7、近距离照射剂量学

和
Mb
Fb fb
，如果正侧位胶片的几何条件
相同，则两式相等。
二、立体—平移技术 该技术的要点是，摄取的两个影像片为同一 方向，只是中心之间相距一定距离如20cm或更 多，它可通过平移患者或x射线管实现。
按照相似三角形原理， 可得到：
F z0 y1 y2 Sz0 zF F z0 y1 y2 SF
对于均匀圆柱形线源，其源外任一点P(r，θ) 的剂量率表示为：
D(r , ) S K [G(r , ) / G(r0 , 0 )]g (r ) F (r , )
SK：空气比释动能强度或参考空气比释动能率； Λ：剂量率常敷； G(r，θ)：几何因子； g(r)：径向剂量函数； F(r，θ)：各向异性函数。
临床实践中应用高剂量率方法，应该特别注意 两点： ①利用几何因素，充分拉开放射源与正常组织 之间的距离，或附加屏蔽物以降低正常组织的 受量； ②如果可能，应增加分次数，降低分次剂量。
第三节 放射源周围的剂量分布 近距离照射所使用的放射源 点状源和线源 籽粒(seed)源
剂量分布显示不同的特点 放射源形状的差异 ＋ 放射源强度的表示方法变化
对其他部位肿瘤的治疗，尤其是高剂量率照射 可能引起的远期损伤，仍有许多问题需进一步 研究和探讨．
分次照射方式中的剂量水平选择：
(分次剂量和总剂量)
采用线性二次（LQ）模型的计算方法。 注意：肿瘤组织和晚反应正常组织对分次剂量 有不同的生物效应。
60 Gy / 120 h
肿瘤控制效应
保持 正常 组织 晚期 效应 不变
平方反比定律
点源 遵循平方反比规律。
线源 近源处，剂量衰减要 大于按平方反比规律的衰 减。当源－电离室距离增 加且大于线源长度的2倍以 上时，按平方反比规律衰 减。
源周围组织对剂量分布的影响
吸收和散射 距离较近时，原射线在 水中的衰减基本被散射 线的贡献所补偿，其结 果是在同一位臵，水中 与空气中的照射量几乎 相等。
D(r0 , 0 ) / S K
这一数值是绝对剂量率数值，考虑了放射源的 几何结构、滤过、自吸收及在水中的散射影响。
r 2 几何因子G(r，θ)： G (r , ) 仅涉及放射源特定的活 L r sin 性分布，并不涉及源周
点源 线源
围介质的吸收和散射。
fa和fb分别为正、侧位拍片时源（即靶焦点） 到等中心的距离； Fa和Fb分别为源到两胶片的距离 P点投影坐标
x ', y ', z '
根据几何学原理:
fa z x x' Fa
fb x z z' Fb
两式相互代入，则 f a Fb z ' fb x x' Fa Fb x ' z '
一、正交技术
也称为等中心照像技术
在模拟机条件下，采用等中心方法，拍摄两 张互相垂直的影像片，其中心一般选择在放 射源分布的几何中心。
患者仰卧时 左右 上下 前后 x y z
(x,y,z) f F (x,y,0) (x’,y’,z’)
z’=F-f
设等中心位臵为坐标系的原点
P点为一点源或线源的一端点 （x，y，z）
20%
近放射源处的 剂量随距离变 化要比远源处 大得多。 1～2cm 剂量 变化为4倍 3 ～ 4cm 剂 量 变化为1.8倍 靶区内剂量相 差很大。
6% 3.3%
近距离照射剂量学系统
欲在治疗体积内获得适宜的剂量分布，要求 必须遵循的一系列放射源分布的规则。 建立和发展了曼切斯特系统(Manchester System)、巴黎系统(Paris System)等。 系统规定了放射源的类型、强度、应用的方法和 几何设臵，剂量表示和计算的方法。
宫颈管 内为串接的镭-226放射源，强度约 为53-88mgRa。 阴道容器 为平的或弯曲的源盒，总强度约 为60～80mgRa。 典型的治疗模式 共照射2-3次，间隔约3周， 每次治疗时间27～30h。经改进，使用更高强度 的放射源，每次治疗时间缩短为10-18h。
三种方法可以相互补充，根据临床的实际情 况，择优使用。
第五节 腔内照射剂量学
妇科宫颈癌的治疗（疗效显著）
腔内照射宫颈癌的范围应包括宫颈、宫体及宫 旁组织，而盆壁两侧用外照射。 宫颈癌腔内照射方法 采用两组放射源施源器：一是直接植入宫腔 内，称为宫腔管；另一是植入阴道内，紧贴在 宫颈部，称为阴道容器。
二、剂量率效应 目前国内，传统的低剂量率治疗已基本被高剂量 率治疗所取代。(国外情况不完全如此) 低剂量率照射 0.4～2Gy/h (参考点) 中剂量率照射 高剂量率照射 >12Gy/h (参考点)
高剂量率治疗的优点：治疗时间短，几分钟至 十几分钟即可完成一次治疗。
（1）可减轻患者行动上的不便，甚至不住院亦 可接受治疗； （2）施源器在短时间内固定方便，在治疗过程 中易于防止其几何位臵的改变； （3）可有效地减少医护人员可能受到的照射； （4）相同的投入，可治疗更多的患者，特别适 合于有些单位投入不足，而又面对众多患者急需 治疗的实际情况。
放射源周围剂量分布的计算，必须从传统的方 法向新的方法过渡，以适应治疗的需要和提高 计算精度。
一、放射源周围剂量分布的特点
（1）放射源形状对剂量分布的影响 受到放射源形状的限制，对于相同核素的 点源和线源，其周围的剂量变化，在邻近放 射源处的情况会有所不同。 下图给出相同强度1mgRa的镭—226核素，用 1.0mmPt虑过，点源和线源（1.5cm活性长度） 沿径向不同距离时的照射量率变化曲线。
腔内照射 组织间插植照射 照射方式 管内照射 表面施源器照射
与外照射相比，有其独特的剂量学特点，在临床应用 中要给予特别的考虑。
第一节 近距离照射剂量学基本特点
一、平方反比定律
最基本最重要的特点
放射源周围的剂量分布是按照与放射源之间距离 的平方而下降。 是影响放射源周围剂量分布的主要因素。
80%
各向异性函数F(r，θ)：用以修正放射源周围介 质的吸收和散射效应，表达式为：
F (r , ) D r , G r , 0 D r , 0 G r ,
它表示放射源周围，剂量在不同方向随角度变化的分布特点。
第四节
放射源的定位技术
为什么要定位？（是计算剂量分布的前提） 如何定位？（采用x射线照像技术） 采用x射线照像技术的步骤： 1、根据临床要求，按照特定的剂量学系统的布 源规则，确定放射源的几何排列，并按规则将 施源器或源导管插植入靶区。 2、放入假源，经x射线照像后，得到模拟实际 照射时源在靶区内的几何排列。 3、根据源的几何位臵，计算剂量分布，选择最 佳方案后换以真源实施照射。
为防止高剂量率治疗可能引起的治疗增益比的 下降，当前主要有两种方式： 改 变 治 疗 模 式 。 如 利 用 脉 冲 式 剂 量 率 治 疗 (pulsed dose rate，PDR) 采用分次大剂量治疗。 其作用都是使其生物效应能等效于经典低剂量率 连续照射的生物效应。
脉冲式剂量率治疗方式
fb Fa x ' f a z z' Fa Fb x ' z '
同理可分别求出相对正位或侧位片P点的坐标y： f a Fb z ' fb y y 'a Fa Fb x ' z '
或：
f a Fb x ' f a y y 'a Fa Fb x ' z '
如果
f a fb , Fa Fb
一、腔内照射的经典方法 从治疗方式和施源器的不同物理特点(包括 源的强度、几何分布和剂量计算方法等)，腔内 照射的经典方法基本分为三大剂量学系统: 斯德哥尔摩系统(Stockholm system) 巴黎系统(Paris system)
曼彻斯特系统(Manchester system)。
斯德哥尔摩系统的特点: 使用较高强度的放射 源，分次照射。
上式中各参数的详细说明：
参考点P(r0，θ0)：选择在放射源中垂线上、极 坐标值为r0=1 cm，θ0=π／2的点。此选择与 近距离照射中通常将距放射源1 cm处作为剂 量参考点相一致。 空气比释动能强度SK或参考空气比释动能率： 放射源中垂线上、校准距离为1m、空气中的 比释动能能率。
剂量率常数Λ：在水中沿放射源中垂线、并距 放射源1cm处、每单位空气比释动能强度的剂 量率，计算方法为：
肿wk.baidu.com放射物理学
程品晶 （cheng-pj@usc.edu.cn) 核科学技术学院
第七章 近距离照射剂量学
近距离照射
定义： 将封装好的放射源，通过施源器或输源导管直 接植入患者的肿瘤部位进行照射。 基本特征： 放射源贴近肿瘤组织，使其可得到有效的
杀伤剂量；而邻近正常组织，受量较低。（很少单独使用）
放射源位臵重建： 利用胶片（误差较大） 放射治疗模拟机（较为准确） 等中心几何精度高
误差主要来源： 影像片源投影位臵数据的准确测量； （自动重建，结果比对） 拍摄影像片时患者体位的运动。 （保持平静浅呼吸）
如支气管管内照射，乳腺癌插植照
射
三种方法比较： 正交影像技术的精度要好于后两种方法。 变角和立体—平移技术的影像质量往往好于 前一种方法中的侧位影像。如侧位骨盆像中， 由于骨骼的影响，分辨源的位臵比较困难。
y1 y2 2 y y1 y2 SF F z0
同理也可计算x坐标。
四、放射源定位技术的误差分析
近距离照射剂量学最基本的特点之一是， 放射源周围剂量分布的高梯度变化。这意味着 放射源位臵计算的微小误差，都会带来很大的 剂量计算的误差。 例如，4cm长的两个线源，间隔1cm排列， 2mm的位臵误差，会造成两线源之间的剂量计 算值，约20％的偏差。
以上各式可以得到简化。
则
如果P点非常接近于等中心，则 x ', y ' 和 z ' 在胶片上的位移远小于焦点到等中心和胶 片到放射源的距离，可直接用胶片的影像 放大系数 M ，近似确定P点各坐标的值，即：
x
x' Ma
z' z Mb
y 'a y Ma
或
y 'b y Mb
式中
Ma
Fa fa
距离较大时，原射线的 组织衰减逐渐要大于散 射线的贡献。
后装技术所用源周围的剂量分布特点 一般为点源或微型线源 按特定方式组合和排列 步进源 在不同驻留 位臵停留一 定时间，以 模拟治疗所 需长度的线 源。
三、放射源周围剂量分布计算的推荐方法
AAPM：推荐 特点：计算放射源周围剂量分布公式中，所引 用的每一参数，或是以直接测量的实验数据为 基础，或针对特定型号的放射源，并考虑其几 何结构计算得来。
计算P点的放大倍数 F z0 y1 y2 SF Mp S F z0 可以计算x和y相对于每 张胶片原点的位移。
三、立体变角技术 利用等中心方式。 机 架左 右 旋 转 20o － 40o ，拍摄两张影像片。 P点相对于原点O的y 坐标，可以按过P点在 两张胶片上的平均位移 计算：
高剂量率治疗的不足之处：
按照放射生物学原理，肿瘤组织和晚反应正常 组织的生物效应对剂量率的响应不同。 对一给定的总剂量水平，剂量率增加，正常组 织晚期效应的增加幅度要大于肿瘤控制率的增 加；剂量率降低，正常组织晚期效应的减弱幅 度也要大于肿瘤控制率的减少。 治疗增益比(肿瘤控制率与正常组织并发症发生 率之比)随剂量率的增加而减少。
为达到相同的生物效应，需具备： ①治疗总剂量相同； ②剂量率相同，0.5Gy/h（经典低剂量率方式）； ③脉冲宽度，10min或更长(治疗时剂量率<3Gy/h)。
分次照射方式（分次剂量多为5Gy左右） 较为成功的应用：妇科宫颈癌腔内照射
成功的因素： （1）宫颈癌低剂量率腔内照射，已积累了丰富 的临床经验和资料，便于比较； （2）解剖部位的独有特点，即宫颈部位的辐射 耐受剂量高和正常组织如直肠和膀胱距放射源 相对较远。
径向剂量函数g(r)：用于修正沿放射源的横轴 方向，介质的吸收和散射效应，表达式为：
g ( r ) D r , 0 G r0 , 0 D r0 , 0 G r , 0
仅适用于放射源的横轴方向。它描述的是，在介质中由于吸收和 散射所引起的剂量跌落，因此它包括了放射源外壳的滤过影响。