(整理)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。

电子束经x射线准直器及电子限光筒壁时，也会产的散射电子，从而改变电子束的角分布并使其能谱变宽，从而改善射野均匀性。它会使其剂量建成区的剂量显著增加，但随限光筒到表面的距离的增加而影响减少。

将单一散射箔改用为双散射箔系统，可进一步改善电于束的能谱和角分布。第一散射箔的作用，是利用电子穿射时的多重散射，将射束展宽宽；第二散射箔类似于x射线系统中的均整器，增加射野周边的散射线，使整个射线束变得均匀平坦。使用双散射箔系统，电子束限光筒可不再使用单一散射箔通常采用的封闭筒壁式结构而改用边框式，此时边框式限光筒仅起确定射野大小(几何尺寸)的作用。

方法之二是利用电磁偏转原理展宽电子束。

可以减少或避免因电子束穿过散射箔时产生的x射线污染，它采用类似电视光栅式扫描或螺旋式扫描的方法，将窄束电子打散，从而使电于束展宽。其特点是能谱窄，剂量跌落的梯度更为陡峭，较低的x射线污染等。

第二节电子束射野剂量学

一、中心轴百分深度剂量曲线

1．百分深度剂量曲线的特点

图6—5示出了模体内电子束中心轴百分深度剂量的基本特性及有关参数。

有关参数：

D s：入射或表面剂量，以表面下0.5mm处的剂量表示；

D m：最大剂量点剂量；

R100：最大剂量点深度；

Dx：电子束中x射线剂量；

R t（R85）：有效治疗深度，即治疗剂量规定值(如85％D m)处的深度；

R50：50％D m或半峰值处的深度（HVD）；

R p：电子束的射程；

R q：百分深度剂量曲线上，过剂量跌落最陡点的切线与D m水平线交点的深度。

高能电子束的百分深度剂量分布，大致可分为四部分：剂量建成区、高剂量坪区、剂量跌落区和x射线污染区。

与高能x(γ)射线相比，高能电子束的剂量建成效应不明显，表现为：表面剂量高，一般都在75％～85％以上，并随能量增加而增加；随着深度的增加，百分深度剂量很快达到最大点；然后形成高剂量“坪区”。这主要是由于电子束在其运动径迹上，很容易被散射，使得单位截面上电子注量增加。

剂量趺落是临床使用高能电子束时极为重要的一个概念。用剂量梯度G表示，

记为G=R p/(R p-R q)。该值一般在2.0～2.5之间。

任何医用加速器产生的电子束都包含有一定数量的X射线，从而表现为百分深度剂量分布曲线后部有一长长的“拖尾”。电子束在经过散射箔、监测电离室、x射线准直器和电子限光筒装置时，与这些物质相互作用，产生了X射线。

对采用散射箔系统的医用直线加速器，x射线污染水平随电子束能量的增加而增加。

2.百分深度剂量的影响因素

（1）能量的影响

可以看出，电子束百分深度剂量分布随电子束能量的改变有很大变化。

基本特点是：由于电子束易于散射，所以随着射线能量的增加，表面剂量增加，高剂量坪区变宽，剂量梯度减小，X射线污染增加，电子束的临床剂量学优点逐渐消失。为了充分发挥高能电子束的临床剂量学优点，临床中应用的高能电子束，能量应在4～25 MeV范围。

（2）照射野的影响

低能时，因射程较短，射野对百分深度剂量的影响较小；

对较高能量的电子束，因射程较长，使用较小的照射野时，相当数量的电子被散射出照射野，百分深度剂量随射野的变化较大。当照射野增大时，较浅部位中心轴上电子的散射损失被照射野边缘的散射电子补偿逐渐达到平衡，百分深度剂量不再随射野的增加而变化。一般条件下，当照射野的直径大于电子束射程的二分之一时，百分深度剂量随照射野增大而变化极微。

（3）源皮距的影响

如图6-10，所示。

当源皮距不同时，百分深度剂量的一些主要参数的变化规律，主要表现为：当限光筒至皮肤表面的距离增加时，表面剂量降低，最大剂量深度变深，剂量梯度变陡，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。造成这一现象的主要原因，是由于电子束有效源皮距的影响和电子束的散射特性。由于电子束百分深度剂量随源皮距变化的这一特点，要求临床应用中，除非特殊需要，应保持源皮距不变，否则要根据实际的临床使用条件，具体测量百分深度剂量有关参数的变化。

二、电子束的等剂量分布

高能电子束等剂量分布的显著特点为：随深度的增加，低值等剂量线向外侧扩张，高值等剂量线向内侧收缩，并随电子束能量而变化。

特别是能量大于7MeV以上时后一种情况更为突出。如图6-11所示。

除能量的影响外，照射野大小也对高值等剂量线的形状有所影响。如图6-12所示，其90％等剂量线