【摘要】目的建立一种计算多叶准直器(MLC)不规则射野处方剂量的快速方法。方法考虑到MLC射野的边缘是台阶状、叶片位置坐标可以由治疗计划系统或与MLC配套的叶片位置产生器打印输出这两个特点, 首先由叶片位置坐标计算出射野周长和面积, 然后由面积周长比法计算出不规则野的等效方野边长, 最后按照处理常规方野的方法计算处方剂量。 结果作为例子, 计算了采用SSD技术的全脑全脊髓照射野和采用SAD技术的鼻咽癌面颈联合野的处方剂量。结论这种方法适合于靶区参考点位于射野中心区域未被遮挡的情况。与Clarkson积分等其它方法相比, 它具有快速简单的特点。

Rapid calculation of the monitor units for multileaf collimator shaped irregular fields

DAI JianrongHU YiminYANG Yong

（Department of Radiation Oncology, Cancer Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Peking Union Medical College, Beijig 100021,China）

【Abstract】ObjectiveTo develop a rapid algorithm in the calculaton of machine monitor units for irregular fields shaped by multileaf collimator (MLC). MethodsOn considering that the fields' edges are stepwise and the leaves' coordinates can be printed out by a treatment planning system or outlined by a MLC shaper, their area and perimeter can be directly calculated from leaves' coordinates. Then the equivalent field size can be calculated with methods based on the area/perimeter ratio. Finally, the monitor units can be determined from a well－known formula. ResultsAs examples, the total brain－spinal cord field, which was delivered with nominal SSD technique, and head－neck field, which was delivered with SAD technique, were calculated. ConclusionsThis algorithm is suitable to the situation when the reference point of target dose is located at the central part of a field and has not been blocked. It is quicker and simpler as compared with the other methods such as Clarkson integration.

【Key words】Multileaf collimator;Irregular field;Monitor unit calculation

多叶准直器(multileaf collimator, MLC)的一个重要功能是用来代替挡块，形成适合靶区形状的不规则射野。 对于加速器, 处方剂量是经输出量校正后的机器跳数。 计算MLC形成的不规则射野的处方剂量可以按挡块形成的不规则射野处理, 即可以采用面积周长比、Clarkson积分等方法。 考虑到MLC射野的边缘是台阶状、叶片位置坐标可以由治疗计划系统或与MLC配套的叶片位置产生器打印输出这两个特点, 作者设计了一种基于面积周长比法，适合MLC射野的处方剂量计算方法。 与Clarkson积分等其它方法相比, 这种方法具有快速简单的特点。

1材料与方法

1.1MLC射野坐标刻度方法：对于MLC射野, 不规则射野是由所有叶片的位置决定的。 这些叶片位置不是叶片相对于准直器轴线的实际位移, 而是叶片在等中心平面的投影相对于准直器轴线的位移。如果一个多叶准直器有n对叶片, 则说明一个MLC射野需要2n个叶片位置参数。 按照国际电工委员会(international electrotechnical commission, IEC) 1217号标准的规定(见文献［1］), MLC叶片沿射野坐标系的X轴方向运动, 叶片对的编号从Y轴的负方向开始, 依次为1、2、…、n－1、n, 安装在X轴负侧的叶片位置坐标依次用符号X₁₁、X₁₂、…、X_1(n－1)、X_1n表示, 安装在X轴正侧的叶片位置坐标依次用符号X₂₁、X₂₂、…、X_2(n－1)、X_2n表示。 当一个叶片位于X轴正侧时，叶片位置为正，否则为负。 因此在等中心平面内, 每一对叶片的开口大小是F_xi=X_2i－X_1i, 其中i是叶片对的编号(见图1)。

图1IEC 1217号标准中规定的MLC射野坐标刻度方法

(从机头方向观察)

目前一些加速器厂家的MLC坐标刻度方法与IEC的规定不一致，主要差别是在这些坐标刻度方法中，规定当一个叶片未越过准直器轴线时，叶片位置为正，否则为负。 不难看出, 在两种规定中, 安装在坐标轴正侧的叶片位置坐标值是相同的, 而安装在坐标轴负侧的叶片位置坐标值刚好相反。 下面介绍的内容均遵照了IEC 1217号标准的规定。 如果读者单位的加速器坐标刻度没有遵照这个规定, 一些公式可能要做相应的修改。

1.2适合MLC射野的面积周长比法：MLC射野的宽和长是指正好包括MLC形成的不规则射野的矩形的宽和长。 根据X_1i不等于X_2i的判断条件, 可以找出第一对和最后一对打开的叶片。 设它们的序号分别用s和e表示, 则MLC射野的宽和长可分别表示为

F_x＝max(X_2s，X_2(S＋1)，…，X_2e)－min(X_1S,X_1(S＋1)，

…，X_1e)，(1)

F_y＝(e－s＋1)W，(2)

其中F_x和F_y 是MLC射野的宽和长, max是求最大值函数, min是求最小值函数，W是叶片在等中心平面的投影宽度。MLC射野的面积是所有打开的叶片对照射范围的总和, 而每一叶片对的照射范围是一个长度为两个叶片位置坐标之差，宽度为W的窄矩形, 故总的射野面积是

(3)

(3) 式说明, 只需将X轴正侧的叶片位置坐标之和减去X轴负侧的叶片位置坐标之和, 再乘以叶片宽度就是MLC射野的面积。

从数学观点看，MLC射野的周长是指其台阶状边缘的总长。但在采用面积周长比法计算处方剂量时，我们应取与MLC射野对应的挡块野周长。由于MLC射野边缘是台阶状的，而挡块野的边缘是连续的，当用挡块或MLC来形成同一个射野形状时，这个射野的面积近似保持不变，但它的周长可能会有差别。挡块野周长总是小于或等于MLC射野的周长。以一个正方形射野为例，挡块野周长等于正方形周长，而MLC射野周长与MLC叶片的布置方向有关。当MLC叶片平行正方形某一条边布置时，MLC射野周长等于正方形周长；当MLC叶片平行正方形某一条对角线布置时，MLC射野周长等于正方形周长的1.4倍；当MLC叶片沿其它方向布置时，MLC射野周长将介于正方形周长和它的1.4倍之间。挡块野周长可采用连接MLC射野台阶状边缘中点的方法得到，即

(4)

其中，当i＝s－1时，X_1(s－1)＝X_2(s－1)＝(X_1s＋X_2s)/2;当i＝e＋1时，X_1(e＋1)＝X_2(e＋1)＝(X_1e＋X_2e)/2。

将面积和周长的计算结果代入面积周长比法的等效野公式, 即可计算出等效方野边长, 即

FSZ＝4A/P。(5)

公式(5)得出的等效方野边长是在等中心平面内的值, 如果采用非标称SSD照射技术, 射野的等效方野边长还需乘比例因子(SSD/SAD)。当等效方野边长确定后, 就可以按照处理常规野的方法计算处方剂量。 根据文献^［2］的论述, 当采用SSD照射技术时, 处方剂量的计算公式见公式(6)。其中MU是处方剂量,D_T是靶区剂量, PDD是百分深度量, S_c是准直器散射因子,S_p是体模散射因子, W_f是楔形因子, T_f是挡块托架因子, SSD因子是距离平方反比修正因子。当采用SAD照射技术, 处方剂量的计算公式见公式(7)。

(6)

(7)

其中TMR是组织最大比, SAD因子是距离平方反比修正因子, 其它符号的含义与(6) 式相同。

设机器输出量校正时源到电离室的距离是SCD, 则SSD因子和SAD因子可分别表示为

SSD因子＝［SCD/(SSD＋d_m)］²， (8)

SAD因子＝［SCD/SAD］²。(9)

本科机器输出量校正时采用了标称SSD照射技术，射野10cm×10cm，电离室位于深度为d_m的位置，因此有SCD=标称SSD+d_m=SAD+d_m。

2结果

作者对全脑全脊髓照射野和鼻咽癌面颈联合野进行了计算。并假设