高能电子束剂量学59页PPT

电子剂量学概要

电子剂量学及临床应用

电子束的产生、电子束的特点、电子与物质的相互作用

剂量学：1.PDD 2.电子束的能量（模体表面的最大可几能量、模体表面的平均能量、平均能量和深度）3.输出因子4.射程5.OAR和Profile 6.平坦度和对称性7.等剂量分布

8.射野的均匀性和半影9.虚源

射野的设计：1.能量和照射野的选择2.斜入射3.不均匀组织4.补偿5.射野衔接6.挡铅特殊技术：旋转照射、全身电子线照射

高能电子束特点1.有限的射程2.易散射皮肤剂量高3.电子束限光筒随到皮肤距离的增加，射野均匀性迅速变劣，半影变宽。4.PDD在射野小的时候变化明显5.不均匀组织对PDD影响显著6.拉长源皮距，输出剂量不按平方反比定律计算7.不规则射野计算仍存在问题8.主要治疗浅表或偏心的肿瘤和浸润的淋巴结。

电子线模式时：X射线靶和均整滤过器从电子射线束范围内移去

电子束强度比产生X射线所需电子束小2-3量级

笔形电子束引出窗：金属铍（铍的低原子序数使电子束的散射和韧致辐射很低）

散射箔：1.单一散射箔（射束展宽，先经过准直器再经过限光筒）2.双散射箔（射束展宽和使射线变的均匀）

磁场扫描：射束展宽（优点：1.能谱窄，剂量跌落更为陡峭。2.减少X射线污染3.较易形成电子束不规则调强射野）

电子限光筒：封闭式（弥补边缘射线剂量不足，能谱变宽，改善射野的均匀性）。边框式（仅起到限定射野的大小）射野跟随系统改善了剂量分布特性，减轻电子限光筒的重量。PDD曲线:韧致辐射尾部

Ds:入射或表面剂量Dm:最大剂量点深度（Zmax）Dx:电子束中X射线剂量Rt:有效治疗深

1.高能电子束的应用技术

第四节高能电子线照射野设计技术

根据电子线射野剂量学的特性，临床应用时必须注意：照射时保持限光简底端到皮肤的距离符合规定的距离，保持射野中心轴与入射表面满足垂直关系；电子线的一些重要剂量学参数，如百分深度剂量、输出剂量等，会随照射野条件的变化而发生改变，必须进行实测这些变化，得到在具体照射条件下的实际数值，供临床使用。

一、能量和射野的选择

不同能量电子线具有不同的有效治疗深度。电子线的剂量分布具有高能X(γ)射线所不具备的优点，临床上常用于治疗表浅、偏体位一侧的病变。临床常用的电子束能量在4~ 25MeV较为理想，而且单野比多野照射优越。单野照射时，靶区剂量均匀，靶区后正常组织、器官剂量很小。根据电子线百分深度剂量随深度变化的规律图6-3，过90％深度后剂量突然下降，电子线的有效治疗深度(cm)约等于1/3~1/4电子线的能量(MeV)。临床选择电子线能量，要综合考虑：①靶区深度；②靶区剂量最小值；③危及器官可接受的耐受剂量等因素。对不同深度的肿瘤，若能量选择小了，肿瘤受量不会很高。如靶区后正常组织的耐受剂量较高，可以根据90％的等剂量曲线包括靶区来选择其能量；如果靶区后正常组织的耐受剂量低，以百分深度剂量不超过80％(甚至70％)来选择射线能量。一般若将靶区后缘深度d(cm)取在85%剂量线，能量应为d的3倍。如表6-1。

表6-1 不同能量电于线照射时，PDD为100%和85％的深度

能量(MeV)

深度

100% 85%

2 0.8 1.25

4 1.3 1.9

6 1.6 2.5

8 2.1 3.2

放疗高能电子线知识学习

满
意地治疗表浅及偏位肿瘤和浸润的淋巴结。
电子线治疗时使用的限光筒
计
（椎形柱）
算
机
网
络
安
全
技
术
计算
电子限光筒的作用
机确定治疗用照射野大小（几何尺寸）
网
络
安
全
技
术
计
限光筒的安装位置
算
机
网
络
安
全
技
术
计算一般用附加电铅块子改变线限治光筒疗的标的准个体铅挡块
机照射野为不规则野，以适合靶区的网形状，并保护周围的正常组织。
络当限光筒到皮肤之间的距离增加时，表面剂量降
安全
低，最大剂量深度变深，剂量剃度变陡，X射线污染略有增加，而且高能电子束较低能电子束变化显著。
技
术
计
电子束的等剂量分布
算高能电子束等剂量分布的机显著特点为：
网随深度的增加，
络低值等剂量线向外侧扩张安，
全高值等剂量线向内侧收缩技，
术并随电子束能量而变化。
机网2、加易；于散射，皮肤剂量相对较高，且随电子能量的增加而增络3、随着电子束限光筒到患者皮肤距离的增加，射野的剂量均安匀性
全迅速变劣、半影增宽；
技4、百分深度剂量随射野大小特别在射野较小时变化明显；术5、不均匀组织对百分深度剂量影响显著；基于高能电子束的上述特点，单野并适当采用组织等效物，可

电子束吸收剂量的测量

采用MC 模拟计算便可以得到辐射体源上方确定空间位置点上较准确的剂量率模拟计算结果。

表3　不确定度分量一览表

类别不确定度分量u (x i )

不确定度来源

相对不确定度(%)备注A u (x 1)

模拟计算抽样统计不确定度

±11

0估计值B

u (x 2)天然放射性核素活度值不确定度±

315估计值u (x 3)简化数学物理模式引入不确定度±310估计值u (x 4)计算采用的介质含量不确定度±110估计值u (x 5)计算采用介质作用截面不确定度±110估计值u (x 6)

计算采用的体源几何误差

±110估计值合成

310

取K=1

参考文献1　G J ΠT MC 201.环境镭、钍、钾测量的野外校准设施.1986.

2　IAE A.C onstruction and use of calibration facilities for radiometric field

equipment.T echnical Reports Seies ,N o.309.VIE NNA.1989.

3　裴鹿成,张孝泽.蒙特卡罗方法及其在粒子输运问题中的应用.

北京:原子能出版社,1986.91;526.

4　许淑艳.蒙特卡罗方法在实验核物理中的应用.北京:原子能出

版社,1996.46;61;1162123.

5　肖雪夫.就地HPG e γ谱仪探测效率的蒙特卡罗计算及其实验验

证.见:裴鹿成,主编.蒙特卡罗方法及其应用(一).长沙:国防科技大学出版社,1993.1692175.

6　肖雪夫.就地HPG e γ谱仪探测器角响应校正因子的MC 计算.

放射治疗计量学PPT课件

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2、百分深度剂量（parentage depth dose PDD）百分深度剂量是最常用的照射野剂量学参数之一，定义为水模体中，以百分数表示的射线中心轴，某一深度处的吸收剂量与参数深度的吸收剂量的比值 PDD（E、S、W、D）=Dx／Dy×100％
其中： E ：射线束能量 S ：源到水模体表面距离 W：水模体表面的照射野大小 D：水模体中任意深度
建议不用60钴治疗肺癌患者。
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另有实验证明，对于小于6×8cm2的照射野,大于6mV能量的X线在低密度介质中（如肺组织），边缘剂量下降较快，还会造成肺中病变的周边剂量不足。注意的是，高能射线小野治疗肺癌时，要考虑到剂量不足的问题。
⑵、中低能X射线治疗肢体肿瘤、良性血管瘤等时要慎重，因为骨组织吸收是软组织的2－4倍，容易造成损伤。
一、X, （γ）射线百分深度剂量特点
PDD受射线能量、模体深度、照射野大小和源皮距离的影响。
临床放疗中，最常用的是Χ、γ射线。
例如：1、X射线治疗机产生的势能在400kV以下的中低能 X线，用来做浅表肿瘤的治疗等。
2、医用加速器产生的高能（MV级）X射线。
3、 60钴治疗机产生的γ射线。
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比较：
1、组织最大剂量比（TMR）: 描述的是空间同一位置（即距辐射源的距离相同）但处于不同深度的剂量比值。

电子束剂量学

电子束模拟筒
中华放射肿瘤学杂志 1995年第4期
电子束的内挡块
内挡块用于保护被遮挡区后方的正常组织，但会因为反向散射而造成被遮挡区前方的剂量增加。这种剂量增加用反向散射因子描述，
EBF 1 0.735e( 0.05 EZ )
附加低原子序数材料
在挡块前方附加低原子序数材料，可以减少反向散射引起的增加。
Approach based on central reference point Approach based on specification of a dose range within the PTV
Approach based on minimum dose to the PTV
Recording the treatment
Content
1. 2. 3. 4. Introduction Volumes Physical characteristics of electrons General recommendations for prescribing, recording, and reporting external beam therapy Recommendations for reporting doses in electron beam therapy for different clinical situations Special techniques Quality assurance Quantities, reference points, and volume recommended for reporting electron beam therapy: summary

5肿瘤放射物理学

影响虚源的位置因素很多
对同一能量的电子束，射野大小亦会影响它的位臵。不能用虚源到表面的距离去准确地按平方反比定律来校正延长源皮距后输出剂量的变化。一些实际测量结果表明，根据虚源到皮肤的距离，按平方反比校正仅在较大射野条件下成立；对较小的射野，平方反比定律校正会低于输出剂量的实际变化。由于较低能量的电子束，在较小射野条件下，输出剂量会由于电子束本身在空气和模体中缺少侧向散射平衡，变化较大，而虚源皮距按平方反比定律校正时无法给予考虑。
一、能量和照射野的选择
优点：单野照射，靶区剂量均匀，靶区后正常组织和器官剂量很小。电子束的有效治疗深度(cm)约等于1／ 3～1／4电子束的能量(MeV)。临床中选择电子束能量，一般应根据靶区深度，靶区剂量的最小值及危及器官可接受的耐受剂量等因素综合考虑。
电子束治疗选择照射野大小的原则，应确保特定的等剂量曲线完全包围靶区。表面位臵的照射野，应该按照靶区的最大横径而扩大。至少为1.18倍。并在此基础上，根据靶区最深部分的宽度的情况射野再放0．5～1．0 cm。
当靶区范围较大，且治疗深度不同时，如图5-32所示，在两个照射野相邻的边缘，放臵用聚苯乙烯等组织替代材料制成的楔形板，改变射野边缘的剂量分布，使包括衔接部位的整个靶区的剂量分布均匀。
六、电子束照射野的挡铅技术
附加铅块可固定在限光筒的末端，也可直接放在患者体表被遮挡的位臵。

高能电子束剂量学

C
☺
C
C
☺
C
C
☺
C
双散射系统
☺
C
C
C
☺
C
☺
C
C
C
☺
C
☺ ☺ ☺
C ☺
C
C
☺
C
X射线治疗准直器的射野跟随系统，目的是为了射线治疗准直器的射野跟随系统，射线治疗准直器的射野跟随系统进一步改善电子束射野剂量分布特性和减轻电子限光筒的重量。限光筒的重量。双散射箔系统可进一步改善电子束的能谱和角分布。第一散射箔作用是利用电子束的能谱和角分布。穿射时的多重散射，而将射束展宽；穿射时的多重散射，而将射束展宽；第二个散射箔类似X射线匀整器，用以增加射野周边的散射箔类似射线匀整器，射线匀整器使整个射线束变得均匀平坦。 ☺ 线，使整个射线束变得均匀平坦。用双散射箔系 ☺ C C C C 可不在使用单一散射箔通常的封闭筒壁（统，可不在使用单一散射箔通常的封闭筒壁（ solid-wall）式结构，而改成用边框式，此时）式结构，而改成用边框式， ☺ ☺ C C C C 它仅起确定射野大小（几何尺寸）的作用。，它仅起确定射野大小（几何尺寸）的作用。电子束射野的等效转换：实验表明，电子束射野的等效转换：实验表明，当不考虑治疗准直器的开口变化时，疗准直器的开口变化时，长方野的深度剂量分别 ☺ C C ☺ C C 等于它的长Y和宽和宽X边大小相等方形野深度量乘等于它的长 ☺ 和宽☺ 边大小相等方形野深度量乘 ☺ 积的平方根。积的平方根。

放射治疗技术物理学基础PPT课件

临床剂量学四原则 1、肿瘤剂量准确 2、剂量分布均匀 3、提高治疗剂量 4、降低周围剂量
耐受剂量产生临床可接受的综合征的剂量
第25页/共43页
• 1、放射线的临床剂量学原则 • 2、高能X射线的百分深度剂量及影响
因素 • 3、60钴γ射线的百分深度剂量及影响
因素 • 4、高能电子线的临床剂量学 • 5、等剂量曲线的分布及影响因素 • 6、人体曲面和第不26页均/共43匀页组织的修正
第41页/共43页
作业
• 复习第二章，预习第三章 • 完成课后思考题 • 补充：选择电子线能量大小的根据及计算方法？
第42页/共43页
感谢您的观看！
第43页/共43页
物理半影
80%和20%等剂量曲线间的侧向
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• 1、放射线的临床剂量学原则 ห้องสมุดไป่ตู้ 2、高能X射线的百分深度剂量及影响
因素 • 3、60钴γ射线的百分深度剂量及影响
因素 • 4、高能电子线的临床剂量学 • 5、等剂量曲线的分布及影响因素 • 6、人体曲面和第不36页均/共43匀页组织的修正
临床处方剂量的计算
1MU=1cGy
• 戈瑞（符号：Gy）：是用于衡量由电离辐射导致的能量吸收剂量（简称吸收剂量）的物理单位，它描述了单位质量物体吸收电离辐射能量的大小。一戈瑞﹙1 Gy﹚表示每公斤物质吸收了一焦耳的辐射能量。

高能X线和电子束吸收剂量的测量与计算

（１）由实际测出的电离量半值深度ＤＪ５０，确定电子束在水模体表面的平均能量是 ΕＳ，再由 ΕＳ和最大剂量深度ｄｍａｘ确定ＳＷ，ａｉｒ。
（２）确定 ΕＳ后，查表得出电子束在水中的实际射程Ｒｐ，再由公式Ｅｚ＝ΕＳ（１－ｄｍａｘ／Ｒｐ）确定电子束在水模体中不同深度处的平均能量 Εｚ。
（３）确定 Εｚ后再由电离室内腔半径ｒ＝３．０５ｍｍ，用内差法及查表确定电离室扰动因子Ｐｕ。
（４）通过以上各步骤确定ＳＷ，ａｉｒ和Ｐｕ的值后即可确定公式（２）中各个参数的确定值。Ｅ０为电子束初始能量即标称能量，再确定公式（２）中的各个参数值以后，可导出ＤＷ值，具体各参数推导值见表１。
ｃＧｙ，因此公式（１）右边乘以２．５８×１０－４×１００，这样单位统
一为ｃＧｙ．将以上各参数代入公式（１），可简化得出：对６
ＭＶＸ线而言Ｄｗ＝０．９５３Ｍ，再将Ｄｗ的吸收剂量由百分深度剂量ＰＤＤ（ＰＤＤ＝０．８６２６），转换到最大剂量深度
ｄｍａｘ处的吸收剂量Ｄ（ｄｍａｘ），这里ＰＤＤ为水深为５ｃｍ处的百分深度剂量Ｄ（ｄｍａｘ）＝ＤＷ／ＰＤＤ＝０．９５３Ｍ／０．８６２６＝１．１０５Ｍ，这里令Ｃｘ＝ＮＣ·（Ｗ／ｅ）·（Ｋａｔ·ｔｋｍ）·ＳＷ，ａｉ·ｒＰｕ·Ｐｃｅｌ× ２．５８×１０－４×１００，即Ｃｘ＝１．１０５，即Ｄ（ｄｍａｘ）＝Ｃｘ·Ｍ，所以当

处方剂量计算ppt课件

深度d处的吸收剂量率Dd与参考深度do处的吸收剂量率 Ddo之比，即：
PDD= Dd/ Ddo×100 在临床上，对深部X线，参考深度选在体模表面（do=0）；而对高能X射线，参考深度选在峰值吸收剂量深度，do=dm处。
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4
根据患者体内任一深度d处的百分深度剂量PDD和应给予该深度处肿瘤照射的剂量 DT，可以计算出医生开出的处方剂量Dm即：
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另外一种方法是计算的方法，即面积-周长比（A/P）
法。当矩形野和一个方野的面积-周长比相等，则两野就可认为相互等效。
C2/4C=ab/2(a+b) C/4 = ab/2(a+b)
C = 2ab/(a+b)
式中，C为方野的边长；a、b分别为矩形野的两个边长。
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注: SCD为源到刻度点的距离
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谢谢！
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总散射校正因子Sc,p其定义为：给定射野在参考
深度处的剂量率与参考射野剂量率之比。
处方剂量计算公式为：
Dm=DT/（TMR • Sc,p• FW • ft • SAD因子 • OAR…）或 Dm=DT/（PDD • Sc,p • FW • ft • SSD因子 • OAR…）

高能电子束射野剂量学

第六章高能电子束射野剂量学

高能电子束应用于肿瘤的放射治疗始于50年代初期。据估计，当前在大的放射治疗中心，接受放射治疗的患者中，约15％左右的患者在治疗过程中要应用高能电子束。放射治疗的计划设计，要求在给予靶区足够剂量的同时，必须注意保护正常器官。

高能电子束的特点：

（1）对于x(γ)射线，沿射线入射方向靶体积后方的正常组织，不可避免的会接受到一定程度的辐射剂量，高能电子束则由于具有有限的射程，而可以有效地避免对靶区后深部组织的照射。这是高能电子束最重要的剂量学特点。

（2）但对于高能电子束，因易于散射，皮肤剂量相对较高，且随电子能量的增加而增加；

随着电子束限光筒到患者皮肤距离的增加，射野的剂量均匀性迅速变劣、半影增宽；

百分深度剂量随射野大小特别在射野较小时变化明显；不均匀组织对百分深度剂量影响显著；

拉长源皮距照射时，输出剂量不能准确按平方反比定律计算；

不规则射野输出剂量的计算，仍存在问题。

基于高能电子束的上述特点，它主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和浸润的淋巴结。

第一节治疗电子束的产生

临床最早使用的电子束多是由电子感应加速器产生的，60年代后期，医用直线加速器逐渐取代了电子感应加速器，成为放射治疗中产生电子束和高能x射线的最主要设备。

对于医用直线加速器，经加速和偏转后引出的电子束，束流发散角很小，基本是单能窄束，必须加以改造，才能用于临床。

治疗电子束产生的方法：

方法之一是利用散射箔展宽电子束。

根据电子束易于散射的特点，将其射束展宽。所用散射箔材料的原子序数和厚度，要依据电子束能量选择。散射箔可以有效地将电子束展宽到临床所需要的最大射野范围。电子束通过散射箔展宽后，先经x射线治疗准直器，再经电子束限光筒形成治疗用射野。

放射物理学.ppt

2、吸收剂量 (absorbed dose, D) 吸收剂量 D等于dE除以dm的商。即电离辐射给予质量为dm介质的平均能量dE。
D = dE / dm 单位：焦耳/千克 (J/kg)。专用名 Gray(Gy)，1 Gy = 1 J/kg；原用单位rad，1rad = 1cGy
3、百分深度剂量
电子对效应：入射
光子能量大于 1.02MV时，光子可以与原子核相互作用
，受原子核电场影响
，使入射光子的全部
能量转化成为具有一
定能量的正电子和负
电子，这就是电子对
效应。与原子序数有关
最适宜放射治疗的能量范围为 0.2～7MeV（平均能量），相当于最高能量 1～22MV范围
（三）、高能电子束电子束是带电粒子，由加速器产生。具有以下
临床剂量学特点： ① 在组织中具有一定的射程，射程深度与电子
能量呈正比，从加速器中引出的电子能量可以调节，可以根据病变的不同深度选择合适的电子能量作治疗。电子线的能量：
E=3×d(肿瘤深度)+2~3MeV 。
② 从表面到一定深度，剂量分布均匀，达到一定深度后，剂量迅速下降，可保护病变后面的正常组织。
用途：用于等中心照射的剂量计算。
二、X（r）线剂量学特性
1、百分深度剂量曲线特点（1） ≤400kv X线 d0在体表，没有剂量建成区，射线进入组织以后，随深度增加，百分深度刻量逐渐下降。