，散射线越多，散射半影越大，因此10cm处半影较

最大剂量深度处半影大。

（4）图5（a）为Varian加速器，能量为10MV时，

三种射野形成方式，在最大剂量点处测得的半影比

较：“MLC+JAW”方式形成射野的半影最小，利用JAW

形成射野的半影略大，而单独使用MLC形成射野的

半影最大，较“MLC+JAW”方式形成射野的半影大约

0.7mm~1.0mm。下图5（b）为Varian加速器，三种射

野形成方式，在水下10cm处测得的半影比较：使用

MLC形成射野的半影最大，较“MLC+JAW”方式形成

射野的半影大0.2mm~1.3mm，使用JAW形成射野

的半影略大于“MLC+JAW”方式形成射野的半影。

3讨论

半影是多叶准直器重要的剂量学参数，其准确性

直接影响剂量计算结果，对照射野边缘剂量分布、靶

区吸收剂量分布以及计划的评估都具有重要影响。特

别是以小野组合为基础的调强放射治疗技术，半影

小，靶区与其周边的正常组织器官之间的剂量梯度会

更加陡峭。

半影依赖于机器机械设计（几何半影、穿射半

影）、又依赖于射线能量（散射半影），它们对半影的影

Fig.3Comparisonofpenumbrafor6MVX-rayinVariansystem

图3Varian加速器6MVX线不同射野形成方式半影比较

（a）最大剂量深度处（d=1.5cm）

（b）5cm处

Fig.4Comparisonofpenumbrafor10MVX-rayinElektasystem

图4Elekta加速器10MVX线不同射野形成方式半影比较

（a）最大剂量深度处（d=2.5cm）

（b）10cm处

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响程度各不相同。对于直线加速器，由于束流斑点直

径很小（大约在2mm~3mm之间），源到等中心的距

离也比较大，其几何半影一般很小，主要是穿透半影

和散射半影的贡献[3,5]。

半影区剂量跌落很快，电离室的灵敏体积对测量

结果也有很大影响，特别是小于（4×4）cm2的小野[9]。

本文测量时使用PTW0.125cc电离室作为主电离

室，测量结果相对较精确。

根据本文半影测量结果，可以进一步指导临床设

野计划靶区的外扩，对于不同类型的加速器，由于准

直器机械设计不同，设野时应结合测量结果选用不同

的治疗计划参数。

相同条件下，射线能量增加，半影宽度增加；射野

增加，半影宽度增加，因此，首先应选择合适的X线

能量；此外对于不同大小射野，设野时照射野相对于

PTV边缘外扩的范围也应有所不同，PTV较小时，射

野相对于PTV边缘外扩的范围可以略小，而PTV较

大时，射野相对于PTV边缘外扩的范围则需要较大。

Varian2100C/D加速器采用的是三级准直器结构，能

有效减少穿射半影，临床计划设计时，注意JAW应跟

随MLC。因为不同能量，不同深度时“JAW+MLC”方

式形成射野均可大大减少半影；Synergy加速器在AB

方向依靠MLC形成射野，其产生的半影较使用JAW

的半影大，计划设计时根据需要，重要器官可以选用

JAW方向达到更好的保护。

目前，MLC结构趋向于进一步优化叶片端面设

计，减少照射野半影，在肿瘤组织获得最大剂量的同

时更好的保护正常组织。

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Fig.5Comparisonofpenumbrafor10MVX-rayinVariansystem

（a）最大剂量深度处（d=2.5cm）

图5Varian加速器10MVX线不同射野形成方式半影比较

（b）10cm处

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