放射物理學(xué)基礎(chǔ)

關(guān)于放射物理學(xué)基礎(chǔ)第一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日內(nèi)容綱要核物理的基本知識常用放療設(shè)備和放射源X(γ)射線射野劑量學(xué)高能電子束射野劑量學(xué)臨床放射治療劑量計(jì)算臨床劑量學(xué)四原則及靶區(qū)勾畫必須熟悉的幾個概念放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制第二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日核物理的基本知識常用放療設(shè)備和放射源X(γ)射線射野劑量學(xué)高能電子束射野劑量學(xué)臨床放射治療劑量計(jì)算臨床劑量學(xué)四原則及靶區(qū)勾畫必須熟悉的幾個概念放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制第三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.1原子的基本結(jié)構(gòu)：

一、核物理的基本知識第四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.2放射性衰變類型

a)

α衰變：放出α粒子

b）

β衰變：放出正電子或負(fù)電子或俘獲一個軌道電子

c）

γ躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換：

γ躍遷會以γ射線形式釋放能量；內(nèi)轉(zhuǎn)換發(fā)射內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。第五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.3帶電粒子與物質(zhì)的相互作用

與核外電子非彈性碰撞——電離損失/碰撞損失

(釋放出特征X射線或俄歇電子）與原子核非彈性碰撞——輻射損失（軔致輻射）與原子核彈性碰撞與原子核發(fā)生核反應(yīng)第六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日X(γ)光子與物質(zhì)相互作用的主要過程有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)；其它次要的作用過程有相干散射、光核反應(yīng)等。

1.4X(γ)

與物質(zhì)的相互作用第七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.5幾個重要的概念1.5.1放射性活度：放射性活度是指一定量的放射性核素在一很短的時間間隔內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)除以該時間間隔之商。A＝－dN/dt=λN＝λN0e-λt=A0e-λt

其中，λ為衰變常數(shù)；A和A0分別是t時刻和初始時刻的放射性活度。國際單位為貝可勒爾(Bq)1.5.2射程：帶電粒子在與物質(zhì)的相互作用中，不斷損失能量，最終損失所有動能而停止運(yùn)動(不含熱運(yùn)動)。粒子沿入射方向從入射位置至完全停止位置所經(jīng)過的直線距離稱為射程。（射程與路徑長度的區(qū)別）第八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.5.3線性能量傳遞(linearenergytransfer,LET)是指次級粒子徑跡單位長度上的能量傳遞，即帶電粒子傳給其徑跡物質(zhì)上的能量。常用單位：KeV/umLET分為兩類：低LET射線(X、γ、β射線)，LET值＜10KeV/um；高LET射線(快中子、負(fù)π介子、重粒子)，LET值＞100KeV/um輻射生物效應(yīng)與LET值有重要關(guān)系。在相同吸收劑量下，射線LET值越大，其生物效應(yīng)越大。第九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

1.5.5半價層：半價層(HVL)定義為X(γ)射線束流強(qiáng)度衰減到其初始值一半時所需的某種物質(zhì)的厚度，它與線性衰減系數(shù)μ的關(guān)系為:HVL=ln2/μ=0.693/μ1.5.6吸收劑量：電離輻射給予質(zhì)量為dm的介質(zhì)的平均授予能dε，也就是單位質(zhì)量物質(zhì)吸收電離輻射的平均能量

D＝dε/dm

單位為J·kg-1,專用名為戈瑞(Gy)第十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.5.7照射量(exposure,X):照射量X是dQ除以dm所得的商；指X(γ)射線在單位質(zhì)量的空氣中所產(chǎn)生的電離的電荷數(shù)。X=dQ/dm

單位：庫侖/千克(C/kg)。原用單位是倫琴(R)1R=2.58×10-4C/kg1.5.8比釋動能(kineticenergyreleasedinmaterial,Kerma,K)：K等于dEtr除以dm的商；即K=dEtr/dm。

dEtr是非帶電電離粒子在質(zhì)量為dm的物質(zhì)中所釋放的所有帶電粒子的初始功能之和。單位：焦耳/千克(J/kg)。專用名Gray(Gy)，1Gy=1J/kg；1.5.9劑量當(dāng)量：單位J/kg，專用名Sv第十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日1.5.10吸收劑量和比釋動能的關(guān)系電子平衡第十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日電子平衡（ElectronicEquilibrium）

在均勻介質(zhì)中的測量體積元內(nèi)，離開此體積元的電子，被另一個進(jìn)入該體積元具有相同能量的電子代替，則在該體積元內(nèi)存在著電子平衡。理論的要點(diǎn)是：

1不要求進(jìn)入體積元的電子數(shù)目等于離開體積元的電子數(shù)目；

2只要求電子帶入體積元的能量等于電子帶出體積元的能量。

3當(dāng)測量體積元的體積較小，但大于次級電子的最大射程時，電子平衡可以建立。第十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日核物理的基本知識常用放療設(shè)備和放射源X(γ)射線射野劑量學(xué)高能電子束射野劑量學(xué)臨床放射治療劑量計(jì)算臨床劑量學(xué)四原則及靶區(qū)勾畫必須熟悉的幾個概念放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制第十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日二、常用放療設(shè)備和放射源X線治療機(jī)Co-60治療機(jī)醫(yī)用電子直線加速器常規(guī)X線模擬定位機(jī)CT模擬定位機(jī)近距離后裝治療機(jī)其他第十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.1X線治療機(jī)

一般指400kV以下X線治療腫瘤的裝置原理：高速運(yùn)動的電子作用于鎢等重金屬靶，發(fā)生特征輻射、韌致輻射，產(chǎn)生X線。用途：主要用于體表腫瘤和淺表淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的治療或預(yù)防性照射。缺點(diǎn)：深度劑量低，皮膚劑量高；骨吸收劑量高；易于散射，劑量分布差。第十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.2Co-60治療機(jī)原理：利用放射性同位素60Co發(fā)射出的γ射線治療腫瘤特點(diǎn)：①能量高，射線穿透力強(qiáng)；②皮膚反應(yīng)輕；③康普頓效應(yīng)為主，骨吸收類似于軟組織吸收；④旁向散射少，放射反應(yīng)輕；⑤經(jīng)濟(jì)可靠，維修方便。缺點(diǎn)：需定時換源；防護(hù)相對困難。第十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日原理：利用微波電場沿直線加速電子然后發(fā)射，或打靶產(chǎn)生X線發(fā)射，治療腫瘤的裝置。2.3醫(yī)用直線加速器第十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日特點(diǎn)：1、產(chǎn)生不同能量的X線(4~18MV)2、產(chǎn)生不同能量的電子束(4~25MeV)3、照射野均勻性好4、可開展X刀治療5、安全性好2.3醫(yī)用直線加速器第十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.4近距離后裝治療機(jī)現(xiàn)代后裝治療機(jī)主要包括：治療計(jì)劃系統(tǒng)和治療系統(tǒng)?，F(xiàn)代近距離治療的特點(diǎn)：1、放射源微型化，程控步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動；2、高活度放射源形成高劑量率治療；3、計(jì)算機(jī)計(jì)劃設(shè)計(jì)。第二十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.5常規(guī)X線模擬定位機(jī)X線模擬定位機(jī)是用來模擬加速器或60Co治療機(jī)機(jī)械性能的專用X線診斷機(jī)。第二十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.5常規(guī)X線模擬定位機(jī)功能：1.靶區(qū)及重要器官的定位2.確定靶區(qū)（或危及器官）的

運(yùn)動范圍3.治療方案的確認(rèn)（治療前模擬）4.勾畫射野和定位、擺位參考標(biāo)記5.拍攝射野定位片或證實(shí)片6.檢查射野擋塊的形狀及位置第二十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.6CT模擬定位機(jī)CT掃描機(jī)+多幅圖像顯示器+治療計(jì)劃系統(tǒng)+激光射野投射器腫瘤的正確定位產(chǎn)生數(shù)字模擬影像幫助設(shè)計(jì)合適的照射野產(chǎn)生模板以供制作鉛擋在病人皮膚上標(biāo)記等中心點(diǎn)第二十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.7多葉準(zhǔn)直器（MLC）第二十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.8治療計(jì)劃系統(tǒng)第二十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日Siemens

VarianElektaTomotherapyBrainLabAccuray2.9近年進(jìn)入臨床應(yīng)用的先進(jìn)的放射治療機(jī)第二十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.10輻射源種類放射性同位素放出的α、β、γ射線X線治療機(jī)和各類加速器產(chǎn)生的不同能的X線各類加速器產(chǎn)生的電子束、質(zhì)子束、中子束、負(fù)π介子束以及其他重粒子束第二十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.10照射方式遠(yuǎn)距離照射：放射源離開人體一定距離集中照射某一病變部位。簡稱外照射。近距離照射：亦稱內(nèi)照射，組織間和腔內(nèi)照射（后裝治療）。包括腔內(nèi)和管內(nèi)、組織間、敷貼、術(shù)中照射等。將放射源密封直接放入被治療的組織內(nèi)或放入人體的天然腔內(nèi)，如舌、鼻咽、食管、宮頸等部位進(jìn)行照射。第二十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日近距離治療的主要特點(diǎn)：根據(jù)距離平方反比定律：射線到達(dá)介質(zhì)的強(qiáng)度與照射距離成平方反比關(guān)系。即距放射源較近處受照劑量高，隨距放射源距離的增加，劑量迅速跌落?？蓪φ＝M織進(jìn)行保護(hù)，但亦造成靶區(qū)劑量分布的不均勻。內(nèi)照射不能單獨(dú)應(yīng)用于臨床，一般作為外照射的補(bǔ)充。第二十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日第三十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日核物理的基本知識常用放療設(shè)備和放射源X(γ)射線射野劑量學(xué)高能電子束射野劑量學(xué)臨床放射治療劑量計(jì)算臨床劑量學(xué)四原則及靶區(qū)勾畫必須熟悉的幾個概念放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制第三十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

臨床射野劑量學(xué)是放射治療進(jìn)行精確、定量和計(jì)算機(jī)計(jì)算的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)測量和數(shù)學(xué)物理計(jì)算的結(jié)合。三、X(γ)射線射野劑量學(xué)第三十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.1組織替代材料和人體模型3.1.1組織替代材料：

定義：模擬人體組織與射線相互作用的材料

顯然這種替代材料必須具有與被模擬組織與射線相互作用相同的有關(guān)的物理特點(diǎn)，如原子序數(shù)、電子密度、質(zhì)量密度、甚至化學(xué)成分等。第三十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.2深度劑量分布3.2.1照射野有關(guān)名詞定義射線質(zhì)指的是射線能量，主要表示射線貫穿物體的能力。射野中心軸射線束的中心對稱軸線，臨床上一般用放射源S穿過對稱照射野中心的連線作為射野中軸。dd0第三十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日(3)照射野射線束經(jīng)準(zhǔn)直器后垂直通過模體的范圍，用模體表面的截面大小表示照射野的面積。臨床劑量學(xué)中規(guī)定50％等劑量曲線的延長線交于模體表面的區(qū)域定義為照射野的大小。第三十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日(4)參考點(diǎn)規(guī)定模體表面下射野中心軸上某一點(diǎn)作為劑量計(jì)算或測量參考的點(diǎn)，表面到參考點(diǎn)的深度記為d0

。(5)源皮距(SSD)

放射源到模體表面照射野中心的距離。(6)源軸距(SAD)

放射源到機(jī)架等中心的距離。(7)源片距(SFD)

放射源到膠片的距離，也叫靶片距。(8)SCD

放射源到電離室有效測量點(diǎn)的距離。(9)源托距放射源到擋鉛托盤上表面的距離。第三十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.2.2百分深度劑量(PDD)百分深度劑量定義百分深度劑量定義為射野中心軸上某一深度d處的吸收劑量率Dd與參考點(diǎn)深度do處劑量率的百分比：

PDD＝Dd/Ddo×100％對于高能X(γ)射線，因參考深度取在射野中心軸上最大劑量點(diǎn)深度dm處

PDD＝Dd/Ddm×100％不同能量射線的最大劑量點(diǎn)深度射線質(zhì)鈷606MVX線8MVX線15MVX線Dmax(mm)5152028第三十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日第三十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日第三十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日(2)建成效應(yīng)從表面到最大劑量深度區(qū)域稱為劑量建成區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)劑量隨深度增加而增大。對于高能X射線，一般都有建成區(qū)域存在，如果原射線中電子含量少，表面劑量可以很低，但不能為0，因?yàn)楦鞣N散射，原射線中總有少量電子存在。對于25MVX線，表面劑量可以少于15％。為減少散射電子，降低皮膚劑量，應(yīng)將準(zhǔn)直器端面離開人體表面15－20cm，擋鉛時也應(yīng)注意。第四十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日(3)影響PDD的幾個因素

（深度d，射野大小FSZ，源皮距f，能量E）在X(γ)線入射人體后，深度劑量的變化受三個因素支配：

a)與該點(diǎn)到源的空間距離有關(guān)的反平方定律；

b)深度為d的介質(zhì)引起的指數(shù)吸收衰減；

c)準(zhǔn)直器限束系統(tǒng)和體模產(chǎn)生的散射線影響。

可用如下公式描述：

PDD(d,f,A0)=100%×(A0/A1)×e-u(d-dm)×Ks=100%×[(f+dm)/(f+d)]2×e-u(d-dm)×Ks第四十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日PDD(d,f,A0)=100%×(A0/A1)×e-u(d-dm)×Ks

=100%×[(f+dm)/(f+d)]2×e-u(d-dm)×Ks

Ⅰ射線質(zhì)（能量）對PDD的影響能量高μ(線性衰減系數(shù))小e-u(d-dm)

大PDD大第四十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日Ⅱ射野面積對PDD的影響PDD(d,f,A0)=100%×(A0/A1)×e-u(d-dm)×Ks

=100%×[(f+dm)/(f+d)]2×e-u(d-dm)×Ks

FSZ增大Ks增大PDD增大第四十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日等效方野＝4倍面積/周長

S＝(2ab)/(a+b)注意：對于后面講到的電子束會帶來較大的誤差，應(yīng)采用方根式。如對于電子線輸出因子OUF（X,Y）=[OUF(X,X)×OUF(Y,Y)]1/2。第四十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日Ⅲ深度對PDD的影響深度增大d-dm增大PDD變?、粼雌ぞ鄬DD的影響源皮距增大A0/A1增大PDD變大PDD(d,f,A0)=100%×(A0/A1)×e-u(d-dm)×Ks

=100%×[(f+dm)/(f+d)]2×e-u(d-dm)×Ks

第四十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日Q1:PDD(d,f1,A0)=100%×[(f1+dm)/(f1+d)]2×e-u(d-dm)×Ks1

Q2:PDD(d,f2,A0)=100%×[(f2+dm)/(f2+d)]2×e-u(d-dm)×Ks2

兩式相比則得到源皮距從f1增加到f2時兩種源皮距下PDD的比值[PDD(d,f2,A0)/PDD(d,f1,A0)]=F×(Ks2/Ks1)第四十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.2.3組織空氣比(TAR)TAR定義及影響因素定義：TAR=Dt/DtaSSD對TAR的影響：TAR是比較兩種不同散射條件在空間同一點(diǎn)的吸收劑量率之比，因此TAR的一個重要物理性質(zhì)是其值與SSD無關(guān)。射線能量、組織深度和射野大小對TAR的影響類似于PDD.第四十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.2.4組織最大劑量比(TMR)

在劑量計(jì)算時，因PDD隨SSD的變化，用于等中心照射時，劑量計(jì)算困難。TAR克服了這一缺點(diǎn)，適用于任何源皮距的計(jì)算，但TAR的一個根本缺點(diǎn)在于它必須測量空氣中計(jì)算處的吸收劑量?？呻S能量的增加，加在測量電離室上的建成套的體積不斷加大，電子平衡不能建立，不僅使得測量困難，而且誤差大不能采用。為此提出了TMR概念。第四十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日組織模體比和組織最大劑量比組織模體比（TPR）定義為模體中射野中心軸上任一點(diǎn)劑量率與空間同一點(diǎn)模體中射野中心軸上參考深度（t0）處同一射野的劑量率之比。

TPR=(d,FSZd)=Dd/Dt0參考深度通常取5cm或10cm。水面d水面d0組織體模比和組織最大劑量比圖例第四十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

組織模體比TPR與百分深度劑量PDD測量方法的比較第五十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日當(dāng)t0＝dm時，TPR變成TMRTMR(d,FSZd)＝TPR(d,FSZd)t0＝dm=Dd/Ddm=Dd/Dm

由TMR定義可以看出，構(gòu)成TMR的散射線劑量雖然隨射野增大而增加，但這種增加僅僅是由于模體的散射，而與準(zhǔn)直器的散射無關(guān)，因此零野的TMR(d,0)代表了有效原射線劑量。TMR與PDD的關(guān)系：其中：f=SSD,FSZd=FSZ*(f+d)/f,FSZm=FSZ*(f+dm)/f第五十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.4.1原射線和散射線原射線散射線有效原射線第五十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日Theproductionofhighenergyphotonbeam第五十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

由于有效原射線中的原射線和準(zhǔn)直器系統(tǒng)的散射的影響，射野輸出劑量隨射野增大而增大，描述這種變化關(guān)系的叫做射野輸出因子(OUF) 。它定義為射野在空氣種的輸出劑量率與參考野(一般為10cm×10cm)在空氣中的輸出劑量率之比。此處定義的射野輸出因子(OUF)就是準(zhǔn)直器散射因子Sc。

模體散射校正因子(Sp)定義為射野在模體內(nèi)參考點(diǎn)（一般在最大劑量點(diǎn)）深度處的劑量率與準(zhǔn)直器開口不變時的參考射野（10cm×10cm）在同一深度處劑量率之比。Sp(FSZ)＝Sc,p/OUF=Sc,p/Sc

式中Sc,p為準(zhǔn)直器和模體的散射線造成的總散射校正因子，定義為射野在模體中的輸出劑量率與參考射野（10cm×10cm）在模體中的輸出劑量率之比。

3.4.2射野輸出因子和模體輸出因子第五十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日第五十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

前面所述OUF(Sc)和Sp(通過Sc,p)的測量只對方野。矩形野的Sc和Sp是通過等效方野轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的Sc和Sp值，對于鈷－60治療機(jī)，因它的輸出量是用計(jì)時器監(jiān)測的，這種轉(zhuǎn)換是可行的，但在加速器中輸出量是電離室監(jiān)測的，應(yīng)考慮上、下準(zhǔn)直器開口對其影響。第五十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

Scp＝0.998（x＝6，Y＝20條件下）

Scp＝0.980（x＝20，Y＝6條件下）Di＝Dp＋DcsDp＝Di－DcsY開口減少Dcs增大Dp減少Scp減少第五十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日半影：

1）幾何半影：源具有一定的尺寸，被準(zhǔn)直器限束后，射野邊緣的點(diǎn)分別受到面積不等的源的照射，產(chǎn)生由高到低的劑量漸變分布；

2)穿射半影：即使是點(diǎn)狀源，由于準(zhǔn)直器端面與邊緣射線不平行，使射線穿透厚度不同，也造成劑量漸變分布；

3）散射半影：由于在射野邊緣，組織中的散射線小于其他點(diǎn)的散射線的貢獻(xiàn)，射野邊緣離射野中心軸越遠(yuǎn)，散射線劑量越少。散射半影無法消除。以上統(tǒng)稱為物理半影。第五十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日

射野平坦度和對稱性是描述射野劑量分布特性的一個重要指標(biāo)。射野平坦度通常定義在等中心處(位于10cm模體深度下)或標(biāo)稱SSD下10cm模體深度處，最大射野的80％寬度內(nèi)，最大、最小劑量偏離中心軸劑量的相對百分?jǐn)?shù)。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，射野平坦度應(yīng)好于±3％。取偏離中心軸對稱兩點(diǎn)的劑量率的差值與中心軸上劑量率的百分?jǐn)?shù)為射野的對稱性，其大小也應(yīng)不超過±3％。第五十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.5等劑量分布與射野離軸比等劑量分布

前面介紹了射野中心軸上的百分深度劑量，實(shí)際治療中，還需要了解模體中射野中心軸以外諸點(diǎn)的劑量。將模體中的百分深度劑量相同的點(diǎn)連結(jié)起來，即成等劑量曲線。

第六十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.5.2射野離軸比(OAR)定義為射野中心軸上任意一點(diǎn)(x,y,d)處劑量率D(x,y,d)與同一深度處射野中心軸上的劑量率D(0,0,d)之比。OAR(x,y,d)=D(x,y,d)/D(0,0,d)第六十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.6楔形照射野3.6.1楔角與楔形角第六十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.6.2楔形因子楔形因子Fw定義為加和不加楔形板時射野中心軸上某一點(diǎn)劑量之比。

Fw＝Ddw/Ddo

楔形因子一般用測量方法求得，測量深度隨所使用的射線能量不同而不同，但建議取楔形角定義的參考深度，即d＝10cm。值得注意的時，如果測量了楔形板條件下的PDD，應(yīng)采用歸一深度(一般為Dm處)作為測量深度。楔形板對PDD的影響：DdwWedgeDdoOpen第六十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日兩種不同的楔形系統(tǒng)：第六十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日楔形野百分深度劑量楔形野PDD：定義為模體楔形野中心軸上某一深度處吸收劑量率Ddw與某一固定參考點(diǎn)吸收劑量率之比。固定參考點(diǎn)仍選為無楔形板時，同樣大小照射野在最大劑量深度處，吸收劑量率為Dm。據(jù)定義，楔形野的深度劑量PDDw為：

PDDw＝Ddw/Dm＝(Dd×Fw)/Dm=PDD×Fw即：楔形野的百分深度劑量等于相同大小射野的不加楔形板時平野的百分深度劑量PDDO楔形因子Fw的乘積。

注意：在應(yīng)用這樣的楔形野PDD進(jìn)行劑量計(jì)算時不能再使用楔形因子第六十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日dSSD=100cmDmOpenDmwWedgeDdwDd楔形野PDD、楔形野條件下PDD，楔形因子相關(guān)定義說明圖第六十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.6.3一楔合成一楔合成的直線加速器典型代表：Elekta加速器3.6.4動態(tài)楔形板第六十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.6.5楔形板方向定義和實(shí)現(xiàn)3.6.6楔形板的臨床應(yīng)用第六十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日3.6.7使用楔形板的注意事項(xiàng)對一楔多用治療機(jī)，因看不見楔形板，一定記住并標(biāo)明楔形板在機(jī)頭內(nèi)的方向，特別時轉(zhuǎn)動小機(jī)頭時，更要防止楔形板方向搞錯，造成嚴(yán)重后果；一般情況下，兩野或多野交角照射時每對楔形板的放置方向應(yīng)是厚端相對；每種治療機(jī)的楔形板都有可使用的最大野的限制，不得超越；注意劑量分布勿出現(xiàn)熱點(diǎn)、冷點(diǎn)，為保護(hù)皮膚，楔形板和擋鉛須距離皮膚15cm以上；對5個以上的廣分布的非共面的適形野，采用改變權(quán)重和適當(dāng)補(bǔ)野法有時比加楔形板更為有效。電子線和低于MV級的深部X射線不能使用楔形板。第六十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日第七十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日第七十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日核物理的基本知識常用放療設(shè)備和放射源X(γ)射線射野劑量學(xué)高能電子束射野劑量學(xué)臨床放射治療劑量計(jì)算臨床劑量學(xué)四原則及靶區(qū)勾畫必須熟悉的幾個概念放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制第七十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日四、高能電子束射野劑量學(xué)4.1.治療電子束的產(chǎn)生經(jīng)加速和偏轉(zhuǎn)后引出的電子束，束流發(fā)散角很小，基本是單能窄束，必須加以改造，才能用于臨床。改造方法有兩種：(1)利用散射箔單一散射箔：采用封閉筒壁式限光筒。雙散射箔：邊框式限光筒。（示圖1）2.不使用散射箔圖1雙散射箔系統(tǒng)示意圖S1和S2分別為第一和第二散射箔不使用散射箔第七十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.1中心軸百分深度劑量

基本特性Ds：入射或表面劑量，以表面下0.5mm處的劑量表示；Dm：最大劑量點(diǎn)劑量；R100：最大劑量點(diǎn)深度；DX：電子束中X射線劑量；Rt（R85）：有效治療深度，即治療劑量規(guī)定值（如85％Dm）處的深度；R50：50％Dm或半峰值深度（HVD）；Rp：電子束的射程；Rq：百分深度劑量曲線上，過劑量跌落最陡點(diǎn)的切線與Dm水平線交點(diǎn)的深度。G：劑量梯度，G＝Rp/（Rp－Rq），該值一般在之間。4.2.電子束射野劑量學(xué)第七十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.1.2中心軸深度劑量曲線的特征⒈表面劑量較高，建成區(qū)不太明顯。⒉隨深度增加，劑量很快達(dá)到最大值，并形成隨能量加寬的高劑量“坪區(qū)”。⒊“坪區(qū)”過后,劑量迅速跌落。⒋X線“污染”：“尾巴”,1％～3％。第七十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.1.3能量對百分深度劑量曲線的影響從圖3可以看出，電子束百分深度劑量分布隨電子束能量的改變有很大變化。其基本特點(diǎn)是：隨著射線能量的增加，表面劑量增加，高劑量坪區(qū)變寬，劑量梯度減少，X射線污染增加，電子束的臨床劑量學(xué)優(yōu)點(diǎn)逐漸消失。為此，臨床上應(yīng)用的高能電子束，其能量應(yīng)在4－25MeV范圍。圖3不同能量電子束的百分深度劑量曲線圖4不同能量電子束的表面劑量第七十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.1.4照射野對百分深度劑量的影響

一般條件下，當(dāng)照射野的直徑大于電子束射程的二分之一時，百分深度劑量隨照射野增大而變化極微。因此，低能時，因射程較短，射野對百分深度劑量的影響較少，但對較高能量的電子束，因射程較長，使用較小的照射野時，百分深度劑量隨射野的變化較大。圖5不同能量電子束百分深度劑量隨照射野大小的變化

第七十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.1.5源皮距對百分深度劑量的影響

主要表現(xiàn)為：當(dāng)限光筒至皮膚表面的距離增加時，表面劑量降低，最大劑量深度變深，劑量梯度變陡，X射線污染略有增加，而且高能電子束較低能電子束變化顯著。

圖6不同能量電子束，源皮距對百分深度劑量參數(shù)的影響(a)治療深度（b）表面劑量（c）X射線污染（d）劑量梯度圖中陰影部分為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)線和虛線為理論計(jì)算數(shù)據(jù)第七十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日電子束的等劑量分布

高能電子束等劑量分布的顯著特點(diǎn)為：隨深度的增加，低值等劑量線向外側(cè)擴(kuò)張，高值等劑量線向內(nèi)收縮，并隨電子束的能量而變化。特別是能量大于7MeV以上時后一種情況更為突出。除能量的影響外，照射野大小也對高值等劑量線的形狀有所影響。圖710MeV電子束等劑量曲線第七十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日圖813MeV電子束等劑量曲線隨射野大小的變化第八十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.3電子束射野均勻性及半影

ICRU建議電子束射野的均勻性用均勻性指數(shù)表示，即U90/50，其數(shù)值等于特定平面內(nèi)90％與50％等劑量分布曲線所包括的面積之比，對100cm2以上的照射野，此比值應(yīng)大于0.70，即沿射野邊和對角線方向上，90％，50％等劑量線的邊長之比L90/L50≥0.85，同時必須避免在該平面內(nèi)出現(xiàn)峰值劑量超過中心劑量3％的劑量“熱點(diǎn)”，它所包括的面積『圖9（b）中的面積a』的直徑應(yīng)小于2cm。電子束的物理半影P80/20由特定平面內(nèi)80％與20％等劑量線之間的距離確定。

圖9電子束射野均勻性和半影定義示意圖電子束等劑量曲線和1/2Rt深度定義圖示；（b）a中B－B位置，垂直于射野中心軸特定平面的劑量分布，和射野均勻性指數(shù)及半影定義方法圖示第八十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.4電子束的“虛源”及有效源皮距校正電子束限光筒與患者皮膚之間空氣間隙的改變對輸出劑量的影響，用電子束有效源皮距的概念，能更適合臨床實(shí)際。電子束有效源皮距隨輻射能量和射野大小而改變。（如圖10）圖10電子束有效源皮距隨能量和射野面積的變化曲線第八十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.5電子束的輸出劑量高能電子束由于其本身的物理特點(diǎn)，如具有一定的射程，易于散射等，加上限束系統(tǒng)的影響，使得電子束輸出劑量率隨射野變化的規(guī)律變得復(fù)雜。

對每一個電子束限光筒，X射線治療準(zhǔn)直器應(yīng)取一個特定的位置。如果改變了X射線治療準(zhǔn)直器的設(shè)定，即使電子束限光筒不變，電子束的輸出劑量率也會有較大的變化，特別對于低能電子束。（如圖11）為此，現(xiàn)代醫(yī)用直線加速器中，電子束治療模式下，均采用X射線準(zhǔn)直器射野跟隨系統(tǒng)圖1110cm×10cm電子束限光筒，不同能量電子束相對輸出劑量隨X射線準(zhǔn)直器大小的變化規(guī)律第八十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.2.5.2對采用散射箔展寬束流的加速器，隨機(jī)配置有射野大小不同的電子限光筒。電子束輸出劑量隨射野大?。ㄏ薰馔渤叽纾┑淖兓?，由于其設(shè)計(jì)上的差別，不同廠家的加速器，也會表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。圖12SL25和Clinac2100型加速器電子束相對輸出劑量的比較第八十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日低熔點(diǎn)鉛窗對輸出量的影響（如圖13）圖13電子束輸出量隨低熔點(diǎn)鉛窗大小的變化（10cm×10cm限光筒）Varian2100C/D同一限光筒，不同鉛窗條件第八十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日2.5.3影響電子束輸出量的另一因素是限光筒與患者皮膚表面（或測量模體表面）的空氣間隙。由于用于平方反比定律校正的有效源皮距與電子束的能量和限光筒的大小有關(guān)，也就是說，相同的空氣間隙所引起的輸出量的改變，視能量和限光筒的不同而有所不同。從圖14可以看出，空氣間隙對電子束輸出劑量的影響，低能、小野時較大，高能、大野時較小。圖14空氣間隙對輸出劑量的影響（a）7MeV電子束不同照射野空氣間隙的影響；（b）6cm×6cm照射野，不同能量電子束空氣間隙的影響。

第八十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.3.電子束治療的計(jì)劃設(shè)計(jì)4.3.1能量和照射野的選擇電子束的有效治療深度（cm）約等于1/3－1/4電子束的能量，臨床中選擇電子束能量應(yīng)根據(jù)實(shí)際測量得到的PDD進(jìn)行。電子束治療選擇射野大小的原則，應(yīng)確保特定的等劑量曲線完全包圍靶區(qū)。具體應(yīng)用時，應(yīng)考慮到電子束等劑量曲線的特性。第八十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.3.2電子束的斜入射校正設(shè)電子束垂直入射時有效源皮距為f，d深度處的劑量為Do（f，d），由于人體曲面形成空氣間隙g，入射點(diǎn)切線與射線中心軸的交角為θ時，同深度處的劑量D（f＋g，d）為D（f＋g，d）＝Do（f，d）×【（f＋d）/（f＋g＋d）2】×OF（θ，d）式中，OF（θ，d）為斜入射因數(shù)。圖15電子束斜入射校正幾何參數(shù)示意圖圖16電子線斜入射對劑量分布的影響（虛線為計(jì)算值，實(shí)線為膠片法測量值）第八十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.3.3組織不均勻性的校正圖1710MeV電子束照射胸壁，肺組織對劑量分布的影響（a）未作肺校正；（b）作肺校正第八十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.3.4電子束的補(bǔ)償技術(shù)

電子束的補(bǔ)償技術(shù)用于：（1）補(bǔ)償人體不規(guī)則的外輪廓；（2）提高皮膚劑量；（3）減弱電子束的穿透能力。圖18電子束照射胸壁的劑量分布未加補(bǔ)償材料填加補(bǔ)償材料第九十頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日Constructionofacustombolustoconformisodoselinestotheshapeofthetarget.

第九十一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日4.3.5電子束照射野的銜接技術(shù)圖197MeV（上圖）和16MeV（下圖）電子束照射野不同銜接方式的劑量分布相鄰野重疊5mm；（b）共線銜接；（c）間隔5mm。第九十二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日圖209MeV電子束和6MVX射線射野相鄰共線銜接的劑量分布電子束為標(biāo)稱源皮距；（b）電子束源皮距延長至120cm。第九十三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日電子束照射野的擋鉛技術(shù)4.3.6.1擋鉛厚度的確定圖21示出電子束在鉛介質(zhì)中的衰減情況，可以看出，鉛厚度的微小變化，都會對電子束的劑量有很大的影響。

圖21不同能量電子束在鉛介質(zhì)中的衰減曲線平行板電離室測量，照射野分別為10.5cm×10.5cm（實(shí)線）和6.3cm×6.3cm（虛線）第九十四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日表1不同能量電子束穿射5％時所需LML（低熔點(diǎn)鉛）厚度第九十五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日核物理的基本知識常用放療設(shè)備和放射源X(γ)射線射野劑量學(xué)高能電子束射野劑量學(xué)臨床放射治療劑量計(jì)算臨床劑量學(xué)四原則及靶區(qū)勾畫必須熟悉的幾個概念放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制第九十六頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日5.1處方劑量計(jì)算不同SSD條件下的PDD換算。

PDD2（d,f2,A0）=PDD1(d,f1,A0)×F

其中F＝(f2+dm)/(f2+d)]2×[(f1+d)/(f1+dm)]2，對于高能X射線或鈷－60γ射線可直接采用F因數(shù)，對于低能X射線一般用（F＋1）/2因子替代F。

我科加速器校準(zhǔn)的條件

我們在下述條件下刻度為：1MU＝1cGy射線類型SSD（cm）FSZ（cm2）校準(zhǔn)深度X射線10010×10Dm電子線98（100）15×15Dm五、臨床放射治療劑量計(jì)算第九十七頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日5.1.1加速器SSD照射劑量計(jì)算Dm（MU）=DT÷[PDD×Scp(FSZ)×(Kc)×fSSD]或Dm（MU）=DT÷[PDD×Sc(FSZO)×Sp(FSZ)×(Kc)×fSSD]FSZ：表面射野大小，F(xiàn)SZO：等中心處的射野大小FSZO＝FSZ×（SAD/SSD）,fSSD=[SCD/(SSD+Dm)]2SCD為校準(zhǔn)測量時源到電離室的距離。Kc是對所有影響束流強(qiáng)度的因素的校正，如托架因子Ft。第九十八頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日舉例1：6MVX線，F(xiàn)SZ=15cm*15cm，Depth=7cm，有托盤Ft=0.951，SSD照射，SSD=100cm，

Dt=200cGy，求MU？FSZ=15cm*15cm,D7=200cGyDm=248.4cGyFSZ=10cm*10cm,Dm=240.7cGyFSZ=10cm*10cm,Dm=253.1cGyMU=253.1

7cmSSD=100cmdmTrayScp=1.032Ft=0.951dmTrayPDD=0.805dmTray第九十九頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日舉例2：6MVX線，F(xiàn)SZ=15cm*15cm，Depth=7cm，NOTray，Wedge=30度，SSD照射，SSD=100cm，Dt=100cGy，求MU？FSZ=15cm*15cm,D7=100cGyDm=123.0cGy7cmSSD=100cmdmScp=1.032FSZ=15cm*15cm,Dm=237.0cGyFSZ=10cm*10cm,Dm=229.7cGyMU=229.7

dmwPDDw‘=0.813WedgedmFw=0.519第一百頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日加速器等中心照射劑量計(jì)算Dm（MU）=DT÷[TMR(d,FSZd)×Scp(FSZd)×(Kc)×fSAD]或Dm（MU）=DT÷[TMR(d,FSZd)×Sc(FSZO)×Sp(FSZd)×(Kc)×fSAD]（1）FSZd是腫瘤中心位置即SAD＝100時照射野等效邊長，對于open野，F(xiàn)SZd=FSZO，當(dāng)野內(nèi)有擋鉛屏蔽時FSZd小于FSZO；（2）fSAD是TMR的歸一參考點(diǎn)與加速器刻度位置不同對輸出劑量的影響，是一個平方反比校正系數(shù)，

fSAD＝[SCD/SAD]26MV(Dm=1.5cm):1.03015MV(Dm=1.5cm):1.057第一百零一頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日FSZ=15cm*15cm,D7=100cGy

FSZ=10cm*10cm,Dm=105.4cGyMU=105.4

7cmSAD=100cmScp=1.032dm舉例3：6MVX線，F(xiàn)SZ=15cm*15cm，Depth=7cm，NOTray，SAD照射，SAD=100cm，Dt=100cGy，求MU？TMR=0.892FSZ=15cm*15cm,Dm=112.1cGyFSZ=15cm*15cm,Dm=108.8cGydmSAD因子1.03第一百零二頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日5.1.4非對稱野的劑量計(jì)算

SSD照射：Dm（MU）=DT÷[PDD×Scp(FSZ)×OARd(x)×(Kc)×fSSD]或Dm（MU）=DT÷[PDD×Sc(FSZO)×Sp(FSZ)×(Kc)×OARd(x)×fSSD]

SAD照射：Dm（MU）=DT÷[TMR(d,FSZd)×Scp(FSZd)×OARd(x)×(Kc)×fSAD]或Dm（MU）=DT÷[TMR(d,FSZd)×Sc(FSZO)×Sp(FSZd)×OARd(x)×(Kc)×fSAD]式中OARd(x)是深度d處的離軸比第一百零三頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日5.1.5電子線照射劑量計(jì)算

Dm＝DT÷（PDD×電子線射野修正因子）5.1.6不規(guī)則射野劑量問題

5.1.6.1Clarkson’s方法：該方法的原理是將任意點(diǎn)的吸收劑量分為原射線（即零野照射）和周圍組織對該點(diǎn)的散射兩部分。

5.1.6.2Wrede

不規(guī)則野近似計(jì)算法：其要點(diǎn)是把不規(guī)則野等效成方野，方野邊長D等于四倍射野面積除以周長，該方法僅限于計(jì)算射野中心軸上各點(diǎn)的劑量。

5.1.6.3不規(guī)則野簡化成有效長方形野

5.1.6.4實(shí)際測量第一百零四頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日5.2．人體曲面和組織不均勻性的修正

5.2.1均勻模體和人體之間的差別

5.2.2人體曲面的校正

5.組織空氣比或組織最大劑量比方法

CF=TMR(d-h,FSZd)/TMR(d,FSZd)5.2.2.2有效源皮距方法

5.2.2.3同等劑量曲線移動法

t=K×h第一百零五頁，共一百一十九頁，2022年，8月28日5.2.3.1射線衰減和射線修正

（1）組織空氣比或組織最大劑量比法

CF=TMR(d’,FSZd)/TMR(d,FSZd)d’為等效的軟組織厚度。

（2）有效衰減系數(shù)法

CF＝eμ（d-d’）

μ為使用射線的平均線性衰減系數(shù)。

（3）同等劑量曲線移動法

t=N×d2(4)組織空氣比指數(shù)校正法（電子密度法）

CF＝[TAR(d2+d3,FSZd)/TAR(d3,FSZd)]ρ-1

式中ρ為不均勻組織相對于水的電子密度，稱為相對電子密度，它等于單位體積中不均勻組織的電子數(shù)與水中電子數(shù)之比。對于