电子线治疗剂量学

电子线治疗剂量学

应用高能电子线进行肿瘤放射治疗始于20世纪50年代，当时电子线的产生主要源于电子感应加速器，20世纪70年代以后，由于电子直线加速器的发展，使得该项技术在临床得以普及应用。现在高能加速器可以提供多种能量电子线照射。电子线主要用于治疗皮肤表面和深度小于5cm的表浅病变，也可用于肿瘤手术中放射治疗。

第一节电子线的能量表述方式

电子线照射介质时，由于是带电粒子，很容易通过库仑力与物质发生相互作用，作用的主要方式有：与核外电子发生非弹性碰撞；与原子核发生非弹性碰撞；与原子核及核外电子发生

弹性碰撞。加速器产生的高能电子线，在电子引出窗以前，能谱较窄，近似可看作是单能。电子线引出后，它的能谱随着射线束经过散射箔、监测电离室、空气等介质，到达体模表面和进入体模后逐渐展宽，如图6-1所示。在不同位置电子线能量有很大差别。在临床实践中，体模表面和体模中特定深度处的能量有实际意义。确定电子线能量的方法有3种：核反应阈值法、电子射程法和切伦科夫辐射阈值法，以电子射程法最为快捷实用，但其精确性受许多因素影响，其中最主要的因素是测量时所用的电离室的直径和照射野的大小，一般情况下要用很小直径的柱形空腔电离室，照射野的直径要大于电子线的实际射程。

、

最可几能量（most probable energy）

一体模表面最可几能量(E p）0指体模表面照射野内电子最大可几能量，即照射野内电子能量高斯分布峰值所对应的电子能量，它和电子射程R p直接对应：

(E p)0=C1+C2+R p+C3·R p 2（式1）

式中R p为电子射程（图6-2），定义为深度剂量曲线下降部分梯度最大点的切线，与韧致辐射部分外推延长线交点处的深度（cm）。系数C1=0.22MeV, C2=1.98MeV·cm-1和C3=0.0025MeV·cm-1。

平均能量（mean energy）

、

二体模表面的平均能量E0，表示电子线穿射介质的能力，是确定体模中不同深度处电子线平均能量的重要参数，它与半峰值剂量深度R50（cm）的关系为：

E0=C4·R50（式2）

式中系数C 4=2.33MeV ·cm -1

.R 50可根据百分深度剂量曲线得到，为了克服射野对R 50的影响，测量时应采用15cm ×15cm 射野或更大。由于式2只适用于固定源到电离室距离（SCD=100cm ）测量条件，若采用固定源到体模表面距离（SSD=100cm ）测量，式2改为：

E 0=0.656+2.059 R 50，d +0.022 (R 50，d )2 （式3） 三

、 深度能量 电子线进入体模后，能量随深度发生变化。在深度z 处的电子线平均能量可近似表示：

E z = E 0·(1-z/ R p ) (式4)

该式仅对能量E 0小于10MeV 或高能电子线的表浅深度有效，其他情况需要蒙特卡罗（Monto Carlo ）方法计算。在水中或软组织中，高能电子线的能量基本是按2MeV/cm 速度递减。

第二节 电子线的剂量分布特征

一

、

百分深度剂量曲线 ）

一（ 射线中心轴深度剂量分布 电子线中心轴百分深度剂量的定义与X 射线相同。图6-2给出了体模内电子线中心轴百分深度剂量的分布及相关参数。图中：D s 为入射或表面剂量，以体模表面下0.5mm 处的剂量表示；D max 为最大剂量点剂量；R max 为最大剂量点深度；D x 为电子线中X 线剂量；R t 为有效治疗深度，指治疗剂量规定值90％（或85％）处的深度；Ｒ50为半峰值深度（HVD ）；R p 为电子线的射程；R q 为深度剂量曲线上，过剂量跌落最陡处的切线与D max 水平线交点的深度。

高能电子线的百分深度剂量分布分为四个部分：

1. 剂量建成区 从表面到最大剂量深度（R max ）的区域，区宽随射线能量增加而增宽。相比于高能X 线，高能电子线的表面剂量高，剂量建成效应不明显。

2. 高剂量坪区 从R max 深度到R 90(或R 85)深度，又称治疗区。随着深度的增加，百分深度剂量在很短距离达到最大值，形成相对均匀分布的高剂量坪区，剂量变化梯度较小，射线能量越高，高剂量坪区越宽。

3. 剂量跌落区 R 90(或R 85)深度以下剂量将急剧下降，称之。用剂量梯度G 来度量剂量跌落，定义为G=R p /(R p -R q ),G 值一般在2-2.5。电子线能量越高，剂量跌落越快，G 越大。

4. X 线污染区 最大射程R p 之后，仅存电子线在经过散射箔、监测电离室、X 射线准直器和电子限光筒时，与之相互作用产生的X 射线，形成剂量深度曲线后部有一条拖的很长的尾巴。

）

二（ 等剂量曲线

由于电子线易于散射，造成电子线等剂量曲线分布的低值等剂量曲线随深度增加向外扩张，而高值曲线向内侧收缩，照射野小、能量高时特别明显（图3）。这是因为随着深度的增加，电子线能量降低，侧向散射几率增加使得低值等剂量曲线向外扩张；另一方面侧向散射电子的射程有限，随着深度增加，它对中间部位的高值等剂量曲线的剂量减小，使得高值等剂量曲线向内侧收缩。除能量和照射野大小外，限光筒的端面与病人皮肤之间的距离，病人体表的弯曲程度，电子线的入射方向等也会影响电子线的等剂量分布曲线的形状。对于不同类型或不同散射箔、限束系统得治疗机更是不同。

影响电子线深度剂量分布的因素

、

二

1.电子线能量中心轴深度剂量曲线的各个区随电子线能量的变化呈现不同的

特点。当能量增加时，表面剂量增加；高剂量坪区增宽；剂量梯度减小；X射线污染增加。如图4所示。这是由于能量较低时，电子受库仑力的作用，以较大的角度散射，偏离原入射方向，并在较短的距离完成剂量建成。

2.照射野照射野较小时，部分电子被散射出照射野，中心轴深度剂量随深度增

加迅速减小。当照射野增大时，最初中心轴由于散射损失的电子被逐渐增加的射野周边散射电子予以补偿，深度剂量明显增加，一旦侧向散射平衡建立后，中心轴深度剂量曲线不在随照射野的增加而变化。通常，当照射野的直径大于电子线射程的1/2时，中心轴深度剂量随照射野增大而变化极微。

3.由于电子线易于散射的特性，为保持电子线的剂量分布特点，电子限光筒的端

面与皮肤表面仅留5cm左右的间隙，当限光筒至皮肤表面的距离，即源皮距增加时，如电子线皮肤全身照射，百分深度剂量曲线的变化规律是：表面剂量降低，最大剂量深度变深，剂量梯度变陡，X射线污染增加，且高能电子线较低能电子线明显。

电子线源点的确定

、

三