肿瘤放射治疗策略放射物理学基础篇

肿瘤放射治疗策略放射物理学基础篇第一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二放射肿瘤治疗学发展历程1895年12月伦琴发现χ射线。1898年，居里夫妇成功分离出镭，并首次提出了“放射性”的概念。1899~1902年，使用χ射线来治疗皮肤癌患者，并获得了良好的疗效。（体外照射放射治疗）模拟定位机。1901年，将含镭的小棒插进肿瘤内进行治疗，开创了近距离放射治疗的历史。1903年，将细小的镭颗粒密封入细玻璃管内，然后放置肿瘤旁进行治疗，此次诞生了近距离腔内放射治疗技术。宫颈癌是首先治疗的疾病，这一技术至今临床上仍在使用。仁和精诚湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/第二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二放射肿瘤治疗学发展历程1915年，伦琴协会倡导放射防护。1922年，美国Coulidg发明了首台200KV级深部χ治疗机。1920~1930年，有关实验论证了分次放射治疗的优势，并且于1934年提出了延长治疗时间的分次治疗方案，成为了目前放射治疗的基础。1934年，著名的以226Ra直线源设计的平面插植剂量学系统，即“曼切斯特（Manehcster）系统”诞生。1940年，提出用线性二次公式表达生物的辐射效应，及线性能量概念。1946年，英国研制的MV级χ线医用直线加速器问世。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二放射肿瘤治疗学发展历程1951年，第一台60Co远距离治疗机在加拿大问世。1959年，日本提出了原体照射概念，开创了用多叶准直器实现适型放射治疗（3D-CRT）的技术，实现了照射野的形状与病变一致。1960年后开始对中子、质子、重离子等的应用进行研究（粒子加速器）。1967年，瑞典研发出立体定向放射外科系统（γ刀）。1968年，美国利用直线加速器实现了非共面多弧度等中心旋转治疗，即用多个小野从多个方向照射病变，现在即称为χ刀。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二放射肿瘤治疗学发展历程1973年，建立了著名的L-Q数学模型，为不同分割方式的放射治疗提供了理论基础，推动了非常规放射治疗技术的开展。1975年，重离子治疗首位患者。1977年，美国提出调强适型放射治疗（IMRT）概念，即在3D-CRT的基础上不仅要求射野的形状与病灶完全一致，还要求病灶内各点的剂量分布均匀。1986年，微型多功能后装机（计算机控制的高剂量率后装治疗机），21世纪后又开发了三维治疗系统。2000年以来，图像引导放射治疗（IGRT）。2004年，美国研发出螺旋断层放射治疗系统和螺旋调强适型放射治疗技术。2008年，快速回旋调强放射技术和容积弧形调强放射治疗技术。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二明确放射治疗的目的放射治疗的目的：将精确的剂量给予到特点的肿瘤体积上，同时对周围正常组织损伤最小。

①根治性：合理治疗后患者可能长期生存；虽然会出现一些副作用，但是这些副作用相对于患者的收益来说是可接受的。②姑息性：预计不会超过一定期限的生存，但可以通过相对高的放射剂量（根治剂量的75%-80%）来控制肿瘤，解决一些不适症状，改善生存质量。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二放疗处方的内涵1.肿瘤范围（分期）的评估，包括诊断方法的评估。2.疾病的病理学状况。3.确定治疗目的（根治性治疗还是姑息性）。4.选择合适的治疗方式（单独放疗、放疗与手术联合、放疗和化疗联合、放疗和手术及化疗的联合）。5.根据解剖位置、病理类型、分期、潜在的区域淋巴结侵犯、区域内包含的正常组织等情况，来决定合理的照射剂量和照射体积。6.评估患者的一般情况，定期评估患者对治疗的耐受程度、肿瘤治疗效果、正常组织反应。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚7第七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二放疗处方的内涵7.放疗医师必须和物理师、治疗计划工作人员及剂量工作人员一起合作，以保证实际工作中的治疗计划的准确性和性价比。8.最终的治疗决定、治疗技术的实施、治疗的结果都由放疗医师来负责。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）一、百分深度剂量（PDD）1.描述：沿着射线中心轴上不同深度处，相对剂量分布的物理量。2.定义：为体模内射线中心轴上某一深度的（d）处的吸收剂量（Dd）与参考深度剂量（d0）处吸收剂量（D0）之间的百分数。3.公式：PDD=Dd/D0×100%在临床实际应用中，一般将参考点吸收剂量（D0）取射野中心轴上的最大剂量点（Dmax）处临床使用公式——PDD=Dd/Dmax×100%湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）4.影响PDD的因素：①.射线能量对PDD的影响：射线能量越高，其穿透能力越强，同一深度的PDD值就越大。②.照射野大小及形状对PDD的影响：照射野面积的变化会引起散射线对射线中心轴处剂量贡献的不同。

▲照射野面积↑→照射野内对射线中心轴上散射线量↑→同一深度的PDD值↑（当到达一定面积后，射线边缘的散射线对中心轴上的剂量贡献↓，并逐渐达到饱和）临床上经验性的使用等效方野（查表）▲公式：C=2×ab/（a+b）（C为等效方形野的边长，a和b分别为矩形野的长和宽）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）③.源皮距对PDD的影响：在同一深度下，射线能量和照射面积不变的情况下，源皮距增大，PDD也增高。当源皮距由f1变为f2时，PDD的变化公式5.单野的等剂量分布：①.中心轴上的百分深度量（PDD）用来描述辐射束的穿透能力。②.下图为用于放疗的典型的χ射线、γ射线的辐射参数，包括最大剂量（100%）深度、10cm处的PDD值。

意义：在治疗不同特征肿瘤的时候，依据不同射线以及射线能量的特征作出最佳选择。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）各种电离辐射的物理特性比较Bragg峰湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）二、组织空气比（TAR）1.描述：空间同一位置、不同散射条件的剂量之比。2.定义：为体模内射线中心轴上任一点吸收量（Dd）与空间同一位置上自由空气吸收剂量（Dfs）之比。3.意义：TAR概念的提出，克服了PDD随源皮距变化的特点，适用于等中心照射时的剂量计算。4.缺点：必须测量出空气中计算点处的吸收量。（随着射线能量的增加，为达到次级电子平衡测量空气吸收剂量的电离室壁厚度增大，这不仅使测量变得困难，而且会增加测量误差）5.公式：湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）6.影响TAR的因素：①.源皮距对TAR的影响：与源皮距无关（因为TAR描述的是空间同一位置、不同散射条件的剂量之比）②.组织深度对TAR的影响：在最大剂量深度后，组织空气比（TAR）近似按照指数规律衰减，其影响与PDD相似。▲背散射因子（BSF）：临床剂量学中将体模内最大剂量点处的组织空气比称为“背散射因子（BSF）”。公式：BSF=Dmax/DfsBSF描述了：体模的存在及其散射线对空间一点剂量的影响，BSF随患者身体厚度而增加，但在10cm左右接近最大值。另外，BSF还取决于射线能量、照射野面积及形状，且与源皮距无关。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）③.射野大小和射线能量对TAR的影响：TAR随照射野及照射能量的增大而增大，其影响与PDD类似。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）三、散射空气比（SAR）1.描述：在进行非规则野剂量计算时，通常将体模内射线中心轴上各点剂量分成“原射线剂量”和“散射剂量”两部分，散射空气比（SAR）即是为进行散射线计算而定义的剂量计算参数。2.定义：SAR为体模内射线中心轴上，任意一点的散射线吸收剂量（Dd,scat）与空间同一位置上空气吸收剂量（Dfs）之比。3.公式：SAR（d,rd）=Dd,scat/Dfs4.影响因素：SAR与TAR的性质类似，SAR与源皮距无关，只受射线能量、组织深度和射野大小的影响。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）四、组织模体比（TPR）和组织最大比（TMR）1.组织模体比（TPR）定义：为相同射野体模中射野中心轴上任一点的剂量与空间同一点体模中心轴上参考深度（t0）处的剂量比。公式：TPR=Dd/Dt0（公式中Dd为模体射野中心轴上深度为d处的剂量，Dt0为空间同一位置参考深度处的剂量；其参考深度通常取5cm或10cm）2.组织最大比（TMR）定义：当参考深度t0取最大剂量点深度，即t0=dm时，称为组织最大比（TMR）。公式：TMR=Dd/Dm湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）影响TMR的因素：TMR受能量、组织深度、源皮距离、照射野面积的影响，类似TRA。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第十九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）五、射野输出因子（OUT）和模体散射因子（Sp）1.射野输出因子（OUT）①.描述：是射野输出剂量随面积而改变的物理量。②.定义：为射野在空气中的输出剂量，与参考射野（一般为10cm×10cm）在空气中的输出量之比。▲准直器散射因子（Sc）:其定义即为射野输出因子。（一般用带有剂量建成套的电离室在空气中直接测量，当射野很小时，可拉长源皮距进行测量）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）3.模体散射因子（Sp）①.定义：为射野在模体内参考点（一般在最大剂量点）深度处的剂量与准直器开口不变的参考射野（10cm×10cm）在同一深度剂量之比。②.测量方式：直接测量Sp比较困难，保持准直器开口相同，在模体表面附加挡铅构成不同大小的射野的方式进行测量。4.总散射校正因子（Sc,p）①.定义：为射野在模体中输出量与参考射（10cm×10cm）在模体中的输出剂量之比。②.公式：Sc,p=Sc×Sp（一般是通过直接测量Sc和Sc,p来计算出Sp的）

湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）六、散射最大剂量比（SMR）①.定义：SMR为模体中射线中心轴上任一点的散射剂量与空间同一点模体中射野中心轴上最大剂量点处有效原射线剂量之比。②.公式：SMR(d,FSZd)=TMR(d,FSZd)×Sp(d,FSZd)/Sp(0)-TMR(0)湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）七、楔形滤过板1.作用：是对等剂量曲线进行改造（改变等剂量曲线与中心轴基本垂直相交的特点，使得沿横轴方向的吸收剂量发生渐变，等剂量曲线由平直变为倾斜）；湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）2.楔形角定义：模体内特定深度楔形照射野等剂量曲线与1/2照射野宽度的焦点连线和射线束中心轴垂直线的夹角；随着模体内深度的改变等剂量曲线倾斜的角度会有所变化，特别是较低能量的χ线时，因此定义楔形角时必须明确特定深度。

（目前普遍做法是指定模体中10cm深度处为楔形角定义深度）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）

3.楔形因子（Fw）：定义为模体内射线束中心轴某一深度d处，楔形照射野和开放照射野，分别照射时吸收剂量的比值。公式：Fw=Dd,wedge/Dd,openDd,wedge楔形照射野中心轴上某一点的吸收剂量

Dd,open平野照射时射线中心轴上某一点的吸收剂量

意义：楔形板多为不锈钢或铅材料制成，楔形板放置在照射野内时，不单改变了等剂量曲线的形状，也由于其本身的吸收作用，改变了照射野的输出剂量，因此在应用于临床的时候需要对其进行校正（楔形因子）。

4.楔形野的百分深度剂量（PDDw）公式：PDDw=PDDopen×Fw湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）5.楔形板类型：①.物理楔形板：为固定角度楔形板（通常配置15°、30°、45°、60°），在治疗时直接放入机头的卡槽内。②.动态楔形板：利用准直器的运动来实现楔形板的效果。（该方法从原理上简化了手动放置楔形板的不便，而且不会引起射线性质的变化）③.电动楔形板：又称为“一楔多叶楔形板”，将固定角度为60°的楔形板整合到加速器机头内，利用60°楔形板和开野按一定比例进行组合。（可形成小于0°~60°的任意楔形角度效果）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）6.楔形板对χ/γ射线能量参数的影响：一般χ/γ射线使用楔形板之后，楔形板滤过了χ射线能量中的低能部分，导致χ射线质变硬。在模体较深的位置，楔形野的PDD稍高于开野PDD1~2个百分点。而60Co的γ射线可以看成是单能光子，对PDD影响不大。7.楔形板的应用：①.利用合适的楔形板，对人体曲面和空缺部分进行组织补偿应用，可以取得较好的临床剂量分布。②.两野交叉照射偏体位一侧的病变范围时，由于射线重叠导致剂量分布不均匀，利用合适角度的楔形板可以改善原有的剂量分布，从而得到均匀的剂量分布曲线。（如下图）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）▲两野交角照射时选用楔形板的方式经验公式：α=90°-θ/2（θ为两照射中心轴的夹角）③.多野照射体积较大或较深部位的肿瘤时，利用楔形板来调整等剂量曲线，能够得到合适的剂量分布。挡块下发的实际剂量深度是要偏高于理论值的，原因是邻近的没有遮挡部分射线所产生的散射线，而且这部分散射线随深度的增加进一步增加。现在，多叶准直器（MLC）越来越多的代替了低熔点铅合金挡块。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第二十九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）八、体表轮廓及组织非均匀性校正1.体表轮廓对深度剂量的影响：由于人体表面轮廓的不规则起伏，使得照射野内体表各点至放射源距离不同，根据平方反比法则，在射野内相同组织深度处，射线形成的剂量会有偏差，这种偏差主要是距离衰减造成，体模散射也有一定的影响。常用修正方法：有效源皮距法组织空气比或组织最大剂量比法等剂量曲线平移法湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）2.组织补偿（等效组织填充物、组织补偿器）①.等效组织填充物：概念：直接置于皮肤表面，以增加兆伏级光子射束皮肤剂量的组织等效材料。材料选择：组织等效填充物的材料需要与组织或水类似，即相似的电子密度、物理密度、原子序数，并且还要具有一定的柔韧性，以利于贴合皮肤表面轮廓。常用材料：放疗常用的较为便宜且等效性较好的组织填充材料有：石蜡板、装有苏打的米袋、凡士林纱布包等。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）②.组织补偿器湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）九、处方剂量的计算加速器：加速器的照射剂量用MU来衡量，MU是加速器剂量监测电离室读书，通过调节电离室输出信号控制电位器，实现与体模内与参考点处累积剂量的对应，设置MU就可以实现一定剂量的照射。60Co：对60Co治疗机采用控制照射时间来控制治疗剂量。处方剂量定义：对已确定的射野安排，欲达到一定的靶区剂量DT，换算到标准水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，需要根据剂量学参数，通过适当换算得出。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）1.加速器剂量计算实例加速器通常都是在SSD=100cm、参考射野10cm×10cm、参考深度d0=dmax的标准条件下刻度的，将1MU刻度成1cGy。⑴.固定源皮距（SSD）照射技术在深度为d处为得到治疗肿瘤剂量DT时，所对应的加速器处方剂量为：fSSD为SSD因子；FW为楔形因子；FT为挡块托架因子；SC为准直器散射因子；SP为体模散射因子。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）例题（SSD照射技术）某加速器8MVχ射线，在体模内，dm=2cm,SSD=100cm,照射野10cm×10cm条件下，问d=10cm处,SSD=100cm,皮肤射野面积15cm×15cm平野照射，达到治疗剂量DT=200cGy时，需要的处方剂量。第一步：查表可知：PDD（10，15×15，100）=0.695SC（15×15）=1.023，SP（15×15）=1,012，Fw=1，FT=1。第二步：

湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）⑵.等中心（SAD）照射技术等中心治疗时处方剂量的计算通常使用TMR作为剂量计算参数。在深度为d处的肿瘤剂量是DT时，所对应的加速器处方剂量为：fSAD为SAD因子；SAD因子用于校正TMR的归一参考点与射线束剂量校准位置不同对输出量的影响。FW为楔形因子；FT为挡块托架因子；SC为准直器散射因子；SP为体模散射因子。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）例题（SAD照射技术）某加速器6MV，χ射线按等中心方式照射肿瘤，d=8cm，照射野8cm×10cm，其中1/4射野被铅遮挡，当肿瘤剂量DT=200cGy时，需要的处方剂量。第一步：查表可知：等效方野边长：6.5cm；TMR（8，6.5×6.5）=0.830；SC（6.5×6.5）=0.993；SP（6.5×6.5）=0.989Fw=1；FT（挡块托架因子）=0.965；SAD因子(fSAD)，=第二步：湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）2.60Co治疗机剂量计算实例加速器的剂量计算方式同样也适用于60Co治疗机剂量计算。60Co是在标称源皮距SSD=80cm,参考射野10cm×10cm，最大计量点深度dm=0.5cm处进行标定的。在深度为d处，得到的肿瘤剂量是Dd时，所对应的治疗时间T为：D为校准点处的吸收剂量率；fSSD为SSD因子；SC为准直器散射因子；SP为体模散射因子。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）①.例题（60Co治疗技术）—（PDD法）改变标准源皮距的情况标准条件下刻度剂60Co治疗机输出量率为130cGy/min，治疗时采用SSD=100cm，d=8cm，体表照射野为15cm×15cm，肿瘤剂量200cGy，求照射时间。第一步：查表可知准直器边长：=

查表可知SC（12×12）=1.012；SP（15×15）=1.014

PDD（8，15×15，80）=0.664第二步：根据非标称源皮距PDD转换公式：PDD1（8，15×15，100）=PDD2（8，15×15，80）×F=0.687湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第三十九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）根据公式计算出固定源皮距因子（SSD因子）——fSSD

=第三步：湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）②.例题（60Co治疗技术）——TAR法（组织空气比法）一个病人接受HVL为3mmCu的χ射线照射治疗。设在距离射线交点50cm处，照射野为8×8cm时，χ射线机输出照射剂量率为100R/min，肿瘤深度为5cm，在此深度处，照射野为8×8cm时，其PDD（d=5cm,8×8,SSD=50cm）=64.8，背散射因子（BSF）=1.2，空气照射量-吸收剂量转换因子（f）=9.5×10-3Gy/R，问达到肿瘤剂量为2Gy的开机时间。第一步：计算治疗位置处空气剂量率

=照射剂量率×空气照射量-吸收剂量转换因子（f）=100×9.5×10-3

=0.95Gy/min

湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）第二步：计算处方剂量（已知肿瘤治疗剂量DT=2Gy）处方剂量（Dmax）=2/64.8×100%=3.086Gy第三步：计算最大剂量点处剂量率

=0.95×1.2=1.14Gy/min第四步：计算60Co治疗时间（T）

=3.086/1.14=2.17min湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）③.例题（60Co治疗技术）——TAR法（组织空气比法）一个病人以60Co进行照射治疗，设治疗机在距源80.5cm处，空气吸收剂量率Dfs=1.5Gy/min，照射野10×10cm时，SSD=80cm，PDD=64.1，背散射因子BSF=1.036，问肿瘤深度d=8cm，治疗剂量DT=2Gy时，治疗机的开机时间是多少？第一步：计算体内最大剂量点处校准剂量率（）：=1.50×1.036=1.554Gy/min第二步：计算处方剂量：=2/64.1=3.12Gy第三步：计算60Co治疗机开机时间：=3.12/1.554=2.01min湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）④.例题（60Co治疗技术）——TAR法（组织空气比法）等中心照射一病人在60Co治疗机上用等中心照射技术进行肿瘤治疗，已知源轴距SAD=80cm等中心点处照射剂量为6×12cm没有模体存在时，在该点处60Co治疗机的空气剂量率为1.2Gy/min，计算肿瘤深度为10cm，肿瘤剂量为2Gy时，60Co治疗机的开机时间。第一步：换算等效方野的边长：=

查表得出：TAR（d=10cm,8×8cm）=0.681第二步：根据组织空气比定义：

Dd为任一点吸收剂量，DT最大吸收剂量湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）第三步：根据题中已知的60Co治疗机输出空气剂量率为1.2Gy/min,所以空气剂量率为1.2Gy/min。治疗时间：（Dfs为自由空气吸收剂量）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）⑤.例题（60Co治疗技术）——TAR法（组织空气比法）等中心旋转照射用60Co治疗机作旋转照射治疗，在等中心点处照射野为6cm×6cm，整个疗程给予肿瘤50Gy照射剂量，问总处方剂量Dm应为多少？若在7周完成，每次应给处方剂量为多少？每次的分次治疗时间是多少？第一步：首先测量通过肿瘤中心的病人身体横截面，用脱模体的方法绘制横截面图180°0°60°240°120°300°湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量分布）第二步：测量在横截面上每个20°的皮肤到肿瘤中心的深度，并查处每个相应的TAR值。然后列表平均：

根据公式：第三步：问题2，在7周完成放疗计划：周，5次/周，那么每次给予的处方剂量Dm=92/35=2.6Gy。第四步：根据机器校准剂量输出率，计算出分次治疗时间。Ｄd=DT，Dfs=Dm湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第四十七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二仁和精诚小结（1）1.百分深度剂量（PDD）：PDD=Dd/Dmax×100%（Dd）体模内射线中心轴上某一深度的（d）处的吸收剂量（Dmax）射野中心轴上的最大剂量点2.不规则和矩形照射野，转换成等效方野：（查阅PDD深度表用）

公式：C=2×ab/（a+b）（既可查表）（C为等效方形野的边长，a和b分别为矩形野的长和宽）3.组织空气比（TAR）：TAR=Dd/Dfs（Dd）体模内射线中心轴上任一点吸收量（Dfs）空间同一位置上自由空气吸收剂量4.背散射因子（BSF）：BSF=Dmax/Dfs5.散射空气比（SAR）：SAR（d,rd）=Dd,scat/Dfs（Dd,scat）射线中心轴上任意一点的散射线吸收剂量（Dfs）空间同一位置上空气吸收剂量湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/第四十八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二仁和精诚小结（2）6.组织模体比（TPR）：TPR=Dd/Dt0（t0）空间同一点体模中心轴上参考深度7.组织最大比（TMR）：TMR=Dd/Dm当参考深度t0取最大剂量点深度，即t0=dm时，称为组织最大比（TMR）8.准直器散射因子（Sc）:其定义即为射野输出因子（OUT）9.模体散射因子（Sp）10.总散射校正因子（Sc,p）：Sc,p=Sc×Sp（一般是通过直接测量Sc和Sc,p来计算出Sp的）11.散射最大剂量比（SMR）：SMR(d,FSZd)=TMR(d,FSZd)×Sp(d,FSZd)/Sp(0)-TMR(0)湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/第四十九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二仁和精诚小结（3）12.固定源皮距（SSD）照射技术处方剂量为13.等中心（SAD）照射技术

处方剂量为湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/第五十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）1.χ（γ）线剂量曲线特点：根据高能χ（γ）线深度剂量曲线的特点可用最大剂量点深度（dmax）将曲线分为剂量建成区和指数吸收区两部分。

因为剂量建成区内剂量变化梯度较大，剂量不易控制，靶区应放在dmax点之后。如果病变深度较浅，χ（γ）线能量较高时，应使用组织代替物放在射野入射端的皮肤之上，将dmax深度提到病变之前。

单野照射时，由于深度剂量随深度增加呈指数递减，靶区范围较大时，靶区内剂量分布很不均匀，因此除外靶区病灶很小（如颈、锁淋巴结）可使用单野照射外，不主张使用单野照射，应该用多野照射或是与电子束的混合照射。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）2.放射治疗的剂量建成区相关问题：建成效应：当高能光子入射到体模表面后，产生次级电子，通过电离和激发将能量沉积在稍远于它产生位置的轨迹上，使电子的通量和吸收剂量由表浅到深层呈递增积累的过程，直至达到最大值。从表面到最大剂量深度区域称为“剂量建成区”。（下图所示）①.能量越高，建成区（最大剂量点）越深，深度剂量（最大剂量点）也随之增加，而皮肤剂量相应减少。②.如果X线进入的方向与表面垂直，皮肤的保护是最好的。③.随着射线进入的角度增大，皮肤剂量是会随之增加的，而且最大剂量深度（dmax）会向表面移动（切线效应）。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）可以针对，不同位置、不同深度的病变组织，选用不同能量的射线进行治疗，以达到最佳的治疗效果。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）选择合适的能量，即根据病灶深度选择合适的“建成区”湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）选择合适的能量，即根据病灶深度选择合适的“建成区”湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）3.半影的相关问题①.半影的概念：照射野边缘的的剂量，随离开中心轴距离的增加而发生急剧的变化，这种变化的范围即为半影。②.几何半影：由于60Co放射源具有一定的尺寸，射线被准直器限束后，照射野边缘诸点收到剂量不均的照射，造成剂量渐变分布。（改进方法：缩小尺寸、延长距离）③.穿射半影：放射线束穿过准直器端面厚度不等而造成的剂量分布渐变。④.散射半影：组织中散射线造成射野边缘剂量渐变分布，这种散射线随能量增高而减少，但始终存在。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）4.深度剂量分布的一些相关问题①.对肿瘤位于体中线的患者而言，低能兆伏级射线，可治疗的最大体厚约为18cm。②.对于体厚更大的患者，需要用更高能量的射线（既可改善剂量分布，又可减少入口和出口位置的热点）③.下图为10cm×10cm射野，源皮距100cm，患者体厚为15—30cm（以5cm单位递增），不同射线的平行—对穿野所形成剂量对中心点归一后，沿中心轴的相对剂量分布曲线。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收——心脏起搏器患者）1.心脏起搏器是对辐射敏感的，有非常大的可能性在辐射剂量远低于正常组织耐受量的情况下出现故障。（绝不允许直接照射）2.起搏器有很好的电子屏障，因此其暂时失效不大可能是由加速器周围的杂散电磁场引起。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第五十九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收——心脏起搏器患者）3.美国医学物理学会（AAPM）推荐建议：①.带心脏起搏器患者不可以用电子线治疗；②.治疗前后，患者的冠状动脉和起搏器状态需要心脏病专家进行评估；③.在治疗和拍摄验证片时，起搏器必须在主束外；④.在第一次治疗患者时需要密切观察患者，以确定起搏器是否暂时失效，在后续治疗中如遇到磁控管或速调管误触发（打火），也需要密切观察患者；

⑤.治疗前，需要评估并记录起搏器所接收的散射剂量，总累积剂量不可超过2Gy；

⑥.如不能按照上述指导方案实施，治疗前医生需要考虑是否将起搏器永久或暂时移除。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收——胎儿周围剂量辐射学）1.胎儿周围剂量区域的组成成分：①.准直器散射和患者内散射（距射野边缘10cm）

②.患者内散射（距射野边缘10—20cm）

③.患者内散射和机头泄漏（距射野边缘20—30cm）④.机头泄漏（距射野边缘＞30cm）2.减少胎儿受照射的方法：①.调整治疗技术：调整射野角度（避开接近胎儿的机架角度）、调整射野大小、改变射束能量（避免使用泄漏较大的60Co和产生中子的10MeV以上的能量射线）；②.使用特殊屏蔽：患者上方的桥型装置、治疗台上方的屏蔽台、移动式屏蔽体等。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（χ/γ射线的剂量吸收——胎儿周围剂量辐射学）3.放疗对不同孕龄阶段的影响①.胚胎植入前期（0~8天）：胚胎死亡或早期流产（0.1Gy为1-2%，LD50为1Gy）；

②.胚胎期（8~56天）：特定器官畸形为主，常见的头部尺寸小（SHS）在0.5GY时为40%，生长发育迟缓的阈值是0.05~0.25Gy，诱发流产的剂量为3.5~5Gy；

③.孕早期（56~105天）：SHS和严重智力发育阻滞（SMR）为主要风险，超过0.12Gy的阈值后SMR风险随剂量升高显著增加（大于11周后SHS风险降低）；

④.孕中期（105~175天）：剂量超过0.5Gy时有SHS和生长发育迟缓风险，剂量阈值接近0.65Gy时有SMR风险；

⑤.孕晚期（＞175天）：畸形和智力发育阻滞（SMR）的风险基本可以忽略，剂量超过0.5Gy有生长发育迟缓风险；

⑥.孕期胎儿辐射致畸的风险阈值为0.5Gy（当剂量1Gy时有50%的风险）

⑦.AAPM建议：胎儿剂量应保证低于0.1Gy，当剂量介于0.1~0.5Gy时需要注意可能有不确定的风险；

⑧.当剂量超过0.1Gy时的显著风险有：SMR、诱发畸形、诱发癌症等。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）一、挡块技术1.射野挡块：是规则照射野，为使射野形状与靶区形状的投影一致，并保护射野内重要组织或器官，在射束经途上加入射野挡块形成不规则射野。2.挡块材料：为高原子序数的物质，如铅或含这些物质的合金材料。3.低熔点铅（LML）——临床常用的是低熔点铅合金①.组成成分：50%铋、26.7%铅、10%镉、13.3锡。②.物理特性：熔点70°（纯铅327°）、密度为纯铅的80%，制作的挡块厚度是纯铅的1.12倍。4.用低熔点铅制作挡块时，不同能量的χ/γ射线穿射5%时所需的厚度是不同的。（其厚度要根据射线的种类、能量、挡块的性质如：全挡、半挡、3/4档等）5.全挡时要求使原射线的穿射量小于5%，需要4.5~5个半价阶层的LML。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）不同能量χ（γ）射线穿射5%时所需的厚度射线性质铅（mm）LML（mm）60Co-γ射线50.061.04MV-χ射线60.073.06MV-χ射线65.079.010MV-χ射线70.085.020MV-χ射线70.085.0半价层（HVL）：是指使原来射线的强度衰减到一半时所需的吸收体的厚度，就称为以该吸收体厚度表示的半价层。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）6.铅挡块的制作过程（手工）（已逐渐被MLC技术取代）①.医师在χ线片或CT模拟机生成的DRR片上勾画出射野挡块形状，注明挡块的性质。②.将胶片放在热丝切割机的台面上，对好射野中心，调整好源至托架挡块底板的距离（STD）和源到射野片的距离（SFD），装上泡沫塑料块（厚度由挡块厚度而定）。调整好镍铬丝的温度，按射野片上的标记进行切割。③.浇注低熔点铅。④.待整体铅块冷却后取出加工修整。注意事项：控制LML的温度不宜太高，以免破坏泡沫塑料块射野边缘；使用之前要在模拟定位机上校对整体铅块，用灯光野再次确认位置，拍摄模拟射野验证片；或放在治疗机挡块托架上，拍摄射野证实片。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）手动X线热丝切割机湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）低熔点铅挡块湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十七页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）适型挡铅（如图——小斗篷野）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十八页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）二、多叶准直器（MLC）1.多叶准直器（MLC）的结构：①.构成单元：单个叶片（一般有钨或钨合金制成）②.排列方式：相邻叶片沿宽度方向平行排列，两个相对叶片组合在一起，构成MLC。③.结构数量：20~60对叶片组成。④.投影宽度：每对叶片宽度在等中心处的投影为10mm或12mm。（做χ（γ）射线立体定向用的微型MLC其投影宽度可至1.6~4mm）⑤.叶片高度：必须使原射线的穿射强度不到原来的5%，即需要4~5个半价层的高度。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第六十九页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）2.多叶准直器（MLC）的作用：①.初期主要用于替代手工制作不规则射野挡块，形成与临床相符的不规则射野，提高治疗摆位的效率。②.现在因为计算机技术和影像技术的发展，可用MLC调节射野形状跟随靶区的投影形状，实现适型放疗。③.在射野过程中，利用计算机控制的叶片运动，还可以实现静态MLC和动态MLC的调强放射治疗（IMRT）。▲MLC适型野可由CT模拟工作站或TPS按预先设置的不同加速器的MLC条件进行设计，然后通过放疗网络传送至加速器；也可按模拟机照片上的计划射野形状和大小、位置等由数字化仪输入，并按不同的机器的MLC条件转换为一定的数据格式传送至加速器的控制系统。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）MLC的分类：1.手动（均为外挂式）电动2.外挂式（射野大小受限）内置式（均为电动）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十一页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）3、MLC叶片位置的设置于照射野边界的关系①.内交法：相邻两叶片的交点与靶区的边缘相交，保证了对靶区周围正常组织的最大遮挡保护，但靶区边界附近存在少量欠剂量区（多用于靶区与重要危险器官相邻的情况）②.外交发：每一叶片最靠近靶区一侧与靶区边界相切，保证了射野范围全部靶区可能给予周围正常组织过多的照射剂量。（多用于靶区边界周围没有紧邻重要器官的情形）③.中点发：靶区边界穿过每一叶片端的中点，兼顾靶区的覆盖和正常组织的保护，但由于靶区形状总是凸形部分多于凹形部分，采用中点发设置时靶区外受照面积会大于靶区内被遮挡面积（是使用较多的一种叶片设置方式）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十二页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）A.内交发B.外交发C.中点发湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十三页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）三、组织补偿因为体表轮廓及组织非均匀性对深度剂量的影响，所采取的校正的方法与手段。（等效组织填充物、组织补偿器）①.低能射线光子运输的扰动较为明显；②.对于60Co或6MeVχ线，厚度为10cm的肺组织的吸收剂量将增加约15%，而18MeVχ线剂量仅增加5%；③.射束中心轴上空腔范围的变化使电离作用损失明显（原因为缺少前冲散射电子）；

如：对于典型的喉部空腔，这一损失约为12%，而这种损失只需要5mm厚的新建成区即可恢复。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十四页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（射线束的修整）四、临床上的一些特殊情况假体（钢和硅）①.钢：Das等观察到，除能量、射野大小、及侧向面积外，仅仅由于钢的方向散射电子的影响，就可以增加30%的剂量。②.硅：Klein和Kuske对于乳腺组织密度相近，但原子系数不同的硅胶乳腺假体的界面扰动进行了相关报道——他们发现，近端界面剂量增值6%，远端剂量减少9%。湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十五页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（电子线）1.电子线的临床特性①.与MeV级光子线不同，电子线具有跌落迅速的特点；（该现象具有重要的临床意义，电子线实际射程以外的组织除χ线污染外，几乎没有吸收剂量）湖南省邵阳市中医医院/syszyyy/仁和精诚第七十六页，共八十六页，编辑于2023年，星期二常用放射物理学临床应用

（电子线）剂量建成区高剂量坪区（治疗区）R85有效剂量深度R85R100R100最大剂量点深度根据高能电子束的百分深度剂量分布，可分为4个部分：1.剂量建成区2.高剂量坪区3.剂量跌落区4.χ线污染区湖南省邵阳市中医医院/sys