放療物理劑量學(xué)課件

二、放射治療常用設(shè)備（一）X射線治療機（二）鈷-60治療機（三）醫(yī)用加速器（四）模擬定位機河北醫(yī)科大學(xué)三院（五）立體定向放射治療裝置

γ-刀(Gamma-knife)1.立體定向放射治療外科（StereotacticRadiosurgery，SRS）1951年,瑞典一著名的神經(jīng)外科醫(yī)生最先提出了立體定向放射治療原理并于1968年同生物物理學(xué)家合作研制出世界上第一臺γ-刀

河北醫(yī)科大學(xué)三院立體定向放射治療原理是：采用靜態(tài)幾何聚焦原理把窄束放射線從不同方向定向準直照射顱內(nèi)病灶在病中心（靶點）形成大劑量聚焦在短時間內(nèi)將病灶擊毀而靶點之外的健康組織所受到的照射劑量卻很小從而達到了比手術(shù)切除更好的效果河北醫(yī)科大學(xué)三院對于腦部腫瘤和其他功能性病變傳統(tǒng)的治療方法是實施外科開顱手術(shù)開顱手術(shù)使病人遭受痛苦而且還可能帶來后遺癥，甚至導(dǎo)致死亡而γ-刀的問世使腦神經(jīng)外科手術(shù)揭開了新的一頁在治療過程中，病人無出血、無感染、無痛苦照射一次就達到了手術(shù)效果這是人類醫(yī)學(xué)史上一項偉大的革命性創(chuàng)舉1993年全世界裝備有γ-刀共66臺其中美國7臺，中國7臺河北醫(yī)科大學(xué)三院γ-刀的全稱應(yīng)是“γ-射線立體定位治療系統(tǒng)”之所以被稱為“刀”，是因為它滿足了兩個條件：⑴較大的“焦皮比”；⑵準確的定位所謂“焦皮比”，就是單位體積內(nèi)病變組織與健康組織所受劑量之比一般來說，焦皮比在100：1以上的放射治療設(shè)備才能稱之為“刀”河北醫(yī)科大學(xué)三院所謂定向，就是：利用X-CT、MRI、DSA等現(xiàn)代化的診斷手段加之“立體定位”技術(shù)使γ射線的焦點準確地與病灶點重合而不損傷病灶點周圍的健康組織目前，立體定向方法有三種：⑴靜態(tài)式；⑵動態(tài)旋轉(zhuǎn)掃描式；⑶弧形等中心式相應(yīng)地有靜態(tài)γ-刀、旋轉(zhuǎn)式γ-刀和體部γ-刀三大系列射線手術(shù)刀產(chǎn)品河北醫(yī)科大學(xué)三院2.靜態(tài)γ-刀

瑞典的Elekta公司是靜態(tài)γ-刀的唯一生產(chǎn)廠家于1968年推出第一代Leksell型靜態(tài)γ-刀目前已發(fā)展到第三代Leksell型靜態(tài)γ-刀適用于頭部靜態(tài)γ-刀由放射源釋放組件、準直器頭盔、液壓系統(tǒng)病人治療床、控制臺和治療計劃系統(tǒng)等部分組成河北醫(yī)科大學(xué)三院放射源釋放組件包括：鑄鐵半球形屏蔽殼體裝有201個鈷60γ輻射源的中心體及屏蔽門等201個輻射源的總裝活性達6000居里河北醫(yī)科大學(xué)三院液壓系統(tǒng)用來開啟和關(guān)閉屏蔽門以及將病人治療床移進移出準直器頭盔控制臺上有兩個定時機構(gòu)用來控制輻射曝光時間另外還有紅外攝像監(jiān)視器、對講機、治療開關(guān)等安全鎖止系統(tǒng)在檢出技術(shù)故障時會終止儀器運行河北醫(yī)科大學(xué)三院操作者在另一房間操作通過攝像機及對講機監(jiān)護病人整個照射過程由計算機根據(jù)放射治療計劃控制治療時間一般5~20分鐘使用靜態(tài)γ-刀時病人治療床和其他部件都不旋轉(zhuǎn)或移動放射源的射向和病人在整個治療期間都是固定治療之后采用X-CT、MRI或DSA來評價受治部位河北醫(yī)科大學(xué)三院3.旋轉(zhuǎn)式γ-刀旋轉(zhuǎn)式γ-刀是由中國深圳OUR公司率先研制成功它在靜態(tài)式γ-刀的基礎(chǔ)上作了重大改進設(shè)計更為合理,旋轉(zhuǎn)式γ-刀也只適用于頭部旋轉(zhuǎn)式γ-刀采用旋轉(zhuǎn)聚焦的工作原理，裝在旋轉(zhuǎn)式源體上的30個放射源繞病灶中心做錐面旋轉(zhuǎn)聚焦運動由于射線束不是以固定路徑穿越健康組織致使健康組織中受到瞬時及幾乎無傷害的照射河北醫(yī)科大學(xué)三院旋轉(zhuǎn)式γ-刀的旋轉(zhuǎn)式源體由半球缺狀球墨鑄鐵制成，上有30個鈷源裝載位置及準直器孔道，分成6組，每組5個，按螺旋線交錯有序地布置在球面上。當(dāng)源體旋轉(zhuǎn)時，則形成30個錐面，30個鈷源的幾何軌跡無一重迭，因此對健康組織損傷最?。欢遥捎诓捎眯D(zhuǎn)式布置，相鄰兩個源的準直通道夾角最大，故射線產(chǎn)生“交叉半影”最小河北醫(yī)科大學(xué)三院4.體部γ-刀全身γ-刀的工作原理與動態(tài)旋轉(zhuǎn)式頭部γ-刀相同只是總體結(jié)構(gòu)布局、放射源鈷60的分布屏蔽與防護、以及人體的全身立體定位更為復(fù)雜體部γ-刀主要適用于軀干部位的腫瘤河北醫(yī)科大學(xué)三院（六）立體定向放射治療裝置

X-刀(X-knife)1.X-刀的發(fā)展及特點

X-刀是繼γ-刀之后于80年代發(fā)展起來的一種新型立體定向放射外科設(shè)備由于它利用電子直線加速器（LINAC）產(chǎn)生的X射線作為放射源所以又稱為LINAC的立體定向放射外科裝置簡稱X-刀河北醫(yī)科大學(xué)三院因醫(yī)用電子直線加速器具有非常好的精確度和可靠性，所以X-刀適用于比γ-刀更大的顱內(nèi)病灶（γ-刀適用病灶<18mm，X-刀適用病灶<50mm）X-刀利用直線加速器作為照射源不象γ-刀那樣需要定期更換放射物質(zhì)X-刀的價格僅為γ-刀的1/5～1/6具有更高的性能價格比，從而減少了治療費用因此X-刀得到了世界各國醫(yī)院的廣泛采用

河北醫(yī)科大學(xué)三院到1993年底全世界共210臺，僅美國就有83臺1994年中國開始引進X-刀由于X-刀設(shè)備簡單、造價低、不使用鈷源因此它的發(fā)展甚為迅速已有逐步取代γ-刀的趨勢河北醫(yī)科大學(xué)三院X-刀的結(jié)構(gòu)X-刀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由醫(yī)用電子直線加速器立體定向裝置計算機治療計劃系統(tǒng)三大部分組成河北醫(yī)科大學(xué)三院1.醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器可產(chǎn)生4～18MeV的X射線或6～20MeV的電子射線最新一代的加速器配有電子槍、調(diào)速管等放射源可圍繞等中心點作270～360°旋轉(zhuǎn)依靠放射源的垂直旋轉(zhuǎn)與操作床180°范圍內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)使照射集中于等中心點上河北醫(yī)科大學(xué)三院2.立體定向裝置

X-刀與γ-刀一樣，需要將靶心精確定位定位精度要求<0.5mm立體定向裝置是頭部立體定向框架（又稱頭架、頭環(huán)、腦立體定向儀）其作用是精確地固定人頭部的位置河北醫(yī)科大學(xué)三院有的頭架上將四個顱骨螺旋釘固定于病人頭部固定效果好，但是一種侵入式的方式適用于單次照射治療另一種頭架通過病人的牙齒咬合枕骨固定墊和頭帶固定于頭部是非侵入式的，適用于需要重復(fù)照射的病人河北醫(yī)科大學(xué)三院安裝于頭架上的CT定位架在周圍設(shè)有定標或在側(cè)面裝有定標線接受CT掃描時用其確定每張CT片和CT片上每個點的精確位置對于顱內(nèi)血管疾病的病人需要使用安裝在頭架上的血管造影架用以確定血管病灶的空間位置河北醫(yī)科大學(xué)三院治療計劃的制定方法如下：首先是定位一般在局部麻醉下進行將腦立體定向儀固定在病人頭部腫瘤病人采用CT定位每2～4mm層厚連續(xù)掃描并通過圖像三維重建

河北醫(yī)科大學(xué)三院在有些情況下，病灶成像于MRI圖像在CT上卻看不清楚，這時需利用MRI圖像進行定位是在病人做MRI時帶上類似于CT定標架那樣的裝置來確定病灶的位置或采用“計算機信息融合（Fassion）技術(shù)”將MRI圖像的數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)融合利用CT定標系統(tǒng)和MRI數(shù)據(jù)來確定病灶的位置河北醫(yī)科大學(xué)三院所測得的資料借助磁盤或光盤輸入計算機以便確定治療方案計算機處理后可繪制出病灶各層面的正側(cè)及軸位的劑量曲線操作者可根據(jù)臨床需要使之與靶點邊緣準確重疊較大或形狀不規(guī)則病灶可選用多中心靶點計算機根據(jù)選入的參數(shù)制定治療方案包括單次或多次照射、每次照射時間靶點的坐標位置、準直器選擇形式等以使射線準確集中于病灶上避免損害其周圍正常組織河北醫(yī)科大學(xué)三院治療時定位系統(tǒng)首先按照治療計劃中給出的靶心位置將靶心放置到加速器的等中心上在治療過程中加速器按照治療計劃中給定的照射弧旋轉(zhuǎn)，其射束始終對準靶心達到大劑量集中照射的目的為保證治療過程中的靶心始終位于中心上還有專門的等中心校驗裝置對靶心位置進行精確地校驗河北醫(yī)科大學(xué)三院

（七）治療計劃系統(tǒng)（八）后裝機（九）劑量測量儀河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院X(γ)射線臨床劑量學(xué)翟福山河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院一、人體模型1.1組織替代材料X(γ)射線、電子束及其他重粒子入射到人體時與人體組織相互作用后，發(fā)生散射和吸收能量和強度逐漸損失對這些變化的研究，很難在人體內(nèi)直接進行因此，必須使用人體組織的替代材料(tissuesubstitutes)構(gòu)成的模型代替人體，簡稱模體(phantom)河北醫(yī)科大學(xué)三院“模擬人體組織與射線相互作用的材料”替代材料必須具有與被模擬的組織和射線相互作用相同的有關(guān)的物理特點為了保證等體積的組織替代材料和被替代組織的質(zhì)量相等兩者的質(zhì)量密度即物理密度必須近似相等

河北醫(yī)科大學(xué)三院因人體組織特別是軟組織中含有大量的水水對X(γ)射線、電子束的散射和吸收幾乎與軟組織和肌肉的近似水不僅在世界各地都能得到而且各地水的輻射特性幾乎不變因而水是最易得到、最廉價的組織替代材料河北醫(yī)科大學(xué)三院水模的缺點如用電離室等作探頭時必須加防水措施，使測量免受影響近年來發(fā)展了干水和其他組織替代材料河北醫(yī)科大學(xué)三院1.2模體由組織替代材料組成的模體(phantom)用于模擬各種射線在人體組織或器官中因散射和吸收所引起的變化即模擬射線與人體組織或器官的相互作用的物理過程河北醫(yī)科大學(xué)三院1.2.1標準模體(standardphantom)長、寬、高分別為30cm的立方體水模用于X(γ)射線、電子束、中子束吸收劑量的測定與比對低能電子束，水模體的高度可以薄一些但最低高度不能低于5cm1.2.2均勻模體(homogeneousphantom)用固態(tài)或干水組織替代材料加工成的片形方塊構(gòu)成邊長為30cm或25cm的立方體代替標準水模體作吸收劑量和能量的常規(guī)檢查河北醫(yī)科大學(xué)三院1.2.3人體模體人體模體分均勻型和不均勻型兩種均勻型用均勻的固態(tài)組織替代材料加工而成類似人體外形或組織器官外形的模體河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院不均勻型用人體各種組織(包括骨、肺、氣腔等)相應(yīng)的組織替代材料加工而成類似標準人體外形或組織器官外形的模體人體模體主要用于治療過程中的劑量學(xué)研究包括新技術(shù)的開發(fā)與驗證、治療方案的驗證與測量等不主張用它作劑量的常規(guī)校對與檢查河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院1.2.4組織填充模體(bolus)用組織替代材料制成的組織補償模體直接放在射野入射側(cè)的患者皮膚上用于改變患者皮膚不規(guī)則輪廓對體內(nèi)靶區(qū)或重要器官劑量分布的影響提供附加的對線束的散射、建成或衰減組織填充模體與組織補償器(tissuecompensator)河北醫(yī)科大學(xué)三院1.3劑量準確性要求用組織替代材料或水替代材料構(gòu)成的模體用于劑量的比對和測量中它對吸收劑量測量精度的影響不能超過標準水模體測量值的1％如果超過1％，則應(yīng)改用較好的材料或進行修正河北醫(yī)科大學(xué)三院二、百分深度劑量分布當(dāng)射線入射人體(或模體)中時人體(或模體)內(nèi)吸收劑量將隨深度變化影響這種變化的因素有射線能量、組織深度、射野大小、源皮距和線束準直系統(tǒng)等因此，在做患者體內(nèi)劑量計算時必須考慮這些因素對百分深度劑量分布的影響河北醫(yī)科大學(xué)三院2.1照射野及有關(guān)名詞定義放射源(S)：在沒有特別說明的情況下一般規(guī)定為放射源前表面的中心，或產(chǎn)生輻射的靶面中心射野中心軸：射線束的中心對稱軸線一般用放射源S穿過照射野中心的連線作照射野中心軸河北醫(yī)科大學(xué)三院照射野：射線束經(jīng)準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)定模體內(nèi)50％同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

河北醫(yī)科大學(xué)三院參考點：規(guī)定模體表面下射野中心軸上某一點作為劑量計算或測量參考的點表面到參考點的深度記為d0400kV以下X射線，參考點取在模體表面(d0=0)對高能X射線或閔湎卟慰嫉取在模體表面下射野中心軸上最大劑量點位置(d0=dmax)該位置隨能量變化并由能量決定河北醫(yī)科大學(xué)三院校準點：在射野中心軸上指定的用于校準的測量點模體表面到校準點深度記為dc源皮距(SSD)：放射源到模體表面照射野中心的距離源瘤距(STD)：放射源沿射野中心軸到腫瘤內(nèi)所考慮點的距離源軸距(SAD)：放射源到機架旋轉(zhuǎn)軸或機器等中心的距離河北醫(yī)科大學(xué)三院2.2百分深度劑量2.2.1百分深度劑量定義定義為射野中心軸上某深度d處的吸收劑量率Dd與參考點深度d0處劑量率D0的百分比：PDD=Dd/Dd0X100％

河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院最大劑量點深度dmax隨射線能量增加而增加對60Co最大劑量點深度為5mm處對8MVX射線，最大劑量點深度為2cm對半價層在1～2mmCu的低能X射線當(dāng)射野很大時最大劑量點略在表面下此時參考點仍然在表面最大吸收劑量點處的百分深度劑量大于100％河北醫(yī)科大學(xué)三院HVL=2.0mmCuX射線，SSD=50cm，射野400cm2在

0cmlcm2cm深度處百分深度劑量分別為100％102.4％99.0％產(chǎn)生這種情況不是由于電子建成效應(yīng)而是由于大照射野造成的過量散射原則上說，應(yīng)該按最大劑量點作為參考點但實際上并非這樣，能量小于400kVX射線參考點仍然放在表面上河北醫(yī)科大學(xué)三院2.2.2．建成效應(yīng)百分深度劑量從表面，隨深度進一步增加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)劑量隨深度而增加對高能X射線，一般都有建成區(qū)域存在

河北醫(yī)科大學(xué)三院如果原射線中電子含量少表面劑量可以很小，但是不能為零因為各種散射，原射線中總有少量電子存在對25MVX射線，表面劑量可以小于15％對準直器貼近皮膚百分劑量從表面85％到6mm處達到100％表明入射線中既含有低能X射線又有散射電子如果將準直器端面離開人體表面15-20cm時大多數(shù)散射電子可以消除河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院對于各種能量的X(γ)射線的劑量建成情況能量上升時，表面劑量減少最大劑量深度隨能量增加而增加200kVX射線，建成區(qū)非常窄140kVX射線，無建成對32MVX射線，建成區(qū)為5-6cm河北醫(yī)科大學(xué)三院影響劑量建成區(qū)的物理原因：當(dāng)高能X(γ)射線入射到人體或模體時在體表或皮下組織中產(chǎn)生高能次級電子這些高能次級電子要穿過一定的組織深度直至能量耗盡后才停止在最大電子射程范圍內(nèi)由高能次級電子產(chǎn)生的吸收劑量隨組織深度增加而增加并約在電子最大射程附近達到最大河北醫(yī)科大學(xué)三院2.2.3百分深度劑量隨射線能量變化當(dāng)射線能量增大時射線的穿透力提高因此射線軸上統(tǒng)一深度其吸收劑量增大百分深度劑量也隨射線能量的增加而增大河北醫(yī)科大學(xué)三院2.2.4射野面積和形狀對百分深度劑量的影響射野面積很小時，由于達到某一點的散射的體積小表面下某一點的劑量Dd基本上是原射線造成的當(dāng)照射野面積增大時，散射線增多Dd隨之增加，隨面積增加快當(dāng)照射野面積很大時照射野邊緣的散射線對中心軸上的劑量貢獻減少百分深度劑量隨面積增加變緩，并逐漸達到飽和河北醫(yī)科大學(xué)三院百分深度劑量隨射野面積改變的程度取決于射線的能量低能時(如220kVX射線)由于向各方向的散射線幾乎同等所以百分深度劑量隨射野面積改變較大高能時，由于散射線主要向前所以百分深度劑量隨射野面積改變較小對22MV，32MV高能X射線百分深度劑量幾乎不隨射野面積而變化河北醫(yī)科大學(xué)三院放療中常用列表的方法表示各種大小方形野的百分深度劑量隨組織深度的變化但因臨床上經(jīng)常使用矩形射野和不規(guī)則形射野而同面積的矩形野和方形野散射不同，百分深度劑量不同因此，矩形野在體模內(nèi)某點的百分深度劑量不能直接用同面積方形野在該點的百分深度劑量代替為方便劑量計算將矩形野或不規(guī)則形野劑量計算轉(zhuǎn)化為方形野的劑量計算需要進行對方形野的等效變換河北醫(yī)科大學(xué)三院射野等效的物理意義：如果使用的矩形或不規(guī)則形射野在射野中心軸上的百分深度劑量與某一方形野的相同時該方形野叫做所使用的矩形或不規(guī)則形射野的等效射野精確的計算方法應(yīng)采用原射線和散射線劑量分別計算由于原射線貢獻的劑量不隨射野面積變化射野面積及形狀只影響散射線的貢獻河北醫(yī)科大學(xué)三院但臨床上經(jīng)常使用簡便的面積／周長比法使用的矩形野和某一方形野的面積／周長比值相同則認為這兩種射野等效即射野中心軸上百分深度劑量相同設(shè)矩形野的長a寬邊分別為b，等效方形野的邊長為c根據(jù)面積／周長比相同的方法有:C2/4C=ab/2(a+b)C=2ab/(a+b)河北醫(yī)科大學(xué)三院面積／周長比法沒有很好的物理基礎(chǔ)，是一個經(jīng)驗公式但在臨床上得到廣泛的應(yīng)用但對圓形野需加修正

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河北醫(yī)科大學(xué)三院2.2.5源皮距對百分深度劑量的影響在同一深度、射線能量、照射面積不變的情況下源皮距離越小，百分深度劑量越小，且隨深度變化快源皮距離越大，百分深度劑量越高

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河北醫(yī)科大學(xué)三院F因數(shù)校正：源皮距對PDD的影響因素：平方反比、指數(shù)衰減、散射PDD1（d，r，f1）=Dd1/Ddm1=100%[（f1+dm）/（f1+d）]2×exp[-μ(d-dm)]×KsPDD2（d，r，f2）=Dd2/Ddm2=100%[（f2+dm）/（f2+d）]2

×exp[-μ(d-dm)]×Ks

兩式相除：PDD2（d，r，f2）/PDD1（d，r，f1）=[（f2+dm）/（f2+d）]2/[（f1+dm）/（f1+d）]2=FPDD2（d，r，f2）=F×PDD1（d，r，f1）F=[（f2+dm）/（f1+dm）]2×[（f1+d）/（f2+d）]2

河北醫(yī)科大學(xué)三院例：鈷-60機f1=SSD=80cm,15cm×15cm照射野d=10cm，PDD1=58.4%求：SSD延長到100cm時，PDD2=？解：F=[（f2+dm）/（f1+dm）]2×[（f1+d）/（f2+d）]2F=[（100+0.5）/（80+0.5）]2×

[（80+10）/（100+10）]2=1.043PDD2=PDD1×F=58.4%×1.043=60.9%

河北醫(yī)科大學(xué)三院注意：源皮距離增大僅使射線中心軸上的百分深度劑量提高但射線軸上的絕對劑量則按距離平方反比降低

河北醫(yī)科大學(xué)三院PDD2（d，r，f2）=F×PDD1（d，r，f1）F=[（f2+dm）/（f1+dm）]2×[（f1+d）/（f2+d）]2F因數(shù)只修正相對量PDD,兩種SSD下各有自己的參考點以PDD1條件下的dm為共同的歸一點Ddm2/Ddm1=[（f1+dm）/（f2+dm）]2=KDdm2=K×Ddm1Dd2/Ddm2=PDD2（d，r，f2）Dd2=PDD2（d，r，f2）×Ddm2=PDD2（d，r，f2）×K×Ddm1=F×PDD1（d，r，f1）×K×Ddm1=Ddm1×PDD1（d，r，f1）×F×K

=Ddm1×PDD1（d，r，f1）×[（f1+d）/（f2+d）]2

=Dd1×[（f1+d）/（f2+d）]2如果你要改變你的生活，你必須開始改變你的思想

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河北醫(yī)科大學(xué)三院三、組織空氣比PDD隨SSD改變而改變而射束旋轉(zhuǎn)中心位于腫瘤中心，射束旋轉(zhuǎn)時SSD隨之發(fā)生變化，使用百分深度劑量計算繁瑣因此引入組織空氣比(Tissueairratio,TAR)

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.1組織空氣比定義組織空氣比(TAR)的定義:指體模內(nèi)射線中心軸上任一點吸收劑量Dd與空間同一點上自由空氣吸收劑量Ds之比TAR(d,A)=Dd/D空氣

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2組織空氣比的影響因素3.2.1組織空氣比與源皮距無關(guān)組織空氣比是兩種不同散射條件在空間同一點的吸收劑量率之比因而組織空氣比的一個重要物理性質(zhì)是其值的大小與源皮距無關(guān)

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2.2射線能量、組織深度和射野大小對組織空氣比的影響組織空氣比(TAR)隨射線能量、組織深度和射野大小的變化非常類似于百分深度劑量對高能X(γ)射線組織空氣比從表面開始先隨組織深度增加而增加達到最大值后，隨深度增加而減少窄束或零野照射時，由于沒有散射線在最大劑量深度以后組織空氣比近似隨深度增加呈指數(shù)衰減

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2.3反散因子反散因子(BSF)定義射野中心軸上最大劑量深度處的組織空氣比BSFdm=Dm/DmaDm:射野中心軸上最大劑量深度處吸收劑量Dma：射野中心軸上最大劑量深度處空氣中吸收劑量反向散射決定于體模的厚度射線的能量及射野面積和形狀，但與源皮距無關(guān)

河北醫(yī)科大學(xué)三院定義：BSF=TAR（dm,A）=Dm/Dma≥1因本質(zhì)與TAR相同，所以具有TAR的屬性與SSD無關(guān)與能量、厚度、射野大小、射野形狀的關(guān)系隨厚度而增加，10cm時達最大隨射野而增大，漸趨于飽和對不規(guī)則野，需變換為等效圓野（半徑）

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2.4組織空氣比與百分深度劑量的關(guān)系

河北醫(yī)科大學(xué)三院TAR(d,A’)=Dd(Q)/Dd空氣(Q)Dd(Q)=TAR(d,A’)×Dd空氣(Q)Dm(P)=Dm空氣×BSF(A’’)Dd空氣(Q)/Dm空氣=[（f+dm）/（f+d）]2PDD(d,f,A)=Dd(Q)/Dm(P)=TAR(d,A’)×Dd空氣(Q)/[Dm空氣×BSF(A’’)]=TAR(d,A’)×[（f+dm）/（f+d）]2/BSF(A’’)

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2.5不同源皮距百分深度劑量的計算（組織空氣比法）PDD1(d,f1,A)=TAR(d,A’)×[（f1+dm）/（f1+d）]2/BSF(A’’)F=[（f2+dm）/（f1+dm）]2×[（f1+d）/（f2+d）]2PDD2（d,A,f2）=F×PDD1（d,A,f1）=F×TAR(d,A’)×[（f1+dm）/（f1+d）]2/BSF(A’’)=TAR(d,A’)×[（f2+dm）/（f2+d）]2/BSF(A’’)

河北醫(yī)科大學(xué)三院d1d2

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2.6旋轉(zhuǎn)治療劑量計算鈷-60以下能量用平均TAR，更高能量用平均TMR（1）將旋轉(zhuǎn)機架角分割成等間隔的小扇（2）分別量出其半徑（3）分別查出其TAR或TMR，并計算其平均值（注意：不能用平均半徑）

河北醫(yī)科大學(xué)三院旋轉(zhuǎn)治療劑量計算

角度│深度(cm)│TAR│角度│深度(cm)│TAR│

0│16．6│0．444│180│16．2│0．450│20│16．0│0．456│200│16．2│O．450│40│14．6│0．499│220│14．6│0．499│60│11．0│0．614│240│12．4│0．563│80│9．0│0．691│260│11．2│0．606│100│9．4│0．681│280│11．0│0．614│120│11．4│0．597│300│12．0│O．580│140│14．0│0．515│320│14．2│O．570│160│15．6│0．470│340│16．0│0．456│

河北醫(yī)科大學(xué)三院3.2.7散射空氣比為將原射線和散射線的劑量分開計算散射空氣比定義為：體模內(nèi)某點的散射劑量與同一點在空氣中的吸收劑量之比

河北醫(yī)科大學(xué)三院散射空氣比與組織空氣比的性質(zhì)類似,散射空氣比與源皮距無關(guān)只受射線能量、組織深度和射野大小的影響因為模體內(nèi)某一點的散射劑量等于該點的總吸收劑量與原射線劑量之差因而某射野A，在深度d處的散射空氣比在數(shù)值上等于該野在同一深度處的組織空氣比減去零野的組織空氣比：即SAR（d，A）=TAR（d，A）-TAR（d，0）

河北醫(yī)科大學(xué)三院SAR（d，A）=TAR（d，A）-TAR（d，0）式中：TAR(d，0)為零野的組織空氣比零野的物理意義是沒有散射線因此，TAR(d，0)表示了射野的原射線的劑量根據(jù)上述定義，模體內(nèi)射野中心軸上任意一點的劑量為D(d，A)=Dp(d,0)+Ds(d,A)式中：Dp(d,0)代表原射線的劑量Ds(d,A)代表散射線的劑量只有對心靈力量有信心的人，才能達到成功

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河北醫(yī)科大學(xué)三院四、組織最大劑量比百分深度劑量隨源皮距變化用于等中心照射時的劑量計算較困難組織空氣比方法克服了這一缺點適用于任何源皮距的劑量計算但TAR的一個根本缺點在于它必須測量出空氣中計算點處的吸收劑量

河北醫(yī)科大學(xué)三院隨著射線能量的增加因加在測量電離室上的建成套的體積加大電子平衡不能建立，不僅使測量變得困難而且因誤差大而不能采用為了解決上述問題提出組織最大劑量比(TMR)概念

河北醫(yī)科大學(xué)三院4.1原射線和散射線模體中任意一點的劑量為原射線和散射線劑量貢獻之和原射線是指從放射源(或X射線靶)射出的原始X(γ)光子它在空間或模體中任意一點的注量遵從平方反比定律和指數(shù)吸收定律

河北醫(yī)科大學(xué)三院散射線包括：(1)原射線與準直器系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的散射線光子準直器系統(tǒng)包括一級準直器、均整器、治療準直器、射線擋塊等(2)原射線以及穿過治療準直器和射野擋塊后漏射線光子與模體相互作用后產(chǎn)生的散射線

河北醫(yī)科大學(xué)三院區(qū)別這兩種散射線是很重要的例如加射野擋塊時，對射野輸出劑量雖有影響但影響很小，大約只有不到1％的范圍但卻減少了模體內(nèi)的散射劑量源于一級準直器、均整器、治療準直器(包括射野擋塊)散射線的射線質(zhì)比較硬，穿透力比較強對輸出劑量的影響類似于原射線的影響故一般將這種散射線歸屬于始發(fā)于放射源(或X射線靶)原射線的范圍，稱為有效原射線

河北醫(yī)科大學(xué)三院由有效原射線產(chǎn)生的劑量之和稱之為有效原射線劑量而將模體散射線產(chǎn)生的劑量單稱為散射線劑量模體中射野內(nèi)任意一點的原射線劑量可理解為模體散射為零時的該射野的劑量

河北醫(yī)科大學(xué)三院4.2射野輸出因子和模體散射因子由于有效原射線中的原射線和準直器系統(tǒng)的散射線的影響射野輸出劑量(照射劑量率或吸收劑量率)隨射野增大而增加描述這種變化關(guān)系的叫做射野輸出因子(OUF)射野輸出因子定義:射野在空氣中的輸出劑量率與參考射野(一般為lOcmXlOcm)在空氣中的輸出劑量率之比此處定義的射野輸出因子(0UF)就是準直器散射因子Sc

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射野輸出校正因子OUF=Sc空氣中，對10cm×10cm野歸一體模散射校正因子Sp體模中，對10cm×10cm野歸一總散射校正因子St=Sc×Sp=Scp

河北醫(yī)科大學(xué)三院4.3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意一點的劑量率與空間同中射野中心軸上參考深度(d0)處同一射野的劑量率之比

河北醫(yī)科大學(xué)三院TPR(d,A)=Dd/D0Dd:為模體中射野中心軸上深度d處的劑量D0:為空間同一位置參考深度處的劑量參考深度d0通常取5cm或10cm相應(yīng)的散射線部分定義為散射模體劑量比(SPR)由于TPR，SPR的定義形式與前述TAR，SAR的類似所以性質(zhì)也相似

河北醫(yī)科大學(xué)三院TPR中深度d0原則上取最大劑量點深度dm及dm以后任何深度都可以但最好與臨床劑量學(xué)中常用的參考深度d0相同當(dāng)d0=dm時，TPR變?yōu)門MRTMR(d,A)=TPR(d,A)dm=Dd/Dm式中：Dm為空間同一位置最大劑量點深度處的劑量

河北醫(yī)科大學(xué)三院TMR是TPR的一個特殊情況對相同X(γ)射線的能量因為dm通常隨射野增大而減小隨源皮距增加而加大故dm應(yīng)取最小射野和最長源皮距時的值定義的TMR稱為組織最大劑量比

河北醫(yī)科大學(xué)三院從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只是由于模體的散射而與準直器的散射無關(guān)故零野的TMR(d,0)代表了有效原射線的劑量TMR所涉及兩點劑量均是指體模內(nèi)組織吸收劑量避開了空氣中吸收劑量測量TMR隨射線能量、照射野大小及隨組織深度變化與TAR相似

河北醫(yī)科大學(xué)三院4.4散射最大劑量比散射最大劑量比(SMR)定義：模體中射野中心軸上任意一點的散射線劑量與空間同一點模體中心射野中心軸上最大劑量點處有效原射線劑量之比

河北醫(yī)科大學(xué)三院TMR的特性：

空間同一點，與TAR散射條件不同

等中心或旋轉(zhuǎn)照射時必須用TMR而不能用PDD表

河北醫(yī)科大學(xué)三院TMR與PDD間的相互轉(zhuǎn)換：

根據(jù)定義:

TMR=Dd/Ddm（dm，rd，f+d-dm）

Dd=Dm（dm，rdm，f）×PDD（d，r，f）/100

按反平方和Sp定義：

Ddm與Dm散射不同（因射野不同）Dm

Ddm

Ddm（dm，rd，f+d-dm）=

Dm（dm，rdm，f）×[（f+dm）/（f+d）]2×Sp（rd）/Sp（rdm）將相關(guān)項代入：

TMR（d，rd）=[PDD（d，r，f）/100]

×[f+d）/（f+dm）]2

×[Sp（rdm）/Sp（rd）]

河北醫(yī)科大學(xué)三院TMR和TAR之間的換算：

按各自的定義，

TMR（d，rd）=Dd（d，rd，f）/Ddm（dm，rd，f+d-dm）將分子、分母皆除以Ddm對應(yīng)的在自由空間中的劑量（即Dda（dm，rd，f+d-dm）

則有：TMR（d，rd）=TAR（d，rd）/BSF（rd）

河北醫(yī)科大學(xué)三院五、等劑量分布與射野離軸比5.1等劑量分布前面所述的只限于射野中心軸上的百分深度劑量實際治療中還需要了解模體中射野中心軸以外諸點的劑量將模體中百分深度劑量相同的點聯(lián)結(jié)起來，即成等劑量曲線

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X(γ)射線等劑量曲線的下述特點：同一深度處，射野中心軸上的劑量最高向射野邊緣劑量逐漸減少在加速器中為了在較大深度處劑量分布較平坦均整器設(shè)計有意使劑量分布在靠近模體表面處中心軸兩側(cè)的劑量分布偏高一些

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在射野邊緣附近(半影區(qū))劑量隨離軸距離增加逐漸減少原因（1）幾何半影、準直器漏射引起（2）由側(cè)向散射的減弱引起

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由幾何半影、準直器漏射和側(cè)向散射引起射野邊緣的劑量漸變區(qū)稱為物理半影通常用80％和20％等劑量線間的側(cè)向距離表示物理半影的大小射野幾何邊緣以外的半影區(qū)的劑量主要由模體的側(cè)向散射、準直器的漏射線和散射線造成準直范圍外較遠處的劑量由機頭漏射線引起50％等劑量線標定的燈光(幾何)野的邊緣

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5.1.1能量對等劑量分布的影響射線能量不僅影響百分深度劑量的大小而且影響等劑量分布的形狀和物理半影的寬度200kVX射線的曲線，在線束邊緣突然中斷200kVX射線的邊緣散射多，并明顯隨射野增大60Co比深部X射線穿透力比較強單一準直器無法吸收掉全部射線總有一部分穿過準直器邊緣邊緣散射少，并隨射野增大不明顯

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隨著能量升高射野中心部分等劑量曲線由彎曲(200kVX射線)逐漸平直(如高能X射線)這主要是高能X射線的散射線主要向前而低能X射線的散射線各方向都有的緣故

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5.1.2源皮距和放射源大小對60Co對等劑量分布的影響

不同源皮距、皮膚距準直器距離以及放射源大小對等劑量曲線影響不同

5.1.3射野平坦度和對稱性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射野平坦度通常定義:在等中心處(位于10cm模體深度下)或標稱源皮距下10cm模體深度處最大射野上的80％寬度內(nèi)最大、最小劑量偏離中心軸劑量的相對百分數(shù)河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院5.2加速器X射線束射線質(zhì)變化規(guī)律在加速器機頭中均安裝了X射線均整器使在治療距離處得到35—40cm大小滿足一定平坦度和對稱性要求的治療用射野均整器的錐形結(jié)構(gòu)沿準直器軸線的射線吸收最多對偏離準直器軸線的射線吸收逐漸減少造成射線質(zhì)在準直器軸線上最硬隨離軸距離增大逐漸變軟河北醫(yī)科大學(xué)三院這種變化可以用射線在水介質(zhì)中的窄束線性衰減或線性吸收系數(shù)u(x,y)或半價層離軸變化函數(shù)HVL(x,y)來表示其中(x,y)表示離軸點在等中心平面內(nèi)的相應(yīng)坐標位置射線質(zhì)隨深度的變化很小，一般可忽略不計河北醫(yī)科大學(xué)三院5.3射野離軸比射野離軸比(OAR)是射野等劑量曲線分布的另一種表示方法OAR(x,y,d)=D(x,y,d)/D(0,0,d)OAR(x，y，d)的大小反映了與射野中心軸垂直的射野截面內(nèi)的劑量分布的情況河北醫(yī)科大學(xué)三院六、人體曲面和組織不均勻性的修正6.1均勻模體和人體之間的差別（1）形狀大小不同（2）組織結(jié)構(gòu)成分、密度不同河北醫(yī)科大學(xué)三院6.2人體曲面的校正有效源皮距法：PDD’B=PDD’’B×(f+dm)2/(f+h+dm)2河北醫(yī)科大學(xué)三院6.3不均勻組織對劑量分布影響的校正等效組織厚度：d’=3+5×0.3+2=6.5cmd=3+5+2=10河北醫(yī)科大學(xué)三院6.4組織補償河北醫(yī)科大學(xué)三院組織補償：填充塊、補償濾過

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七、不規(guī)則射野除方形野、矩形野、園形野外的其他任何形狀射野稱為不規(guī)則射野在規(guī)則野中加射野擋塊形成的形成不規(guī)則射野的射野擋塊的厚度通常為5個半價層可將原射線(或有效原射線)的劑量減低到3％左右

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形成不規(guī)則射野的擋塊（1）可以是治療機廠家提供的標準擋塊（2）也可以用低熔點鉛制作的患者個體鉛塊（3）或是用多葉準直器(MLC)形成

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擋塊對規(guī)則射野的劑量分布的影響有：①擋塊的漏射和散射(散射貢獻很小)改變了規(guī)則野原射線或有效原射線的劑量分布②改變了模體內(nèi)散射線的范圍和散射條件

擋塊的穿射因子定義加擋塊和不加擋塊時，擋塊下射野內(nèi)某一點劑量之比(BT)Dp(x,y,d)=Dm×TMR(d,0)×OAR(x,y)×BT

河北醫(yī)科大學(xué)三院計算不規(guī)則野的Klarkson方法

做淋巴系統(tǒng)照射時，常用“斗篷野”和“倒Y野”Klarkson提出的不規(guī)則野算法的原理是：將組織內(nèi)任一點的劑量分為原射線劑量和散射線劑量。原射線用零野的TAR或TMR計算散射線劑量用平均SAR或平均SMR計算：TAR均=TAR（0）+SAR均

=exp[-μ均（d-dm）]+∑SARi（ri）/N

PDD=100TAR均×[（f+dm）/（f+d）]2/BSF若計算點不在束軸上且有托架吸收尚需做非標準源皮距f非和透射因子Cb的修正：PDD=100TAR均×Cb×[（f+dm）/（f非+d）]2/BSF河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院八、不對稱射野和多葉準直器射野8.1不對稱射野8.2加速器X射線原射線劑量的離軸變化8.3不對稱射野處方劑量計算8.4多葉準直器射野處方劑量計算獨立準直器和非對稱野最簡單的近似方法是F.M.KhanDE提出的：在處方劑量的計算公式中加入修正因子OARd（x）即深度d處的離軸比它定義為：距軸x遠處的離軸點劑量與同一深度射野充分開啟時中心軸對應(yīng)點劑量之比用戶只要測量典型深度（如dm、5、10、15cm）最大射野的離軸比其它深度可內(nèi)插、外推求出，用于非對稱野的劑量計算河北醫(yī)科大學(xué)三院河北醫(yī)科大學(xué)三院九、楔形照射野為適應(yīng)臨床治療的需要，通常在射線束的途徑上加特殊濾過器或吸收擋塊，對射線束進行修整，獲得特定形狀的劑量分布楔形濾過板（簡稱楔形板）是常用的一種濾過器河北醫(yī)科大學(xué)三院9.1楔形野等劑量分布與楔形角目前幾乎所有的60Co治療機、直線加速器都帶有各種規(guī)格的楔形濾過板楔形板對平野劑量分布的修正作用用楔形角表示并且楔形角應(yīng)定義在某一參考深度處河北醫(yī)科大學(xué)三院當(dāng)具有一定能量的X(γ)射線入射人體后隨深度的增加，射線的能量因散射線愈來愈多而逐漸減低因而楔形野的等劑量曲線不可能彼此平行亦即是說，楔形角α隨深度增加愈來愈小入射線能量愈低，隨深度變化愈大入射線能量愈高，隨深度變化愈小河北醫(yī)科大學(xué)三院楔形角定義：體模內(nèi)射線中心軸上，10cm處楔形等劑量線與照射野中心軸夾角的余角傳統(tǒng)用的楔形角有15、30、45、60一楔多用楔形板和動態(tài)楔形野河北醫(yī)科大學(xué)三院9.2楔形因子楔形板不僅改變了射野的劑量分布也使射野的輸出劑量減少楔形因子定義:楔形照射野中心軸上某一點劑量與該點開野照射時劑量之比Fw=Ddw/Dd河北醫(yī)科大學(xué)三院楔形因子一般用測量方法求得測量深度隨使用的射線能量不同而不同但建議取楔形角定義的深度，即d=10cm楔形板的存在對射線束能量的影響程度依入射線能量的不同而不同河北醫(yī)科大學(xué)三院楔形因子因其相應(yīng)的楔形系統(tǒng)不同而不同a)因楔尖總是與射野邊緣對齊線束中心軸通過的楔形板的厚度隨射野寬度變化楔形因子隨之改變(b)因線束中心軸總是通過楔形板中心,不論射野大小通過楔形板的厚度不變,楔形因子不變(因有散射線影響,楔形因子仍隨射野大小改變，但變化較小)河北醫(yī)科大學(xué)三院楔形野百分深度劑量定義：模體中楔形野中心軸上某一深度處的吸收劑量與參考點處吸收劑量之比PDDw=Ddw/Dm=Dd×Fw/Dm=PDD平×Fw楔形野百分深度劑量等于相同大小照射野的不加楔形板時平野百分深度劑量與楔形因子的乘積河北醫(yī)科大學(xué)三院9.3一楔合成傳統(tǒng)的四種規(guī)格楔形板不能滿足要求現(xiàn)代新型直線加速器上均裝有一楔合成楔形板所謂一楔合成，就是將一個楔形角較大如取楔形角等于60度的楔形板作為主楔形板按一定的劑量比例與平野輪流照射合成0-60度間任意楔形角的楔形板河北醫(yī)科大學(xué)三院設(shè)主楔形板的楔形角為αn合成后的楔形野的楔形角為α二者的關(guān)系為tgα=KtgαnK=Dαn/(Dαn+D平）式中：Dαn為主楔形野給予腫瘤的劑量D平為平野給予腫瘤的劑量河北醫(yī)科大學(xué)三院9.4動態(tài)楔形野固定角度的楔形板及一楔合成用的主楔形板均稱為物理楔形板雖然一楔合成可以，可生成0-60任意角度的楔形野物理楔形板是一種特殊射線濾過器對射線質(zhì)還是有些影響，特別是沿楔形方向加了物理楔形板，射野輸出劑量率減低，照射時間加長采用動態(tài)楔形板可以克服上述物理楔形板存在的問題河北醫(yī)科大學(xué)三院動態(tài)楔形野是利用獨立準直器的運動實現(xiàn)的楔形板的用途其用途主要在三方面：1.使交角照射合成的靶區(qū)劑量均勻2.對人體曲面和組織缺損進行組織補償以便獲得均勻的劑量分布3.對胖體患者的深部腫瘤用兩楔形野對穿照射形成“內(nèi)野”再與另一平野合成三野照射可獲得均勻、理想的劑量分布