高能电子束射野剂量学
高能电子束的应用技术
谢谢
高能电子束的 应用技术
讲课人 吴湘阳
关于高能电子束
高能电子束用于放射治疗始于50年代初期，现 今，接受放射治疗的患者中，约80%的患者要 应用到高能电子束
对于X射线，沿射线入射方向靶体积后方的正 常组织，不可避免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，可有 效地避免对靶区后深部组织的照射。基于上述 特点，它主要用于治疗表浅和偏心的肿瘤以及 浸润的淋巴结。
如7MEV表面剂量为85%表面剂量为高剂 量坪区变宽，X线污染加大。故临床使用 的高能电子束，能量应该在4-25Mev之间。
电子束射野剂量学
照射野对百分深度剂量的影响 射野对输出剂量的影响非常复杂，无规 律可循必须针对每一台加速器所配置的 电子束限光筒进行测试
电子束等剂量曲线分布特点
随深度增加，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。
高能电子束的产生
一般由加速器产生，在本质上与β射线一 样为带负电的高速电子组成。经加速和 偏转后引出的电子束，基本是单能窄束 通过散射箔扩展后，先经X射线准直器， 再经电子束限光筒，形成治疗用野。电 子限光筒的设计，除要形成治疗用射野 外，可以利用电子束易散射的特点，借 助限光筒壁增加射野中的散射电子，弥 补野边缘剂量的不足
注意勿挤伤、刮伤病人。来自高能电子束的应用范围表浅病变：如皮肤病变，胸壁，内乳淋巴结， 颈部表浅淋巴结。可单野照射。
电子束和高能X射线混合使用，提高皮下浅部 组织剂量。
电子线的旋转照射，治疗面积较大，体表弯曲 的浅表病变。
电子线的全身照射技术， 电子线的术中照射治疗技术，对经手术切除的
瘤床、残存灶在直视下进行单次、大剂量照射
高能电子束在物质中容易被散射，且更易被阻 挡
《电子束剂量学》课件
学习收获和总结
总结本次课程的学习收获，对知识进行总结和归 纳。
直接使用Monte Carlo方 法模拟剂量沉积过程
通过Monte Carlo模拟方法计算 电子束在组织中的剂量分布。
采用解析和半经验模型计 算剂量
利用解析和半经验模型计算电 子束在组织中的剂量分布，加 速剂量计算过程。
评估计算方法的准确性和 适用性
对不同的剂量计算方法进行比 较和评估，确定最适合的方法。
剂量分布和剂量计划设计
1
成像和剂量分布的可视化
通过成像技术可视化剂量分布，帮助医
剂量引导治疗计划的制定
2
生制定更准确的放疗计划。
基于患者的具体情况和治疗目标，制定
个性化的剂量引导治疗计划。
3
治疗剂量分配和剂量修正方法
根据实际治疗情况，对剂量分配进行调 整和修正，确保治疗效果。
剂量学应用
放射治疗基本原理
了解放射治疗的基本原理和在肿 瘤治疗中的应用。
靶体定位与规划
掌握靶体定位和治疗规划技术， 确保精确的治疗。
剂量学应用的优势
了解剂量学在放射治疗中的应用 价值和优势。
结束语
电子束剂量学的未来
展望电子束剂量学的发展前景和新技术的应用。
已取得的进展和成就
总结电子束剂量学领域已经取得的重要进展和成 就。
行业前景
《电子束剂量学》PPT课 件
这份《电子束剂量学》的PPT课件将带您深入了解电子束剂量学的基础知识、 剂量计算方法、剂量分布与剂量计划设计、剂量学应用以及未来发展方向。
课程介绍
课程目的
了解电子束剂量学的基本原理和应用，掌握剂量计算和剂量分布的技术。
高能电子束绝对剂量校准
测量条件-射线质
• SSD = 100cm
• 辐射束轴与摸体表面垂直
• 射野：
E0 15MeV E0 15MeV
大于12cm×12cm 大于20cm×20cm
PDD曲线
• 测量 电离室有效测量点沿电子束轴移动
测量出吸收剂量率（电离量率）的 百分深度剂量曲线
测定 （或 ）和 R5D0
R5J0
• IAEA TRS-277报告
• IAEA TRS-381报告
测量仪器
静电计
电离室
、
水箱
温度计
气压计
测量步骤
• 辐射质 • 吸收剂量 • 绝对剂量校准
辐射质 –测量
步骤：
• 利用三维或二维水箱测量PDD曲线
、
• 分析曲线得到R5D0 （或 RP ）R5J0 • 由 R5D0 得到 E0
• 其它相关参数 EP,0 EZ
查表 见JJG 589-2001 见IAEA 277报告
表2 （P5） 表Ⅳ（P24）
确定 E0
• 方法2：公式计算 利用蒙特卡罗方法模拟高能电子束百分 深度剂量 固定SCD： E 2.33 R50 固定SSD： E 0.656 2.059R5D0 0.22(R5D0)2 或 E 0.818 1.935R5J0 0.040(R5J0 )2
DW=Mu·ND·SW,air·Pu·Pcel ·KTP
步骤 DW=Mu·ND·SW,air·Pu·Pcel ·KT
第一步 P 计算电离室空气吸收剂量校准因子ND 第二步 计算水模中校准点处的吸收剂量DW 第三步 校准
DW=Mu·ND·SW,air·Pu·Pcel ·KT
空气吸收剂P 量校准因子ND
高能光子束和电子束临床剂量校准方式比较
电离室空气吸收剂量因子ND的计算
• 当以剂量计的空气比释动能校准因子NX计算ND时
• ND 是电离室空腔的空气吸收剂量因子 • NX为照射量校准因子，单位是C/KG/DIV • W/E是一个电荷的每对离子消耗的平均能量，W/E=33.97J/C • KATT是电离室壁及平衡帽对射线的吸收和散射的修正 • KM是室壁及平衡帽材料的非空气等效修正
OF ABSORBED DOSE TO WATER
TRS277适用范围
TRS398适用范围
TG51适用范围
报告形成于 1998年，仅概 括了Photon 、 Electron 射线
TRS398更新与2006年
报告形成于 1999年，仅概 括了Photon Co-60 ---50MV、
Electron
0.994
0.665
校准深度；有效测量点
• 关于水模体中吸收剂量的校准深度，对于X射线，其辐射质（TPR（20/10））的大小来确定， 当≤0.7时，为5CM ; 当>0.7时为10CM。
• 对于电子线，其校准深度，可根据能量大小来选择。
• 有效测量点 ： 对于高能X（Γ）射线，其有效测量点向射线入射方向移动0.6R ; 对于电子束移动0.5R，R为电离室的内径（MM） I50 = 0.6R50-0.1
M = M0*KTP*PS *CF
100CGY = 100MU*CF*0.905*0.997*0.985*1.121* 0.994*0.993
CF = 1/0.9834 = 1.0169 (FROM NX , CF = 1.0105) DIFFERENT : 0.6%
不同厂家电离室参数
KQ高能光子指型电离室 TPR20，10
4Mev---50Mev 射线
肿瘤放射物理学基础
基本措施
1.时间防护 尽量缩短受照时间 2.距离防护 增大与辐射源的距离 3.屏蔽防护 人与源之间设置防护屏障
能量和照射野的选择
常用能量 4~25Mev
能量与治疗深度的关系 E = 3d+2~3Mev
照射野 电子束射野≥靶区横径的1.18倍
近距离照射剂量学
剂量学特点 放射源周围的剂量分布按照与放射
源之间的距离的平方而下降，即平方反 比定律。 基本特征 肿瘤剂量 高而不均匀，而邻 近正常组织受量低
近距离治疗的主要特点
康普顿效应：
当光子与原子内
一个轨道电子发生相互 作用时，光子损失一部 分能量，并改变运动方 向，电子获得能量而脱 离原子，这种现象叫做 康普顿效应。在 0.03~25MeV的范围占 优势，骨和软组织的吸 收剂量相近
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，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。在25~100MeV 的范围占优势。
任何物质。
名词解释
放射源（S） 一般规定为放射源前表面 的中心，或产生辐射的靶面中心。
照射野 射线束经准直后垂直通过模体的 范围。
临床剂量学中规定模体内50%等剂量线 的延长线交于模体表面的区域定义为照射野 的大小
参考点 规定模体表面下射野中心轴 上某一点作为剂量计算或测量参考的点。 400kV以下X射线参考点取在模体表面，对 高能X（γ）射线参考点取在模体表面下射 野中心轴上最大剂量点位置
60Co治疗机
原理：利用放射性同位素60Co发射出的γ 射线治疗肿瘤，平均能量1.25MeV，与一 般深部X射线机相比有一下特点
特点：①能量较高，射线穿透力强；② 皮肤反应轻；③康普顿效应为主，骨吸 收类似于软组织吸收；④旁向散射少， 放射反应轻；⑤经济可靠，维修方便。
放疗物理与放疗技术 讲义 第一章
表1 课程学时分配表剂量学篇第1章外照射光子射野剂量学（6学时）教学目标1.人体模型和百分深度剂量比了解：组织替代材料间的转换，模体的分类，剂量准确性的要求；理解：组织替代材料的概念，模体及其各个类别的概念和特点；应用：组织替代材料的选择。
2.百分深度剂量分布应用：照射野及其相关的概念，百分深度剂量的定义和建成效应及其各个影响因素。
3.组织空气比了解：不同源皮距百分深度剂量的计算(组织空气比法)，旋转治疗剂量计算和散射空气比；理解：组织空气比的概念及其影响因素，反散因子的概念和影响因素及其关系；应用：组织空气比与百分深度剂量的关系及其应用。
4.组织最大剂量比了解：原射线和散射线区别；理解：射野输出因子和模体散射因子的概念和作用，散射最大剂量比的概念；应用：组织模体比和组织最大剂量比的概念和意义。
5.等剂量分布与射野离轴比理解：等剂量曲线的概念，加速器X射线束射线质变化的规律；应用：等剂量曲线的特点及其影响因素，射野离轴比的概念和影响因素及其意义，束流权重和等剂量曲线的合成。
6.处方剂量计算了解：加速器和钴-60的剂量计算；理解：离轴点剂量计算-Day氏法及其本质；应用：处方剂量的概念和表示方法及其含义。
本章主要参考书1.肿瘤放疗物理学,胡逸民主编,原子能出版社,1999年9月出版，P149~2262.田志恒编，辐射剂量学（初版）（M），高等学校试用教材，1992年6月第一版，P197~P237讲稿:第1章外照射光子射野剂量学（6学时）外照射剂量学（external radiation dosimetry）研究以人体为主的各种客观受体外辐射源照射的剂量学问题。
对于医学照射、工业照射、各种照射实验和某些事故照射，可以利用受特定射束照射的体模来测量或者计算照射剂量。
这些测量和计算结果也是确定辐射防护水平照射剂量的基础资料。
第一节人体模型一、组织替代材料X（γ）射线、电子束及其他重粒子入射到人体并与组织发生相互作用，由于散射和吸收，能量和强度逐渐损失。
电子线照射剂量学
第七章 电子线照射剂量学高能电子线在现代肿瘤放射治疗中有着重要的地位，特别是对表浅肿瘤(深度小于5cm)的治疗，其射野设计的简明和剂量分布的优越使之几乎成为唯一的选择。
高能电子线因其剂量特性而能避免靶区后深部组织的照射，这是电子线优于高能X 线的地方，也是电子线最重要的剂量学特点。
据统计，在接受放射治疗的患者中，10～15%的患者在治疗过程中要应用高能电子线，主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和浸润的淋巴结。
高能电子线应用于肿瘤的放射治疗始于20世纪50年代初期，一开始由电子感应加速器产生，后来发展为由直线加速器产生。
现代医用直线加速器除提供两档高能X 线外，通常还提供能量范围在4～25 MeV 之间的数档高能电子线。
第一节 电子线中心轴深度剂量分布类似于X 线，对电子线我们最关心的也是深度剂量分布，和高能X 线的区别以及它自身的一些特点是在临床使用之前必须掌握的。
一、中心轴深度剂量曲线的基本特点高能电子线的中心轴深度剂量定义与高能X 线相同，归一化后称为百分深度剂量，用PDD 表示，形状显然有别于高能X 线，见图7-1，图中照射野大小均为10cm ×10cm ，SSD 为100cm 。
与高能X 线相比，高能电子线具有更高的表面剂量，一般都在75%～80%以上；随着深度的增加，很快在最大剂量深度max d 达到最大剂量点(表面至max d 段称为剂量建成区)；在max d 后形成高剂量坪区；然后剂量迅速跌落(剂量跌落区)；最后在曲线后部形成一条长长的低剂量韧致辐射“拖尾”(X 线污染区)。
这些剂量学特性使得高能电子线在治疗表浅的肿瘤或浸润的淋巴结时，具有高能X 线无可比拟的优势。
图7-1 高能电子线与高能X 线深度剂量曲线的比较高能电子线还有其它的一些特点：1、从加速器偏转磁铁出来的电子线可以被认为是单一能量的，在经过散射箔、监测电离室、X 射线准直器和电子线限光筒等装置时，与这些物质相互作用，一方面展宽了电子线的能量谱，另一方面产生了X 射线污染，在深度剂量曲线后部形成一条长长的低剂量韧致辐射“拖尾”；2、在电子线进入水模体的入射表面，定义表面平均能量0E ，数值小于偏转磁铁出来的电子线能量值；3、与高能X 线不同，电子线能量在水模体中随着深度增加越来越小；4、一般电子线的深度剂量曲线测量采用与高能X 线一致的标准源皮距概念，而事实上，电子线并非是由加速器治疗头中的一个实在的放射源辐射产生的，而是加速管中的一窄束电子线，经偏转磁铁穿过出射窗、散射箔、监测电离室及限束系统等扩展成一宽束电子线，似乎从某一位置(或点)发射出来，此位置(或点)称为电子线的“虚源”位置，依赖于电子线能量和电子线限光筒大小。
肿瘤放射物理学基础
高能电子束射野剂量学
高能电子线的百分深度剂量分布大致为四 部分：剂量建成区，高剂量坪区，剂量跌落区 和X射线污染区。
中心轴百分深度剂量曲线
特点：
1、表面剂量高，并随能量增加而增加。 2、剂量建成效应不明显。 3、具有有限的射程，一般等于E/2值, 可以有效的保护靶区后深部的正常组织。
用途：
主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和 浸润的淋巴结
得 S=2ab/（a+b）
组织补偿
为了改善人体弯曲表面对剂量分布均匀 性的影响，需外加组织补偿使剂量分布均匀。
1、组织填充物
材料：用组织替代材料制成，如薄膜塑 料、水袋、石蜡等。
位置：填充物一般放在皮肤表面
2、组织补偿器
材料：铜、铝、铅等来代替（如楔形板） 位置：必须远离皮肤，一般为15cm以上
临床剂量学原则
放疗 ‘临床四原则’: （1）最大:靶区剂量在一定范围内最大 （2）最小:靶区周围正常组织受量最小 （3）最准:靶区的定位和照射最准确 （4）最匀:靶区内的剂量分布最均匀 靶区内剂量变化不超过+ 5%
最佳靶区剂量
定义：使肿瘤得到最大的控制而不产生 正常组织并发症的剂量。
外照射靶区剂量规定
定义
任何电离辐射的实践，应当避免不必要的照射。在谋求 最优化时，应以最小的防护代价，获取最佳的防护效果， 不能追求无限地降低剂量。
所有实践带来的个人受照剂量必须低于当量剂量限值标准。
基本措施
尽量缩短受照时间 增大与辐射源的距离 人与源之间设置防护屏障
The End
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60Co治疗机
原理：利用放射性同位素60Co发射出的γ 射线治疗肿瘤，平均能量1.25MeV，与一 般深部X射线机相比有一下特点
放射物理学基础第六章高能电子束射野剂量学
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 始于上世纪50年代初期。
据估计约15％的患者在治疗过程中 要应用高能电子束。
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。
加速器 偏转磁铁
钨靶
散射片
均整器
扩大和均匀射野
电子束治疗
X射线治疗
加速器治疗机产生的射线
（7）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。
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：
Ds：入射或表面剂量，以表面下0.5mm处的 剂量表示；
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
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。
（3）源皮距 的影响
当源皮距不同时，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。
4高能电子线剂量学
4、电子线的补偿技术
电子线的补偿技术用于： 1）补偿人体不规则的外轮廓； 2）减弱电子线的穿透能力； 3）提高皮肤剂量。
电子线照射胸壁的剂量分布
• 临床常用的补偿材料有石蜡、聚苯乙烯和有机玻 璃，其密度分别为0.987g/cm3，1.026g/cm3和 1.11g/cm3。
• 石蜡易于成形，能紧密地敷贴于人体表面，避免 或减少补偿材料与皮肤间的空气间隙，常被用作 类似胸壁照射时的补偿材料。
3、影响中心轴百分深度剂量 的因素：
（1）能量 （2）照射野 （3）源皮距
（1）能量对电子束百分深度剂量的影响
随着射线能量的增加， 表面剂量增加， 高剂量坪区变宽， 剂量剃度减小， X射线污染增加， 临床剂量学优点逐渐消失。
能量由低 到高
（2）照射野对电子束百分深度剂量的影响
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很小。
第三章 高能电子线剂量学
高能电子线早在20世纪50年代初就用于肿瘤 的放射治疗，在接受放射治疗的病人约有10%ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15% 会用到高能电子线。
高能电子线的能量
加速器产生多档能量的高能电子线，一般为 4 MeV 、6 MeV 、9 MeV 、12 MeV 、 16 MeV 、20 MeV
或 5 MeV 、7 MeV、 10 MeV、 14 MeV、 16 MeV、 19 MeV、 22 MeV
2 中心轴百分深度剂量曲线特性:四个区段： 剂量建成区、高剂量坪区、剂量跌落区和X射线污染区
3 等剂量分布的特点为： 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。
4 电子线治疗的计划设计 (1) 能量的选择:E0 = 3 ×d后 + 2~3MeV (2) 照射野的选择:射野应至少等于或大于靶区横径的1.18
电子束剂量学
Bolus
Combination of electron and photon beams Combination of electron beams Electron-beam arc therapy
Reference conditions
Reporting on Reference conditions
Reporting the treatment
The reporting of treatments must be done in an uniform way, for all patients within each department and in all center
Reporting in three levels
I0 f dm g I g f dm
2
I0 1 g 1 Ig f dm
有效源皮距与能量和射野面积的关系
斜入射对PDD的影响
斜入射增加 dm 的侧向散射，使 dm 向表面移动， 电子束穿透能力减弱 斜入射的影响可用笔形束模型解释
斜入射时中心轴剂量计算
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
It is recommended that the same concepts and definitions used for reporting the treatments should also be used for recording the treatment parameters.
高能电子束剂量学
不规则射野输出剂量的计算， 算；不规则射野输出剂量的计算，仍存在 着一定的问题。 着一定的问题。基于高能电子束的上述特 点而言，电子束治疗主要用于治疗表浅或 点而言，电子束治疗主要用于治疗表浅或 偏心的肿瘤和侵润的淋巴结。 偏心的肿瘤和侵润的淋巴结。 在医用加速器中， 在医用加速器中，加速电子从治疗头 ☺ C C ☺ C C 引出时，束流发散角很小， 引出时，束流发散角很小，基本是单能窄 束，通过改造，例如：用散射箔或电磁场 通过改造，例如： ☺ ☺ C C C C 扫描原理， 扫描原理，将电子束展宽到临床所需要的 最大射野范围，而后，经过Ｘ 最大射野范围，而后，经过Ｘ射线治疗准 ☺ C 直器， 直器，再经电子束限束筒形成治疗用射野 C ☺ C C ☺ ☺ ☺ 。为了进一步改善剂量分布和减轻限束筒 的重量，现代加速器配有射野跟随系统。 的重量，现代加速器配有射野跟随系统。
中心轴百分深度剂量曲线
分四个区： 分四个区：剂量建成区 和X射线污染区 射线污染区 表面剂量Ds>75% 表面剂量Ds>75% Ds>75
☺ C C 剂量跌落区的剂量梯度 G=Rp/(RpG=Rp/(Rp-Rq) 一般在2 0 一般在2.☺ ～2.5之间 C C C ☺ C
高剂量坪区、 高剂量坪区、剂量跌落区
高能电子束剂量学
☺ C C C ☺ ☺ C C C ☺
C
C
☺ ☺ ☺
C ☺
C
C
☺
C
医用加速器所产生的高能电子束由于具 有有限的射程，在临床肿瘤放射治疗中， 有有限的射程，在临床肿瘤放射治疗中，可 以有效地避免对靶区后深部组织的照射， 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。 是高能电子束最重要的剂量学特点。 对于高能电子束，因其易于散射， 对于高能电子束，因其易于散射，皮肤 ☺ C ☺ C C 剂量相对较高， C 剂量相对较高，且随着电子束能量的增加而 增加； 增加；随着电子束限束筒到患者皮肤距离的 增加，射野的剂量均匀性迅速变劣、 C 增加，射野的剂量均匀性迅速变劣☺、半影增 ☺ C C C 宽；百分深度剂量随射野尺寸的变化而变化 ，特别是在射野较小时变化尤为明显；不均 特别是在射野较小时变化尤为明显； ☺ C C ☺ C C 匀组织对百分深度剂量影响显著： 匀组织对百分深度剂量影响显著：拉长源皮 ☺ ☺ ☺ 距照射时， 距照射时，输出剂量不能按平方反比定律计
放射物理学试题
《放射物理学》教学大纲总学时：40 学分：2.5 教学对象：生物医学工程专业一、教学目的和要求肿瘤放射物理学是医学物理学的一个重要分支，是放射肿瘤学的重要基础，它将放射物理的基本概念和原理应用于肿瘤的放射治疗。
主要介绍与临床放射治疗密切相关的放射物理基础知识和基本理论、常用放疗设备、临床剂量学、放射治疗新技术（CRT、IMRT、立体定向等）的物理学原理及技术，探讨提高肿瘤剂量、降低正常组织所受剂量的物理方法和技术手段。
学习这部分内容主要以常用治疗机的特点、外照射剂量学、电子线剂量学、治疗计划设计原理为重点，以临床应用为目的，全面理解、融会贯通、牢固掌握。
二、先修课程核物理导论、核辐射探测三、教学内容和学时分配（一）绪论（1学时）1、教学内容肿瘤放射物理学在肿瘤放疗中的地位和作用；肿瘤放射物理学的研究内容和进展；医学物理工作者可能从事的工作性质；医学物理师需要的知识背景和技能。
2、教学要求熟练掌握：肿瘤放射物理学的研究内容和进展。
掌握：肿瘤放射物理学在肿瘤放疗中的地位和作用。
了解：医学物理工作者可能从事的工作性质；医学物理师需要的知识背景和技能。
（二） 电离辐射与物质的相互作用（2学时）1、教学内容带电粒子与物质的相互作用；X(γ)射线与物质的相互作用。
2、教学要求熟练掌握：电离辐射，碰撞阻止本领，辐射阻止本领；光子与物质相互作用的各种系数，各种相互作用的相对重要性；比较人体骨组织和软组织对临床常用X(γ)射线能量吸收的差别。
掌握：带电粒子与物质相互作用的主要方式；X(γ)射线与物质的相互作用的主要形式，各种相互作用的相对重要性；了解：质量碰撞阻止本领与重带电粒子的能量、电荷数、靶物质的电子密度之间的关系，与电子的能量、物质的电子密度之间的关系；质量辐射阻止本领与带电粒子质量、能量、单位质量物质中的原子数、物质原子的原子序数之间的关系。
原子的光电效应截面、康普顿效应截面、电子对效应截面与光子能量，原子序数之间的关系。
9 电子束射野剂量学
有效源皮距(f)
I0 f + dm + g = f +d Ig m
I0 g = +1 Ig f + dm
2
将电离室放置于水 模体中射野中心轴 上最大剂量点深度 dm. I0限光筒接触水面, 电离室读数 Ig 不同间隙g下测 量的电离室读数
1 f = dm 直线斜率
高能电子束射线质的确定
挡铅对剂量率的影响
使用低熔点铅形成电子束不规则野形状会影响剂 量率，影响程度与不规则野形状大小、电子束能 量和测量深度有关。
固定光筒中剂量率随射野面积变化的情况
1.04 1.02 1 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88 0 5 10 15 6MeV 10MeV 15Mev
MLCi 直线加速器 14×14 光筒
Department of Physics Wuhan University
高能电子束射野剂量学
Xiong Rui
高能电子束剂量学特点
具有有限的射程,可以有效地避免对 靶区后深部组织的照射
皮肤剂量相对较高 主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和浸 润的淋巴结
─ 电子束特性及应用 ─
电子束特性及应用
1.电子束的产生原理 1.电子束的产生原理 2. 电子束的剂量学特性 3 .电子束射线质的确定 .电子束射线质的确定 4.电子束的临床应用 4.电子束的临床应用
cm
mm
─ 电子束特性及应用 ─
照射野
12MeV MLCi 12 MeV 电子束 PDD
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 50 100 150
6 10 14 20 25
源皮距对PDD的影响
当限光筒到表面距离增加时，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。 主要原因: 电子束有效源皮距的影响和电子束的散射特性
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提纲
电子束的产生 电子束射野剂量学 电子束治疗的计划设计 临床应用
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能量的选择
电子束能量：根据靶区深度（电子束有效治疗深度 =1/3~1/4电子束能量）、靶区剂量最小值、危及器官 可接受的耐受剂量等因素综合考虑
剂量跌落： 剂量梯度G=Rp/（Rp-Rq）
X射线污染水平 6~12MeV电子束，0.5%~2.0% 12~20MeV电子束，2.0%~5.0%
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高能电子束剂量学特点
•有限的射程,可有效地避免对靶区后深部组织的照射 •皮肤剂量相对较高 •主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和浸润的淋巴结
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影响因素： ✓ 准直器
7MeV
✓ 限光筒
✓ 空气间隙-低能，小野影响大
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6cm×6cm
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电子束射野的等剂量分布
3cm×3cm
1 2
深度增加
3 4
低值等剂量线外扩
5cm×5cm
高值等剂量线内缩
10cm×10cm
照射野越大
20cm×20cm
同值等剂量曲线越平直
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射野均匀性和半影
deff d Z Z CET
然Hale Waihona Puke 经平方反比定律校正( f d /( f deff ))2
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组织不均匀性校正
小的不均匀性组织会在边缘处 产生剂量热点和冷点。
α是剂量增加和减少的最大位置 间的平均角度
β是组织不均匀性对剂量分布的 影响可被忽略的平均角度
或
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源皮距对PDD的影响
SSD增加 最大剂量深度变深 表面剂量降低 X射线污染略增加 剂量梯度变陡
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电子束的输出剂量
影响因素： ✓ 准直器：Dm ✓ 限光筒 ✓ 空气间隙
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电子束的输出剂量
影响因素： ✓ 准直器 ✓ 限光筒 ✓ 空气间隙
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电子束的输出剂量
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边框式电子束限光筒
限定电子束的照射范 围，形成不同大小的规则 射野；
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提纲
电子束的产生 电子束射野剂量学 电子束治疗的计划设计 临床应用
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中心轴百分深度剂量曲线-PDD
✓ Ds：表面剂量，表面下0.5mm处的剂量，>75%
✓ Dm：最大剂量点剂量 ✓ R100：最大剂量点深度 ✓ Dx： X射线剂量 ✓ R85：有效治疗深度，治疗剂量规定
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照射野的选择
射野大小：确保特定的等剂量曲线完全包围靶区 射野≥1.18*靶区最大横径+0.5~1.0cm
1 2 3 4
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斜入射对PDD的影响
患者治疗部位皮肤表面的弯曲， 摆位条件的限制
致使电子束限光筒的端面不能很 好平行和接触与皮肤表面，引起 空气间隙和形成电子束的斜入射 影响: 1. 增加最大剂量深度dm的侧向散射， 使dm向表面方向前移 2. 穿透能力减弱（80%剂量深度）
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电子束的有效源皮距
电子束输出剂量随 SSD变化可按从这一点到 人体的距离做距离平方反 比修正得到。这点称为有 效源，这个距离称为有效 源皮距。
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电子束的有效源皮距
确定方法：将电离室放置于水模体中射野中心轴dm处，将 限光筒末端至水模表面的空气间隙g调至不同大小（0～ 20cm），得到一组输出量Ig，遵循平方反比定律，有：
通过1/2 R85深度与射野中心轴垂直的平面（B-B截面） 为用于定义和描述电子束照射野均匀性、平坦度和半影 的特定平面。
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射野均匀性和半影
✓ 射野均匀性用均匀性指数U90/50表示，数值上等于特定 平面内，90%与50%等剂量分布所包含的面积之比。
对10cm × 10cm以上的射野，U90/50 >0.7，热点a的面积的直径 <2cm
散射箔 ➢ 单散射箔系统
边缘剂量不足
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封闭式电子束限光筒
形成治疗用规则射野 筒壁增加散射电子，弥补射野边缘剂量的不足
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展宽电子束
经加速和偏转后引出的电子束 束流发散角很小，可认为是单能 窄束，必须展宽才能用于治疗。 常用展宽的方法：
散射箔 ➢ 单散射箔系统 ➢ 双散射箔系统
高能电子束剂量学
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提纲
电子束的产生 电子束射野剂量学 电子束治疗的计划设计 临床应用
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加速器基本结构示意图
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直线加速器的电子束模式
初级准直器 散射箔 电离室 MLC 初级准直器
次级准直器
限光筒
靶 均整器
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展宽电子束
经加速和偏转后引出的电子束 束流发散角很小，可认为是单能 窄束，必须展宽才能用于治疗。 常用展宽的方法：
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能量对PDD的影响
射线能量的↗ 表面剂量↗ 高剂量坪区←→ 剂量梯度↘ X射线污染↗
临床上应用的高能电子 束，能量在4~25MeV
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照射野大小对PDD的影响
照射野越小，中心轴百分深度剂量随深度增加而减少
高能、小野， PDD变化大
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源皮距对PDD的影响
SSD增加 最大剂量深度变深 表面剂量降低 X射线污染略增加 剂量梯度变陡
P245
相对深度=实际深 度/射程
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组织不均匀性校正
等效厚度系数法（coefficient of equivalent thickness, CET） 假设某不均匀组织（肺、骨、气腔等）的厚度为Z，它对电 子束的吸收的等效水厚度为Z×CET。计算位于厚度Z的不均匀
组织后的某一点深度为d处的剂量，则该点的等效深度deff为
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PDD畸 变
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斜入射对PDD的影响
1. 侧向散射效应
笔形束模型 宽束电子≈许多笔形束组成 表浅深度剂量增加 深部剂量减少
2. 扩散作用
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斜入射时中心轴剂量计算
中心轴深度d处的剂量
D( f
g,d)
D0( f , d )
f
f d gd
2
OF
(
,
d
)
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值（如85%Dm）处的深度 ✓ R50：半峰值深度,50%Dm处的深度
✓ Rp：电子束的射程——定义为入射电子沿其入射方向从入射物质表面到
电子被物质吸收的最大直线距离。E越高, RP越大。
✓ Rq：PDD上，过剂量跌落最陡点的切线与Dm水平线交点的深度
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中心轴百分深度剂量曲线
剂量建成区、高剂量坪区、剂量跌落区和X射线污染区