安德森癌癥中心 質(zhì)子利用率低時(shí)丟失量會(huì)加大

對(duì)一個(gè)給定的設(shè)計(jì)，治療頭上后一個(gè)患者準(zhǔn)直孔徑，和患者皮膚間的空氣間隙越大，則其橫向邊緣劑量下降越差。為了保持這個(gè)間隙盡可能小，可采用一個(gè)外孔徑逐漸減少的噴嘴，從而把與患者間的機(jī)械干擾降到小。由于可變準(zhǔn)直器也是這樣一個(gè)、難以在患者附近定位的大型部件，所以在質(zhì)子治療中，可變準(zhǔn)直器的使用不如在光子治療中那么多。一個(gè)大的間隙不但影響劑量邊緣，還會(huì)損害射程補(bǔ)償器對(duì)組織中的非均勻性補(bǔ)償作用的精確度。

安德森癌癥中心轉(zhuǎn)診機(jī)構(gòu)愛諾美康介紹到，靶區(qū)后方的劑量下降，由Bragg峰的形狀所決定。與側(cè)向劑量下降不同，后方的劑量下降不會(huì)隨深度的增加而增加；但是，它和射程的離散（straggling）作用有關(guān)，所以會(huì)隨著能量的增加而增加。能量越高，在PTV后緣產(chǎn)生的劑量下降梯度越陡。Arduini等定量地討論過橫向和后沿下降。在許多情況下，人們還不清楚到底治療需要多陡的后沿下降，特別是在斷定患者射程時(shí)，有內(nèi)在不確定性因素的場合下尤其如此。

設(shè)計(jì)程序，人們對(duì)停止和散射的物理規(guī)律已十分清楚，有可能涉及的核的相互作用也可用測量Bragg峰來處理，因此設(shè)計(jì)出的被動(dòng)散射系統(tǒng)，可以精確地符合臨床治療參數(shù)。例如作者的計(jì)算機(jī)程序NEU可按用戶給出的機(jī)器參數(shù)（能量和距離），設(shè)計(jì)出上游的能量調(diào)制器和第二個(gè)散射器，產(chǎn)生希望的照射野半徑、深度和調(diào)制度，并對(duì)一個(gè)給定的流強(qiáng)估算出劑量率?！獋€(gè)典型的NEU輸出，臨床限制實(shí)際材料有其局限性，例如鉛適用于散射，但還有些能量損失；有機(jī)玻璃或被是良好的降能器，但也有散射。

因此，當(dāng)給定能量和距離時(shí)，被動(dòng)散射只能得出半徑、深度和調(diào)制度的某一種組合。這些限制好概括在一張半徑和深度關(guān)系圖中，一個(gè)例子表明，對(duì)于一個(gè)230MeV固定能量加速器，當(dāng)距離是250cm時(shí)能做些什么。安德森癌癥中心轉(zhuǎn)診機(jī)構(gòu)愛諾美康介紹到，如在FHBPTC，能量連續(xù)地變化直到大值，對(duì)每一個(gè)能量有一張帶有不同特征深度的模擬圖，全黑表示可以獲得任何的調(diào)制度。

前面曾提及，當(dāng)質(zhì)子在物質(zhì)中減速時(shí)，有些質(zhì)子會(huì)產(chǎn)生核反應(yīng)，這些核反應(yīng)產(chǎn)物中也有快中子。快中子隨后又能再進(jìn)行核反應(yīng)，而高RBE的慢中子是這些核反應(yīng)中普通的產(chǎn)物。因此，中子能在患者靶區(qū)的或近或遠(yuǎn)處沉淀不需要的劑量，是一個(gè)潛在的令人擔(dān)心的源。至今已發(fā)表了十多篇從實(shí)驗(yàn)到Monte Carlo研究的報(bào)道，Mesoloras等對(duì)其中大部分已作概述和整理。

中子主要是在“大批質(zhì)子損失大量能量的地方”產(chǎn)生的。這首先發(fā)生在“靶體積中的治療質(zhì)子在停止”的時(shí)刻。不論用什么樣的束流應(yīng)用技術(shù)，這都是不可避免的。近，Hall在提到被動(dòng)束流散射系統(tǒng)時(shí)，提及系統(tǒng)中有一個(gè)“外部”（可避免的）中子劑量，其值要比“內(nèi)部”（不可避免的）劑量大100倍。

這種提法是錯(cuò)誤的。不僅是計(jì)算上的錯(cuò)誤，更重要的是，公布的測量數(shù)據(jù)往往取自極低效率的散射系統(tǒng)。Hall引用的Yan等曾將一個(gè)19.4cmx19.4cm的束流準(zhǔn)直到5cmx5cm，而有93%的人射質(zhì)子停留在噴嘴和患者準(zhǔn)直器上。在患者附近產(chǎn)生一個(gè)巨大的可避免的中子源。由于Yan等沒有給出質(zhì)子利用效率，所以Hall也無法知道這些情況。jiang等近從對(duì)散射系統(tǒng)的研究中獲得lGy質(zhì)子產(chǎn)生lmSv數(shù)量級(jí)外部劑量的數(shù)據(jù)。