X射线剂量学

二、X（r）线射野剂量学
6、处方剂量计算
1）处方剂量：确认的射野安排，欲达到一定的靶区

（或肿瘤）剂量DT ，换算到标准体模内每个使用射野 的射野中心轴上最大剂量点处的剂量Dm ，单位为cGy.
二、X（r）线射野剂量学

2）加速器剂量率标定： 当使用射野的最大剂量点处的剂量Dm(如使用直线加 速 器 ) 或 剂 量 率 （ 如 钴 -60 治 疗 机 ） 是 以 参 考 射 野 10×10cm的剂量Dm或剂量率标定。 对 加 速 器 ， 一 般 在 SSD 或 SAD 处 ， 标 定 1cGy=1MU ，MU为加速器剂量仪上的监测跳数。对钴 -60治疗机，认为剂量率稳定，处方剂量通过SSD或 SAD处的剂量率表示表示成时间，单位为s。

TMR ( d , FSZ
d
) TPR ( d , FSZ
d
)
Dd


Dd

D dm
Dm
二、X（r）线射野剂量学
1） 组织体模比和组织最大剂量比图例：
水面 水面
d
d0
二、X（r）线射野剂量学

2）组织最大剂量比与百分深度剂量的关系
S p ( FSZ m ) *( ) S p ( FSZ d )

例1：能量为8MV的X射线，加速器剂量仪在
SSD=100cm，dm=2cm处，10cm×10cm射野，校准为 1MU=1cGy,若一个患者的肿瘤深度d =10cm，用15 cm×15cm射野， SSD=100cm，求每次肿瘤剂量给 200cGy时的处方剂量Dm？若SSD=120cm,（其他条件 不变）求Dm ？ （PDD(d,15cm*15cm)=72.65,Sc(15*15)=1.025,Sp(15*15) =1.011）
二、X（r）线射野剂量学

7、楔形因子：
楔形因子（Fw ）定义为加和不加楔形板时射野中心轴 上某一点剂量率之比：
Fw D
dw d
D

楔形板不仅改变了平野的剂量分布，也使射野的输出 剂量率减少
PDD D
d 0
100 %
Dd
二、X（r）线射野剂量学
百分深度量示意图：
d
d0
二、X（r）线射野剂量学
百分深度量图例：
二、X（r）线射野剂量学
建成效应： 从表面到最大剂量深度区域称为剂量建成区域， 此区域内，剂量随深度的增加而增加，高能射线一般 都有建成区域存在 。 影响建成区剂量因素： 1、David EM. Dose behind various immobilization and beam-modifying devices. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1995, 32(3):1193-1197 2、Doracy PF, John J, Napoli BSEE, et al. Effects of beam modifiers and immobilization devices on the dose in the build-up region. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1994, 30(1):211-219

二、X（r）线射野剂量学

例2：对于钴－60（SSD=80cm)，一个患者的肿瘤深度 d =8cm，用15cm×15cm射野， SSD=100cm，10cm ×10cm射野求每次肿瘤剂量给200cGy时的在d=0.5cm 处的剂量率为130cGy/min(SSD=80cm处），给予肿瘤 剂量为200cGy，求处方剂量Dm？ （PDD(8,15cm*15cm,SSD=100cm)=68.7% Sc(12*12)=1.012, Sp(15*15)=1.014
一：核物理的基本知识 二：X（r）线射野剂量学 三：近距离治疗 四：三维物理和治疗计划
一、核物理的基本知识
1、原子的基本结构：
一、核物理的基本知识
2、放射性 1）原子核衰变：
a) α衰变： b） β衰变： c） γ跃迁：
2）放射性衰变公式：
N N e 0
t
一、核物理的基本知识
3、电离辐射与物质的相互作用
S 2 ab a b
二、X（r）线射野剂量学
3）不同源皮距的修正：
PDD ( d 1 , f 2 , A 0 ) f d m 2 f d PDD ( d 1 , f 1 , A 0 ) 2 f d 1 f d m 1
二、X（r）线射野剂量学
式中SCD为校准测量时源到电离室中心的距离，如果测 量是在标称源皮距处进行，则SSD因子=1
SCD SSD d
2
SSD 因子
M
二、X（r）线射野剂量学

4）等中心照射：
一般用TMR值，如果加速器测量仍按上述方法校准， 则SAD技术的处方剂量Dm由下式计算：

总散射校正因子（ＳC,P）：准直器和模体的散 射线造成的总散射校正因子。 Sp（FSZ）＝ＳC,P /OUF=ＳC,P / Sc
二、X（r）线射野剂量学
5、射野平坦度和对称性：
描述射野剂量分布特性的一个重要指标 1）射野平坦度：在等中心处（位于10cm 模体深度下） 或标称源皮距下10cm的模体深度出，最大射野L的80% 宽度内最大、最小剂量偏离中心轴剂量的百分数m。 射野平坦度应好于3%。 2）射野对称性：取偏离中心轴对称两点的剂量率的差值 与中心轴上剂量率的比值的百分数称为射野的对称性。 其大小应不超过3%，
二、X（r）线射野剂量学
3、对百分深度剂量的影响：
1）百分深度剂量随射线能量变化； 2） 射野面积和形状对百分深度剂量影响 3） 源皮距对百分深度剂量的影响：
二、X（r）线射野剂量学
1）百分深度剂量随射线能量变化
二、X（r）线射野剂量学
2）面积/周长比法：
设矩形野的长、宽分别为a,b；方形野的边长为s， 根据面积/周长比相同的方法有：
二、X（r）线射野剂量学

加速器剂量计算公式：
D PDD S
p t 0
Dm
( FSZ ) OUF ( FSZ
) ( SSD 因子 )
二、X（r）线射野剂量学
3）等距离（SSD）照射（通常SSD=100cm）：


当标定的刻度为1MU=1cGy时，有靶区剂量DT 计算处 方剂量Dm ，单位为MU，式中FSZ为表面射野大小， FSZ 0为等中心处的射野大小，二者的关系为 FSZ =FSZ 0（SAD/SSD）， 如果射野输出因子OUF在SAD测量，同时，SSD=SAD 时，则式中的FSZ =FSZ 0。SSD因子则表示为
X（γ）射线与物质相互作用的主要过程：： a）光电效应， b）康普顿散射， c）电子对效应
一、核物理的基本知识

1
一、核物理的基本知识


X（γ ）射线与物质相互作用的特点：
1） X（γ ）光子不能直接引起物质原子电离或激发，而是首先把 能量传递给带电粒子；

2） X（γ ）光子与物质的一次相互作用可以损失起能量的全部或 很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能 量； 3） X（γ ）光子束入射到物体时，其强度岁穿透物质厚度近似呈 指数衰减，而带电粒子有确定的射程，射程之外观察不到带电粒 子。
二、X（r）线射野剂量学

组织的替代材料（tissue substitutes）: 实际测量中常用的是水模体。此外还有有机玻璃和聚 苯乙烯。

二、X（r）线射野剂量学

1）对于中高能X射线来说，对水的等效厚度为：
T 水 ＝ T 模体 模体 （

Z A
) 模体 （
Z A
） 水

一、核物理的基本知识
临床上相同质量厚度的三种组织对X（γ）射线不同的 能量吸收差别。
1）对于60--150 kev低能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的高得多。 2）对于150--250 kev低能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的高。 3）对于钴-60γ射线和2—22 Mv高能X射线，单位厚度的骨的吸收仍 然比肌肉和脂肪的高 4）对于22--25 MV的高能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的稍高。
二、X（r）线射野剂量学

1）照射量： X ＝ dQ / dm 2）吸收剂量： 3）比释动能
D d


dm
k
dE
tr
dm

4）电子平衡条件
二、X（r）线射野剂量学
2、百分深度剂量（PDD）：
1）定义： 射野中心轴上某一深度d处的吸收剂量率Dd 与参考 点深度d0处剂量率Dd0的百分比
一、核物理的基本知识


带电粒子与物质的相互作用方式包括：
1） 与核外电子发生非弹性碰撞(释放释放出特征X射 线或俄歇电子 ）； 2）与原子核发生非弹性碰撞（轫致辐射）； 3）与原子核发生弹性碰撞； 4）与原子核发生核放应。
二、X（r）线射野剂量学
1、几个基本概念：
1）源皮距（SSD）：放射源到模体表面照射野中心的距离 2）源轴距（SAD）：放射源到机架旋转轴或机器等中 心的距离 3）源瘤距 （STD）：放射源沿射野中心到肿瘤内所考 虑的点的距离 4)参考点：一般以射野中心轴上某一深度点为剂量计算 和测量的参考点
2
f d TMR ( d , FSZ d ) PDD ( d , FSZ , f ) * f d m

其中：f=SSD, FSZd=FSZ*(f+d)/f, FSZm=FSZ*(f+dm)/f
二、X（r）线射野剂量学
4、射野输出因子和模体散射因子 1）射野输出因子定义（Sc）：
二、X（r）线射野剂量学
二、X（r）线射野剂量学
二、X（r）线射野剂量学

光子束照射野均匀性范围的确定
二、X（r）线射野剂量学
二、X（r）线射野剂量学
二、X（r）线射野剂量学


半影：
1）几何半影：源具有一定的尺寸，被准直器限束后，射野边缘的 点分别受到面积不等的源的照射，产生由高到低的剂量渐变分布； 2)穿射半影：即使是点状源，由于准直器端面与边缘射线不平行， 使射线穿透厚度不同，也造成剂量渐变分布； 3）散射半影：由于在射野边缘，组织中的散射线小于其他点的散 射线的贡献，射野边缘离射野中心轴越远，散射线剂量越少。散 射半影无法消除。以上统称为物理半影。
Dm DT TMR ( d , FSZ
d
) S p ( FSZ ) OUF ( FSZ
0
) ( SAD 因子 )
二、X（r）线射野剂量学

式中SAD因子定义为：（其中，SCD为源到电 离室中心的距离）
SCD SAD
2
SAD 因子
二、X（r）线射野剂量学
T 水＝ T 模体 模体 ( Z 模体 , 有效 / Z 水，有效 ）
二、X（r）线射野剂量学

4）对于电子束，模体材料通过以下公式等效：
T 模体 ＝ T 水 ( 表 / 模体 ) ( C 模体 )

如AAPM TG25号报告中给出了在18MeV电子束下1cm有机玻璃约相 当于1.115cm水。
2
F

两百分深度剂量比，称为F因子。F为源皮距，dm为最大百分深度 剂量处的源距。D为某点的源距。 对于低能X射线，一般用 (F+1)/2代替F因子。近似将一种源皮距 的百分深度剂量换算为另一种源皮距的百分深度剂量。
二、X（r）线射野剂量学
3、组织体模比和组织最大剂量比：
定义：模体中射野中心轴上任意一点的剂量率与空间 同一点模体中射野中心轴上参考深度(t0) 处同一射野的 剂量率之比
射野在空气中的输出剂量率与参考射野（一般为 10cm*10cm）在空气中的输出剂量率之比。此处定 义的射野输出因子就是准直器散射因子Sc 2）模体散射因子（Sp）定义： 射野在模体内参考点（一般在最大剂量点）深度处 的剂量率与准直器开口不变时参考射野 （10cm*10cm）在同一深度处剂量率之比。
二、X（r）线射野剂量学
如1cm有机玻璃相当于1.148cm的水。
二、X（r）线射野剂量学

2）对于低能X射线，光来自百度文库效应占主要，两种材料的等效公式如下： 其中，Z为有效原子序数。如1cm有机玻璃相当于0.79cm的水
T 水 ＝ T 模体 模体 ( Z 模体 , 有效 / Z 水，有效 ）
3

3）对于高能X射线，电子对效应占主要，两种模体等效公式如下： 如1cm有机玻璃相当于1.05cm水