伽玛射线立体定向放疗的物理基础研究

伽玛射线立体定向放疗技术在中国发展很快，但由于缺乏基础研究的支持，尽管机型不断更新，但鲜有实质性技术进步。急需解决的物理问题有:1) 无γ刀物理设计的评价方法，不能判定不同机型的优劣; 2) 缺有效的剂量测量装置，不了解单个源的聚焦情况; 3) 无符合临床要求的计划优化算法，计划只能手工设计。本项目将在前期工作的基础上，针对这三个问题展开研究，主要研究内容是：1) 利用Monte Carlo 程序EGS4模拟计算两种典型γ刀(奥沃的旋转聚焦γ刀和医科达的静态聚焦γ刀)的剂量场，建立γ刀物理设计的评价方法; 2) 设计加工一个新颖的测量装置，在离焦点一定距离的圆柱面上插胶片测量，确定每一个放射源的聚焦情况，建立更科学、更细致的质控方法; 3) 建立符合临床要求的优化算法，解决计划靠手工的问题。项目成果将为γ刀、尤其是国产γ刀的研发、检测和临床应用奠定物理基础，促进全行业的技术进步。

我国伽玛射线立体定向行业因有自主知识产权发展很快，机型不断更新，临床应用不断推广，但因缺乏物理基础研究支持，技术水平停滞不前。本项目采用蒙卡程序模拟计算了一种典型伽玛刀（Elekta Leksell 4C）的剂量场，设计了一个新型的伽玛刀测量装置，获得了国内发明专利授权。使用该装置可以测量立体定向放疗中各项物理性能参数，包括焦点精确度、焦点吸收剂量率、聚焦野尺寸偏差及半影，还可方便地在得到多个射束共同作用的聚焦特性的同时，得到单个射束自身的聚焦特性，以及一些未知靶点的位置精确度、靶点吸收剂量率及剂量分布。整个测量过程中无需更换装置，仅需更换其中的插件。在此基础上，项目组还提交了一项关于延长外照射放射源使用寿命的方法及外照射医疗设备的发明专利申请，并对该方法的使用效果进行了初步评价，不仅提高放射源的利用率，还能降低回收成本。项目成果为伽玛刀、尤其是国产伽玛刀的研发、监测和临床应用奠定了一定的基础，促进全行业健康发展。