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临床处方剂量计算简介 1 处方剂量在确定的肿瘤深度 射野尺寸 照射方法及技术的条件下 要想获得一定的靶区 或肿瘤 剂量DT 那麽 对应于加速器上的剂量仪应给出的MU数值 即机器跳数 对钴 60而言 其处方剂量单位 以秒 S 表示 2 在没有治疗计划系统或不使用治疗计划系统的条件下 对于规则野和简单的不规则野 通过对一维的点剂量计算获得机器的开机量 处方剂量 3 对点剂量计算获得的处方剂量基于 通常把人体看成一个完全均匀的整体 基本不做曲面的校正和剂量分布的计算 必要时 可作骨 肺等非均匀组织的校正 4 医生的处方剂量的计算是建立在在特定的辐射条件下 水模体中校准点处吸收剂量的测量和在水模体中参考点处对加速器的刻度的基础上进行的 5 吸收剂量测量放疗中吸收剂量的测算是临床辐射剂量学的一项重要内容 首先要根据国际原子能结构 IAEA 第277号技术报告 97年版 高能光子和电子束吸收剂量的测定 对用户自己使用的加速器或钴 60治疗机进行吸收剂量的测量 6 校准高能电离辐射吸收剂量的步骤 7 国际标准国家标准 1 次级标准 2 现场测量仪器剂量计 包括电离室 校准的方框图 8 电离室型剂量计检定的改制 中华放射医学与防护杂志 2004年24卷第4期 治疗水平电离室型剂量计的检定与改制 中华放射肿瘤学杂志 2005年14卷第5期 9 AAPMTG 51临床参考剂量学的特点及应用 现代测量与实验室管理 2004年12卷6期 Page15 20 10 根据IAEATRS 277报告 第一步要确定电离室的空气吸收剂量因子ND 而ND的值是通过电离室剂量计的照射量校准因子Nx或空气比释动能校准因子NK及电离室的其它有关参数来确定的 第二步有了ND的值 再来测算水中的吸收剂量 11 第一步 确定ND值1 剂量计的照射量因子Nx Nx X M C kg div 式中 X为照射量的标准值 单位是C kg 当用伦琴R做照射量单位时 1R 2 58 10 4C kg M是剂量计的显示值 单位一般以剂量计的读数div表示 12 2 剂量计的空气比释动能校准因子NK NK K M J kg div 式中 K为空气比释动能的标准值 单位是Gy M是剂量计的显示值 单位一般以剂量计的读数div表示 13 3 以照射量校准因子NX计算ND时 计算公式为 ND NX W e Katt Km式中 ND是电离室空腔的空气吸收剂量因子 W e是在空气中形成一个电子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的修正 14 常用的电离室km与katt值及其乘积电离室型号kmkattkm kattNE0 2cm325150 9800 9880 968NE0 2cm32515 30 9910 9870 978NE0 2cm325770 9940 9870 981NE0 6cm32505 A0 9710 9970 962 1967 1974 NE0 6cm32505 3 3A0 9910 9900 981 1971 1979 NE0 6cm32505 3 3B0 9740 9910 965 1974 现在 NE0 6cm32571 带保护极0 9940 9900 985NE0 6cm32581 PMMA帽0 9750 9900 966PTW0 6cm323333 3mm帽0 9820 9930 975PTW0 6cm323333 4 6mm帽0 9820 9900 972 待续 15 续表电离室型号kmkattkm kattPTW0 3cm3标准型 M233320 9820 9930 975PTW0 3cm3防水型 M23336410 9820 9920 974VICTOREEN0 6cm330 3510 9820 9930 975CAPINTEC0 60cm3FARMER型0 9930 9900 983 PMMA帽 CAPINTEC0 60cm3 AAPM0 9890 9890 978T6C 0 60 60cm3 PMMA帽0 9940 9900 984RT1010 60cm3 有机玻璃帽0 9900 9900 980 16 4 以空气比释动能校准因子NK计算ND时 其计算公式为 ND NK 1 g Katt Km式中 NK为剂量计的空气比释动能校准因子 g为电离辐射产生的次极电子消耗于韧致辐射的能量占其初始能量总和的份额 17 空气比释动能与吸收剂量的区别不带电粒子与物质相互作用 产生带电粒子和其它次级不带电电离粒子而损失能量 这是第一步 第二步是带电电离粒子把能量授予物质 比释动能表示第一步的结果 吸收剂量则表示第二步的结果 因此 只有满足次级电子平衡条件和韧致辐射可忽劣不计时 比释动能才等于吸收剂量 18 5 由校准因子NX计算NK NX NK 在我国现行量值传递体系中 给出的是照射量校准因子NX 且使用的照射量单位不是SI单位 因此 NK与NX的数值关系为 NK NX W e 1 g 1 2 58 10 4 19 ND值由NX或NK确定ND NX W e Katt Km 2 58 10 4或ND NK 1 g Katt Km 20 第二步 测算水模体中的吸收剂量首先通过测算该能量X射线在标准条件下即SSD 100cm 水模内10cm 10cm射野中心轴上的剂量比 深度为20cm与10cm的吸收剂量的比值 D20 D10 或组织模体比 TPR2010 来确定水对空气的阻止本领比Sw air和扰动因子Pu及校准深度d的值 21 组织模体比TPR2010与剂量比D20 D10测量方法的比较 22 辐射质 Sw air和校准深度 辐射质水中TPR1020D20 D10Sw air校准深度 cm 0 500 441 13550 530 471 13450 560 521 13050 620 541 12750 650 561 12350 680 581 11950 700 601 1165 23 辐射质 Sw air和校准深度 续表 辐射质水中TPR1020D20 D10Sw air校准深度 cm 0 720 611 111100 740 631 105100 760 651 099100 780 661 090100 800 681 080100 820 691 069100 840 711 05910 铯 1371 1365钴 601 1335 24 圆柱形电离室的扰动修正因子Pu值 25 若用Nx或NK 水中校准深度dc处的吸收剂量则有 Dw dc M Nx W e Katt Km Sw air Pu PcelDw dc M NK 1 g Katt Km Sw air Pu Pcel 26 加速器的刻度通常加速器都是在标准条件下刻度的 即在SSD 100cm 水模内10cm 10cm射野中心轴上最大剂量点处使用经国家基准试验室或次级标准试验室校准过的剂量计 通过调节加速器上剂量监测系统的阈值电位器使1cGy 1MU 27 对加速器及钴 60治疗机刻度的标准条件束流射线质校准深度有效测量点在SSD射野d0或cm探头中的位置cmcm cm 射线钴 605cm0 6r8010 10X射线TPR1020 0 705cm0 6r10010 10TPR1020 0 7010cm0 6r10010 10电子束Eo 5R1000 5r治疗距离10 105 Eo 10R100或1 0cm0 5r治疗距离10 1010 Eo 20R100或2 0cm0 5r治疗距离10 1020 EoR100或3 0cm0 5r治疗距离10 10 28 水中最大剂量深度do处的吸收剂量为 DW do M ND Sw air Pu Pcel KTP PDD dc 如果 100MU 100cGy则 100 cGy M KT P ND air SW air PU Pcel PDD dc F KT P ND air SW air Pu Pcel PDD dc 则 100 M FM 100 F 29 公式M 100 F的含义 加速器在标准条件下给出100MU时 调整加速器上剂量监测系统的相关电位器的数值 使剂量计读数M的数值等于100 F 则 1MU 1cGy 30 如果KT P与M一起被作为未知数 并设F ND air SW air Pu Pcel PDD dc 则 DW d0 M KT P F100 cGy M KT P F M KT P F 100 M KT P 100 F M 100 KT P F 31 加速器是在标准状态下 通过在水模中 精确的吸收剂量测算 将其在特定条件下 刻度为1MU 1cGy 然而 肿瘤并非都在标准条件下 接受照射 因为 肿瘤深度 PDD TMR 射野大小 SC P 照射方法 SSD SAD 对射线束剂量分布的修整 楔形板 32 托架因子的修正 ft 离轴比的修正 OAR 体表倾斜或弯曲的修正 组织不均匀性的修正 33 射野中心轴百分深度剂量 PDD 百分深度剂量定义为沿射线中心轴 某一深度d处的吸收剂量率Dd与参考深度do处的吸收剂量率Ddo之比 即 PDD Dd Ddo 100在临床上 对中低能X射线 参考深度选在体模表面 do 0 而对高能X射线 参考深度选在峰值吸收剂量深度 do dm处 34 光子束在水模中的射野中心轴百分深度剂量 35 根据患者体内任一深度d处的百分深度剂量PDD和应给予肿瘤照射的剂量DT 可以计算出医生开出的处方剂量Dm 即 Dm DT PDD 36 影响PDD值大小的因素 射线能量 PPD 体模深度 PPD 射野面积 PPD 源 体表距 SSD PDD 37 F因数当SSD从f1变换成f2时 在维持体表射野不变的情况下 PDD的变化量为F F因数 F f2 dm f2 d 2 f1 d f1 dm 2 38 FSZ WS 不变 SSD两种变化示意图 39 计算举例 已知 钴 60治疗机 SSD 80cm FSZ 15cm 15cm深度d 10cm的PDD 58 4 若保持皮肤野不变求 SSD延长到100cm时的PDD解 F f2 dm f2 d 2 f1 d f1 dm 2代入上式 F 100 0 5 100 10 2 80 10 80 0 5 2 1 043所以PDD 10 15 100 PDD 10 15 80 F 58 4 1 043 60 9 40 电子束在水模中的射野中心轴百分深度剂量 41 高能X射线和电子束的PDD曲线形状及临床应用的差别高能X射线由于表面剂量低和深部剂量高等特点适于治疗深部肿瘤而电子束PDD曲线的形状表明电子束更适于治疗表浅的和偏向人体一侧的肿瘤 42 43 组织最大剂量比 TMR 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 即最大剂量点 处同一射野的剂量率之比 TMR d FSZd Dd Ddm 44 TPR与TMR的定义 45 46 47 PDD与TMR的主要区别 PDD是线束中心轴上两个不同深度位置的剂量百分比 TMR是指空间同一位置 在两种不同散射条件下的剂量比 48 例如 某加速器的6MVX射线是在体模内1 5cm 最大剂量点 和SSD 100cm 水模表面照射野为10cm 10cm条件下刻度的 肿瘤深度为10cm 肿瘤剂量DT 200cGy 问医生给出的处方剂量是多少 若PDD 10cm 67 则 Dm MU DT PDD 10cm Dm MU 200 67 Dm 299 MU 49 又如 一患者的肿瘤中心位于其体内10cm深度处 其照射野FSZ 4cm 4cm PDD 10cm 62 9 若肿瘤中心剂量 DT 需300cGy 次 则该射野中心轴上参考点 即最大剂量点 剂量 Dm 应为 Dm DT PDD 10cm Dm 300 62 9 Dm 477 cGy 次 50 模体中任意一点的吸收剂量是由原射线和散射线两部分组成 当射野改变时 散射体积发生变化 其是必影响该点的总剂量 因此 医生开出的处方剂量应做总散射因子Sc p的修正 51 Sc Sc p测量示意图带建成帽电离室置于空气中测量Sc 在水模体中同一位置测量Sc p 52 模体散射校正因子 Sp 定义说明Sp FSZ Sc p Sc 53 总散射校正因子SC P在临床上通常其定义为任一方野在模体中的输出剂量率与10cm 10cm射野在模体中的输出剂量率之比 SC P表射野426282102122142SC P0 8900 9420 9761 0001 0161 0311621822022222523021 0451 0541 0631 0711 0811 096 54 上例 医生开出的处方剂量 Dm 应为 Dm DT PDD10cm SC P Dm 300 62 9 0 89 Dm 536 MU 次 55 放疗中通常采用列表的方法 表示各种大小方形野的百分深度剂量 PDD 和组织最大剂量比 TMR 随组织深度的变化 但因临床上经常使用矩形野或方形野加铅挡块形成的不规则照射野 而对这些照射野的百分深度剂量和组织最大剂量比又不能全都列表 则需进行对方野的等效变换 56 射野等效的物理意义是 如果矩形或不规则形射野在其射野中心轴上的百分深度剂量或组织最大剂量比与某一方野相同时 该方形野叫做所使用的矩形野或不规则射野的等效射野 57 临床上最常用的方法有两种 其中最为简捷的方发是查表 表3矩形野与方野等效转换表给出的数据可供临床使用 它刊登在英国放射学杂志增刊上 BRJSupp1 17 58 59 另外一种方法是计算的方法 即面积 周长比 A P 法 当矩形野和一个方野的面积 周长比相等 则两野就可认为相互等效 C2 4C ab 2 a b C 4 ab 2 a b C 2ab a b 式中 C为方野的边长 a b分别为矩形野的两个边长 60 综上所述 对矩形野的剂量计算要分为两步 1 使用查表的方法或计算的方法 即面积 周长比 A P 法 对矩形野进行方野的等效变换 进而查出该等效方野PDD数值 2 对非10cm 10cm的任一方野 等效方野 进行总散射因子Sc p的修正 61 例题一 加速器6MVX射线 当肿瘤深度为d 10cm SSD 100cm FSZ 15cm 15cm DT 200cGy 问处方剂量应给多少 已知Sc p 1 035 PDD 100 10 15 69 5 解 Dm DT PDD Sc p 200 69 5 1 035 278 MU 62 由固定源皮距SSD改为等中心SAD照射病人时 则须进行SAD因子的修正 SAD因子 SSD dmax 2 SAD2SAD因子 100 1 5 2 1002SAD因子 1 030其计算公式改为 Dm DT TMR Sc p SAD因子 63 SSD因子 100 dmax 2 SSD dmax 2如SSD 120cm dmax 1 5 6MVX射线 则 SSD因子 100 1 5 2 120 1 5 2 0 698其计算公式改为 Dm DT PDD F因子 Sc Sp SSD因子 64 例题二 当例一中SSD 120cm时 其它条件不变 求相应的MU数值 FSZc WS SAD SSD 15 100 120 12 5 cm 查表Sc 12 5 12 5 1 014 Sp 15 15 1 012 SSD因数 SCD SSD dm 2 100 1 5 120 1 5 2 0 698 F 因数 120 1 5 120 10 2 100 10 100 1 5 2 1 026 65 Dm DT PDD 100 10 15 F因数 Sc Sp SSD因数 200 0 695 1 026 1 014 1 012 0 698 392 MU 66 若使用某一角度的楔形板和有机玻璃托架 应做楔形因子FW和托架因子ft的校正 则上面公式应改写为 Dm DT PDD Sc p FW ft 67 有机玻璃托架因子ft的修正托架因子ft 水模内线束中心轴上最大剂量点处加托架与不加拓架的剂量率的比值 68 通常X射线要经过两级准直器才达到患者的治疗部位 一级准直器位于加速管电子引出窗下 大小固定不变 二级准直器是可变的 传统的二级准直器由上下两对对称运动的准直器组成 在二级准直器下面装有一射野挡块托架 69 Elekta加速器用MLC取代了一对上叶准直器 由于MLC接近靶点其结构紧凑 重量较轻 缺点叶片宽度的加工和位置控制要求严格 而Siemens等MLC取代了一对下叶准直器 70 VarianMLC取代了射野挡块托架的位置 成为三级准直器 直接位于标准二级准直器下方 凡是装有MLC的加速器 都能获得一个和肿瘤形状适形的照射野 这样在处方剂量的计算中托架因子ft应予去除 71 楔形因子FW的修正楔形因子FW 水模内线束中心轴上10cm深度处加楔形板与不加楔形板的剂量率的比值 72 楔形角定义示意图 73 医药交流课件 楔形板临床应用的三种方式 a 两楔形野交照射角 b 利用楔形板作为组织补偿 c 用两楔野对穿照射 形成内野与一平野构成三野照射 74 医药交流课件 上颌窦癌两楔形野照射 75 面颊部口底癌两楔形野照射 76 肺部肿瘤三野照射 6MVX线 77 膀胱癌三野照射 10MVX线 78 食管癌一前两后斜野照射 6MVX线 79 对称一前两侧野照射盆腔和腹部肿瘤 6MVX线 80 楔形板的应用有三种方式 1 固定角度的楔形板 机械楔形板 2 电动楔形板 一楔多用 3 动态楔形板 独立准直器 81 Varian23EX6MVX射线机械楔形板FW因子15 30 45 60 0 7780 6300 4990 406 82 附表不同有效楔形野的60 楔形野和开野的剂量配比 eff051015202530DT open100959084797367DT wedge051016212733 续表 eff354045505560DT open60514231170DT wedge049586983100 eff 有效楔形野的楔形角DT open 由开野提供的肿瘤剂量DT wedge 由60 楔形野提供的肿瘤剂量 83 注意 附表中的数据对各类机型的加速器都是通用的 一旦换为参考点的处方剂量比Dm open Dm wedge时 涉及具体的FW60值将随不同机形而异 84 例题 一喉癌患者用8MVX射线同轴对穿野照射 射野5cm 5cm 肿瘤深度均为3 5cm PDD 95 8 SSD 100cm DT 60Gy 若用15 楔形板可获得满意的剂量分布 求用 一楔多用 系统的Dm open与Dm wedge的值 FW60 0 236 85 解 查附表可知15 楔板效果对应DT open DT wedge 84 16对穿野权重相等 因此 DT 2 DT1 DT2 30Gy则 DT wedge 30 16 100 4 8GyDm wedge 4 8 0 958 0 236 21 2GyDT open 30 84 100 25 2GyDm open 25 2 0 958 26 3Gy 86 楔形因数 FW60 它的定义为体模内线束中心轴深度10cm处 分别用60 楔形野和开野照射时的吸收剂量率之比 FW60与照射野大小有关 但影响不大 在1 2 之间 因此 仅测一个10cm 10cm的射野即可 若要求精确的话 可对不同射野分别进行测量 然后 取其均数 87 机械楔形板与电动楔形板的比教 1 楔形角仅15 30 45 60 四种 机械楔形板 2 可形成从0 到60 间任意楔形角 电动楔形板 88 当前新型加速器其准直器均由独立准直器所取代 即每对独立准直器的两个叶片都能彼此跨过中心轴向对侧运动 这样就形成了所谓 动态 楔形板 89 一维的线性等剂量分布 90 医药交流课件 一维的非线性等剂量分布 91 Varian23EX6MVX射线动态楔形板FW因子10 15 20 25 30 45 60 4 40 9850 9720 9680 9590 9490 9140 8635 50 9790 9690 9590 9480