放射治療計(jì)量學(xué)

放射物理計(jì)量學(xué)楊寶龍當(dāng)前1頁，總共52頁。一、定義

1.照射野（field）由準(zhǔn)直器確定射線束的邊界，并垂直于射線束中心軸的射線束平面稱為照射野。照射野劑量學(xué)照射野及照射野劑量分布的描述2.射線束中心軸(beamaxis)定義為射線束的對(duì)稱軸,并與由光闌所確定的射線束中心,準(zhǔn)直器的轉(zhuǎn)軸和放射源的中心同軸。當(dāng)前2頁，總共52頁。射線束（beam）從放射源出發(fā)沿著光子或電子等輻射粒子傳輸方向,其橫截面的空間范圍稱為射線束。

當(dāng)前3頁，總共52頁。5、源軸距（SAD）從放射源前表面沿射線束中心軸到等中心的距離。4、源皮距（SSD）

由放射源前表面沿射線中心軸到受照射物體表面的距離。當(dāng)前4頁，總共52頁。7、模體（體模）射線入射到人體時(shí)發(fā)生散射與吸收，能量與強(qiáng)度逐漸損失，劑量監(jiān)測(cè)及驗(yàn)證研究過程中不可能在人體進(jìn)行，常常使用模體（體模或假人）。假人：是用一種組織等效材料做成的模型代替人的身體，簡(jiǎn)稱體模（假人）。6、參考點(diǎn)（Referencepoint）

規(guī)定模體表面下照射野中心軸上某一點(diǎn),為劑量計(jì)算或測(cè)量參考點(diǎn)，表面到參考點(diǎn)的深度D。對(duì)于勢(shì)能低于

400kV的X射線，該點(diǎn)為模體表面。高能X線（γ）射線定義為最大劑量點(diǎn)位置。當(dāng)前5頁，總共52頁。

劑量學(xué)參數(shù)

1、平方反比定律（ISL）指放射源在空氣中放射性強(qiáng)度（可表示為照射量率和吸收劑量率），隨距離變化的基本規(guī)律。

當(dāng)前6頁，總共52頁。

2、百分深度劑量（parentagedepthdosePDD）百分深度劑量是最常用的照射野劑量學(xué)參數(shù)之一，定義為水模體中，以百分?jǐn)?shù)表示的射線中心軸，某一深度處的吸收劑量與參數(shù)深度的吸收劑量的比值

PDD（E、S、W、D）=Dx／Dy×100％

其中：E：射線束能量S：源到水模體表面距離W：水模體表面的照射野大小D：水模體中任意深度當(dāng)前7頁，總共52頁。

影響百分深度劑量分布的因素：

射線能量照射野源皮距深度。對(duì)于不同類型的射線束，如目前應(yīng)用的X、γ射線和高能電子束，其百分深度劑量及影響因素的特性不同，根據(jù)各個(gè)不同類型的機(jī)器，需具體測(cè)量和建立不同射線束的百分深度劑量數(shù)據(jù)。當(dāng)前8頁，總共52頁。組織模體比（Tissuephantomratio,TPR）和組織最大劑量比（Tissuemaximumratio,TMR）

a、組織模體比：指對(duì)于高能量光子，不依賴于源皮距變化而改變的劑量學(xué)參數(shù)叫組織模體比。定義為水模體中，射線束中心軸某一深度的吸收量與距放射源相同距離的同一位置，標(biāo)準(zhǔn)深度處吸收劑量的比值，公式表示為：TPR（E、Wd、d）=Dx／Dx``當(dāng)前9頁，總共52頁。

b、組織最大劑量比TMR：標(biāo)準(zhǔn)深度的選擇依賴于光子射線的能量

組織模體比與組織最大劑量比都表示空間同一位置，水模體中某一深度的吸收劑量與其位于標(biāo)準(zhǔn)深度或參考深度的吸收劑量比值，因此影響這兩個(gè)參數(shù)變化的因素為能量、照射野和深度。當(dāng)前10頁，總共52頁。PDD和TMR作處方劑量計(jì)算有何異同

常規(guī)放射治療的處方劑量計(jì)算，最常用的劑量參數(shù)是百分深度劑量（PDD）和組織最大劑量比（TMR）。前者用于固定源皮距照射技術(shù)的劑量計(jì)算，而后者由于不依賴于源皮距而變化,主要用于等中心或旋轉(zhuǎn)照射技術(shù)。這兩個(gè)劑量學(xué)參數(shù)既有聯(lián)系又有完全不同的意義。1、百分深度劑量描述的是空間不同位置的劑量?jī)牲c(diǎn)之間的劑量比值；2、除物理定義不同以外，在臨床應(yīng)用中，也有很大區(qū)別，PDD主要應(yīng)用固定源皮距（SSD）照射技術(shù)。其照射野的大小則在摸體表面。當(dāng)前11頁，總共52頁。

3、PDD通常選擇標(biāo)準(zhǔn)源皮距條件下的最大劑量深度做劑量參考點(diǎn).

4、劑量參考點(diǎn)的幾何位置不同即距放射源的距離不同。

比較：1、組織最大劑量比（TMR）:描述的是空間同一位置（即距輻射源的距離相同）但處于不同深度的劑量比值。2、臨床應(yīng)用中TMR主要用于等中心照射技術(shù)，照射野的大小則以等中心的位置確定。3、TMR以等中心位置正處于最大劑量深度時(shí)作劑量參考點(diǎn)。當(dāng)前12頁，總共52頁。5、準(zhǔn)直器散射因子Sc（collimatorscatterfactor）和模體散射因子Sp（phantomscatterfactor）

統(tǒng)稱為總散射因子。

當(dāng)前13頁，總共52頁。概念：模體中某一點(diǎn)吸收劑量，是由接受兩部分射線造成的：

①經(jīng)由治療機(jī)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直入射的射線束；

②另一部分是由模體中產(chǎn)生的散射線。準(zhǔn)直器散射因子也稱輸出因子（outputfactor）,定義為空氣中某一大小照射野的輸出劑量與參考照射野（通常10×10cm）的輸出量之比。

當(dāng)前14頁，總共52頁。

⑴準(zhǔn)直器散射因子反映的是有效源射線隨照射野變化的特點(diǎn)。

有效原射線:指原射線和經(jīng)準(zhǔn)直器產(chǎn)生的散射線之和。

⑵模體散射因子：保持準(zhǔn)直器開口不變，模體中最大劑量點(diǎn)處某一照射野的吸收劑量,與參考照射野（通常10×10cm）吸收劑量之比。當(dāng)前15頁，總共52頁。

X（γ）射線照射野劑量分布的特點(diǎn)一、X,（γ）射線百分深度劑量特點(diǎn)

PDD受射線能量、模體深度、照射野大小和源皮距離的影響。臨床放療中，最常用的是Χ、γ射線。例如：1、X射線治療機(jī)產(chǎn)生的勢(shì)能在400kV以下的中低能X線，用來做淺表腫瘤的治療等。2、醫(yī)用加速器產(chǎn)生的高能（MV級(jí)）X射線。3、60鈷治療機(jī)產(chǎn)生的γ射線。當(dāng)前16頁，總共52頁。1、能量和深度的影響。

中低能X線：最大劑量點(diǎn)基本位于或接近模體表面，隨著深度的增加，深度劑量逐漸減少。對(duì)于較深部位位于中線的腫瘤治療，高能X、（γ）射線的劑量建成效應(yīng)，要優(yōu)于中低能X射線。

表面劑量低可使皮膚、皮下組織得到保護(hù)。

一、X,（γ）射線百分深度劑量特點(diǎn)劑量建成區(qū)：指從表面到最大劑量點(diǎn)深度稱劑建成區(qū)。當(dāng)前17頁，總共52頁。

高能X（γ）線：

表面劑量比較低，隨著深度的增加，深度劑量逐漸增加，直至達(dá)到最大劑量點(diǎn)。過最大劑量點(diǎn)以后，深度劑量才逐漸下降，其下降速率依賴于射線能量，能量越高，下降的速率越慢，表現(xiàn)出較高的穿透能力。當(dāng)前18頁，總共52頁。2、照射野影響當(dāng)照射野很小時(shí)，散射線也很小，隨照射野變大，散射線對(duì)吸收劑量的貢獻(xiàn)增加，百分深度劑量會(huì)增加，但中低能X線的百分深度劑量，隨照射野變化要比高能X射線顯著。

不同形狀照射野的百分深度劑量可進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)前19頁，總共52頁。等效方野：在臨床中常用的長(zhǎng)方形或不規(guī)則形狀的照射野的百分深度劑量，可以用一百分深度劑量與之相等的正方形照射野的數(shù)值表示，則稱這一正方形照射野，是該長(zhǎng)正方形或不規(guī)則形狀照射野的等效方野。

一個(gè)長(zhǎng)方形照射野與一個(gè)正方形照射野是有相同的面積與周長(zhǎng)比值，他們之間等效。當(dāng)前20頁，總共52頁。3、源皮距的影響百分深度劑量變化的特點(diǎn)：百分深度劑量PDD隨源皮距離增加而增加，應(yīng)用高能量X，（γ）線治療較深部的病變，最小源皮距離一般為80cm。

注意：不能輕易改變、拉長(zhǎng)源皮距，也就是說較長(zhǎng)源皮距、較大深度、較大照射野會(huì)出現(xiàn)明顯偏差。當(dāng)前21頁，總共52頁。

二、等劑量曲線射線在照射野內(nèi)劑量分布：用連線將劑量相同點(diǎn)連接，形成等劑量曲線。

等劑量曲線示意圖當(dāng)前22頁，總共52頁。

1、照射野離軸比和半影離軸比（OAR）：垂直于射線中心軸平面的等劑量分布曲線圖，沿照射野X或Y軸方向測(cè)量，可以得到照射野離軸劑量分布曲線。

意義：評(píng)價(jià)照射野的平坦度：標(biāo)準(zhǔn)源皮距條件或等中心條件下，模體中10cm深度處照射野80%寬度內(nèi),最大、最小劑量與中心軸劑量偏差值應(yīng)好于±3%。

對(duì)稱性：與平坦度同樣條件下，中心軸對(duì)稱任一兩點(diǎn)的劑量差，與中心軸劑量的比值應(yīng)好于±3%。當(dāng)前23頁，總共52頁。與照射野內(nèi)均勻的劑量相比，照射野邊緣劑量變化劇烈，迅速跌落形成所謂的半影區(qū)（即80%與20%等劑量曲線之間的寬度）。

半影幾何半影：主要指60鈷，是由放射源大小、源到準(zhǔn)直器的距離和源皮距離形成的。

穿散半影：受準(zhǔn)直器漏射線的影響形成的。

散射半影：是準(zhǔn)直器和模體內(nèi)散射線形成的。當(dāng)前24頁，總共52頁。2、等劑量曲線

等劑量曲線受射線束的能量、放射源尺寸、準(zhǔn)直器、照射野大小、源皮距離和源到準(zhǔn)直器距離等諸多因素的影響。低能射線束等劑量曲線較為彎曲，能量增加時(shí)曲線變得平直。等劑量曲線在邊緣中斷，形成斷續(xù)分布；在照射野邊緣，低能射線束旁向散射較大。等劑量曲線向外膨脹。對(duì)于60鈷射線，由于放射源有一定尺寸，一般小于2mm，結(jié)合源到準(zhǔn)直器距離、源皮距離的影響，使60鈷半影區(qū)較大。當(dāng)前25頁，總共52頁。

圖中提示高能射線在模體內(nèi)具有較強(qiáng)的穿透力。高能射線穿透力比較強(qiáng)，準(zhǔn)直器不能完全吸收，等劑量曲線基本連續(xù)分布。當(dāng)前26頁，總共52頁。3、楔形濾過板多數(shù)是由不銹鋼或鉛材料制成，放到照射野內(nèi)不僅改變等劑量曲線形狀、吸收部分射線，也改變了照射野的輸出劑量。在放療中經(jīng)常需要兩個(gè)或更多的野交叉照射，在照射野重疊的菱形區(qū)域內(nèi)，劑量分布不均勻，往往出現(xiàn)“熱點(diǎn)”，必須將兩個(gè)單野劑量修正。修正之后，在腫瘤區(qū)形成均勻的劑量分布。其方法是通過楔形板來改變劑量分布當(dāng)前27頁，總共52頁。楔形板臨床應(yīng)用的三個(gè)方面：

A、對(duì)偏體位一側(cè)腫瘤，用兩野交叉照射時(shí)由于劑量不均勻，選擇合適角度的楔形板可以得到理想的靶區(qū)劑量分布。

B、利用適當(dāng)角度的楔形板，對(duì)人體曲面和缺損組織進(jìn)行組織補(bǔ)償，能取得較好的劑量分布。

C、利用楔形板改善劑量分布,適合治療胰腺、腎等靶體積較大、部位較深的腫瘤。當(dāng)前28頁，總共52頁。常用的楔形板角度：15°、30°、45°、60°.楔形板角度選擇用90°角減去楔形野交角的一半。

計(jì)算公式：a、應(yīng)選楔形角α=90－θ／2（θ：為兩楔形野交角）（α：為應(yīng)選擇楔形角）

b、楔形因素（Fw）楔形野的百分深度劑量，等于相同的大小射野不加楔形板時(shí),平野的百分深度劑量（PDD平）與楔形因素Fw乘積。舉例：正常平野面積6×6的PDD是74.2%。簡(jiǎn)單說，無楔形板PDD與楔形因素的乘積。

楔形因素Fw，6×6cm·Fw=0.70

楔形的百分度劑量公式:

PDDW=Ddw／Dm=Dd·Fw／Dm=Dd／Dm·Fw=PDD平·Fw當(dāng)前29頁，總共52頁。4、人體曲面和不均勻組織對(duì)劑量分布的影響在臨床工作中，由于人體曲面的影響，以及人體內(nèi)不均勻組織的存在，會(huì)改變?cè)渚€及散射線的分布，致使劑量分布有改變，需在劑量計(jì)算時(shí)給予修正。⑴、人體曲面校正的三種方法:a、組織空氣比方法（或組織最大劑量比）b、有效源皮距離方法c、等劑量曲線移動(dòng)方法當(dāng)前30頁，總共52頁。⑵、組織不均勻性校正人體主要由肌肉、脂肪、骨、氣腔（氣管、喉、咽、上額竇等）、肺組織組成。骨、肺組織對(duì)劑量分布的影響主要是由于密度引起。具體數(shù)值因人而異，一般肺密度為0.20－0.40g／cm3,平均為0.3g／cm3。當(dāng)前31頁，總共52頁。

例如：

⑴、胸部腫瘤、肺癌、食管癌的治療，由于肺組織的存在，在劑量計(jì)算中如不作肺組織校正，劑量就不準(zhǔn)確。對(duì)肺后部和肺中部的病變治療，由于肺組織的存在，其劑量有所增加。

如采用60鈷治療，每穿過1cm的健康肺組織，肺后病變的劑量就要增加4%；如用三野技術(shù)治療胸段食管癌，兩后斜野各會(huì)穿過肺組織約5－7cm。不作肺校正，實(shí)際劑量會(huì)增加13.2－18.5%。建議不用60鈷治療肺癌患者。當(dāng)前32頁，總共52頁。另有實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于小于6×8cm2的照射野,大于6mV能量的X線在低密度介質(zhì)中（如肺組織），邊緣劑量下降較快，還會(huì)造成肺中病變的周邊劑量不足。注意的是，高能射線小野治療肺癌時(shí)，要考慮到劑量不足的問題。

⑵、中低能X射線治療肢體腫瘤、良性血管瘤等時(shí)要慎重，因?yàn)楣墙M織吸收是軟組織的2－4倍，容易造成損傷。實(shí)際工作中，受到多種因素的影響，其精度會(huì)有所下降。其中，受照射部位不均勻組織存在是影響劑量計(jì)算精度的重要因素當(dāng)前33頁，總共52頁。高能電子束劑量分布特點(diǎn)高能電子束（電子線）主要用于治療表淺或偏心部位的腫瘤和侵潤(rùn)的淋巴結(jié)。臨床可單獨(dú)使用或與高能光子治療結(jié)合。

最重要的劑量學(xué)特點(diǎn)是避免對(duì)靶區(qū)后深部組織的照射。當(dāng)前34頁，總共52頁。臨床特點(diǎn)：

1、表淺腫瘤、皮膚表面病變、偏心部位腫瘤電子線皮膚劑量高，療效好。

2、因從表面到一定深度劑量分布均勻，80%劑量點(diǎn)以后劑量突然下降，對(duì)保護(hù)正常組織有利。

3、電子線遮擋比較容易，有機(jī)玻璃、塑料、橡皮泥、固體石蠟等，這些物質(zhì)都可以做等校物來改變身表面曲度。4、皮膚劑量大，可出現(xiàn)皮膚的灼傷（由于電子線建層區(qū)小，并隨能量的增加而增加）。當(dāng)前35頁，總共52頁。物理特點(diǎn)

高能電子線是具有有限射程，穿透力很低，可避免對(duì)靶區(qū)后深部組織的照射，這是最重要的劑量學(xué)特點(diǎn)。1、易于散射，皮膚劑量相對(duì)高，并隨能量的增加而增加，更適合表淺的腫瘤。2、隨限光筒到患者皮膚距離增加，射野劑量均勻性變劣，半影增寬。3、百分深度劑量隨射野大小，特別在射野較小時(shí)變化明顯。4、不均勻組織對(duì)百分深度劑量影響顯著。5、延長(zhǎng)源皮距照射時(shí)，輸出劑量不能準(zhǔn)確按平方反比定律計(jì)算。當(dāng)前36頁，總共52頁。大致分四部分：劑量建層區(qū)高劑量坪區(qū)劑量跌落區(qū)X線污染區(qū)一、電子束的深度劑量1、高能電子束的百分深度劑量分布當(dāng)前37頁，總共52頁。

2、能量對(duì)電子線百分深度劑量的影響特點(diǎn)：射線能量增加，表面劑量增加。高劑量坪區(qū)變寬，劑量梯度變小，X線污染增加。

例如：4－6MeV電子線表面劑量75%9MeV電子線表面劑量87%20－25MeV電子線表面劑量＞90%當(dāng)前38頁，總共52頁。當(dāng)照射野小時(shí)，一部分電子被散射出照射野，中心軸劑量隨深度的增加而迅速變小。當(dāng)照射野大時(shí),較淺部位中心軸上電子的散射損失，被照射野邊緣的散射電子補(bǔ)償，逐漸達(dá)到平衡。PDD不再隨照射野增加而變化.3、照射野對(duì)百分深度劑量的影響當(dāng)前39頁，總共52頁。4、源皮距對(duì)百分深度劑量的影響為保持電子線劑量分布特點(diǎn)，加速器對(duì)限光筒設(shè)計(jì)要求：⑴、緊貼皮膚表面

⑵、或僅留有5cm空隙

臨床工作中除了特殊要求外，應(yīng)保持源皮距不變，否則，必須具體測(cè)量有關(guān)參數(shù)的變化。當(dāng)前40頁，總共52頁。5、臨床中選擇電子線能量要根據(jù)靶區(qū)深度及靶區(qū)后正常組織耐受量考慮

例如：⑴、靶區(qū)后部正常組織耐受量高，以90%等劑量曲線，包括靶區(qū)來選擇電子束能量。⑵、如果靶區(qū)后部正常組織的耐受量低(如乳腺癌的術(shù)后治療),應(yīng)以保證胸壁和肺的界面處百分深度劑量不超過80%來選擇射線能量，以保護(hù)肺組織。

電子線能量選擇公式：Eo≈d×3＋2~3MeV

d：為靶區(qū)后緣的深度如：2×3＋2~3MeV＝9MeV（能量）5×3＋2~3MeV＝18MeV（能量）當(dāng)前41頁，總共52頁。二、電子束的等劑量分布三、電子線射野均勻性及半影垂直于電子束射野中心軸平面的劑量分布，可以用射野的平均性、平坦度及半影來描述。四、電子線的輸出劑量五、組織不均勻性校正在不均勻性組織如骨、肺和氣腔中，電子束的量分布會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)對(duì)其校正,通常采用的方法為等效厚度系數(shù)法。當(dāng)前42頁，總共52頁。六、電子線補(bǔ)償技術(shù)電子線補(bǔ)償技術(shù)用于:1、補(bǔ)償人體不規(guī)則的外輪廓。2、減弱電子束的穿透能力。3、提高皮膚劑量。

例如，胸壁照射不加補(bǔ)償時(shí)，肺前緣的劑量較高80%，加補(bǔ)償時(shí)，降低肺前緣受量，又減弱了高劑量區(qū)的劑量。材料有：石蠟、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃等。當(dāng)前43頁，總共52頁。七、電子束照射野的銜接技術(shù)

一些特殊部位病變的照射，如全腦、全脊髓照射中的脊髓野、乳腺癌術(shù)后的胸壁照射野等。因單一電子線不可能包括整個(gè)靶區(qū)，需要采用多個(gè)相鄰野銜接，有可能使靶區(qū)內(nèi)超量或欠量。當(dāng)前44頁，總共52頁。

電子線照射野銜接的方法：皮膚表面相鄰野之間1、留間隙2、兩野共線，最終使其50%等劑量曲線在所需要的深度相交，形成較好的劑量分布3、無論什么方式,是以靶區(qū)劑量分布均勻?yàn)榍疤帷．?dāng)前45頁，總共52頁。電子線照射野銜接的條件：

1、電子線治療腫瘤大多數(shù)位于表淺部位，治療區(qū)域內(nèi)無敏感器官；2、如果已經(jīng)注意到了可能出現(xiàn)熱點(diǎn)的位置和低劑量范圍；3、臨床認(rèn)為可以接受。相鄰照射野(包括X、γ射線照射野相鄰),就可以在皮膚表面共線銜接。當(dāng)前46頁，總共52頁。（八）、電子線照射野擋鉛技術(shù)臨床應(yīng)用中，根據(jù)加速器產(chǎn)地不同，電子線限光筒大小不同，一般標(biāo)準(zhǔn)限光筒分方形、長(zhǎng)方形、圓筒形等。面積有10×10、15×15、20×20、25×25cm等；圓直徑有6、8、10、15等。

無論形狀如何之多，腫瘤不按其規(guī)定生長(zhǎng)。當(dāng)前47頁，總共52頁。1、限光筒：標(biāo)準(zhǔn)電子線限光筒，模室按照射野形狀，鉛擋所形成的照射野。電子線限光筒要適合照射野形狀，必須將周邊屏蔽、隱蔽、遮擋。2、要通過模室人員制作（每個(gè)病人一套）。3、鉛遮擋對(duì)劑量參數(shù)有一定的影響，與電子線能量和遮擋后照射野面積大小有關(guān)。4、應(yīng)該注意的是：擋鉛形成的照射野

a、較高能量時(shí)，照射野小于8×8cm，治療深度變淺、梯度變小;較低能量時(shí)沒有變化。b、射野輸出因子變化明顯，照射野越小，輸出因子越大。當(dāng)前48頁，總共52頁。近距離放療劑量學(xué)基礎(chǔ)概述近距離放射治療已經(jīng)有100多年的歷史,是放射