高能电子束射野剂量学
高能电子束的应用技术

谢谢
高能电子束的 应用技术
讲课人 吴湘阳
关于高能电子束
高能电子束用于放射治疗始于50年代初期,现 今,接受放射治疗的患者中,约80%的患者要 应用到高能电子束
对于X射线,沿射线入射方向靶体积后方的正 常组织,不可避免会接受到一定程度的辐射剂 量,高能电子束则由于具有有限的射程,可有 效地避免对靶区后深部组织的照射。基于上述 特点,它主要用于治疗表浅和偏心的肿瘤以及 浸润的淋巴结。
如7MEV表面剂量为85%表面剂量为高剂 量坪区变宽,X线污染加大。故临床使用 的高能电子束,能量应该在4-25Mev之间。
电子束射野剂量学
照射野对百分深度剂量的影响 射野对输出剂量的影响非常复杂,无规 律可循必须针对每一台加速器所配置的 电子束限光筒进行测试
电子束等剂量曲线分布特点
随深度增加,低值等剂量线向外侧扩张, 高值等剂量线向内侧收缩并随电子束能 量而变化。
高能电子束的产生
一般由加速器产生,在本质上与β射线一 样为带负电的高速电子组成。经加速和 偏转后引出的电子束,基本是单能窄束 通过散射箔扩展后,先经X射线准直器, 再经电子束限光筒,形成治疗用野。电 子限光筒的设计,除要形成治疗用射野 外,可以利用电子束易散射的特点,借 助限光筒壁增加射野中的散射电子,弥 补野边缘剂量的不足
注意勿挤伤、刮伤病人。来自高能电子束的应用范围表浅病变:如皮肤病变,胸壁,内乳淋巴结, 颈部表浅淋巴结。可单野照射。
电子束和高能X射线混合使用,提高皮下浅部 组织剂量。
电子线的旋转照射,治疗面积较大,体表弯曲 的浅表病变。
电子线的全身照射技术, 电子线的术中照射治疗技术,对经手术切除的
瘤床、残存灶在直视下进行单次、大剂量照射
高能电子束在物质中容易被散射,且更易被阻 挡
电子束全身照射的剂量学特性

第 3 5卷第Biblioteka 5期 第 6 9页 62 06年 】 0 0月
华 中科 技 大 学 学 报 ( 学 版 ) 医
Ae a M e t d Uni c c n lH a h n vS i Te h o u z o g
Vo _ j NO. P. 6 9 l3 5 6
大学 医学 院建 立 的双 机 架 多 照 射 野 方 法 , 用 C S公 司 的 D n sa 利 M y a c n三 维 水 箱 和 P w 剂 量 仪 及 KO AK 公 司 的 X T D V2
胶片等设备 , 分别 测 量 各 项 剂 量 学 特 性 的 指 标 。 结 果 各 项 指 标 均 符 合 电 子 束 全 身 放 疗 的 要 求 , 效 治 疗 深 度 达 到 有
关键词
加 速 器 ; 电 子 束 ; 全 身 照 射
R8 4 2 l.
中图 法 分 类 号
Do i e rc Cha a trs is o t lS n Elc r n Th r p sm t i r c e itc fTo a ki e t o e a y
Li n,Ha u Qi nJ n,De g Gu n y t l n a g u e a
ln a c ee aor mod lofPrm u i e ra c lr t e i sM wasu e o p od ee e t o s d t r uc l c r n,a d t e 6 du lfed e hnqu n h a il s t c i e whih wa rm a iy us d b c s p i rl e y St f d U nve st h lofM e cnew a do e O m e u em uliarou o i e rc c r t itc . Re u t Ev r a ame an or i r iy Sc oo dii sa pt d t as r tf i s d s m t i ha acers is s ls ey p r — t r’ h r c e itca hiv d h sm e rc san ar fTSET. The ef c i r a m e e h was .1 c 。 t ki e S c a a t rs i c e e t e do i t i t d d o fe tve te t ntd pt 1 5 m he s n dos wa e s mor h n 8 ,t f r iy ofI t ki os s 11 ,t r y c ami ato sl s ha .3 ,t e a s ut os et a 0 heunio m t o als n d e wa heX— a ont n in wa e s t n 2 h b ol ed eof te t e o a i s 4 6 G y, t t e r a m ntlc ton wa 4. c hea t nua in c e fce tofe e’ o ks w a , t otldo e c to o fii n y S blc s 6 he I a s um uat a t s 2. l e f cor wa 5 a d t e fs e d e f c fpa intwa e y pr i n e d ig te t e . Co e u i n The a t a l osm e rcc r c e itc n he s l— hil fe to te s v r om ne c urn r a m nt n l so c u ly d i ti ha a t rs is
肿瘤放射物理学基础

基本措施
1.时间防护 尽量缩短受照时间 2.距离防护 增大与辐射源的距离 3.屏蔽防护 人与源之间设置防护屏障
能量和照射野的选择
常用能量 4~25Mev
能量与治疗深度的关系 E = 3d+2~3Mev
照射野 电子束射野≥靶区横径的1.18倍
近距离照射剂量学
剂量学特点 放射源周围的剂量分布按照与放射
源之间的距离的平方而下降,即平方反 比定律。 基本特征 肿瘤剂量 高而不均匀,而邻 近正常组织受量低
近距离治疗的主要特点
康普顿效应:
当光子与原子内
一个轨道电子发生相互 作用时,光子损失一部 分能量,并改变运动方 向,电子获得能量而脱 离原子,这种现象叫做 康普顿效应。在 0.03~25MeV的范围占 优势,骨和软组织的吸 收剂量相近
电子对效应:
入射光子能量 大于1.02MV时,光 子可以与原子核相 互作用,使入射光 子的全部能量转化 成为具有一定能量 的正电子和负电子 ,这就是电子对效 应。在25~100MeV 的范围占优势。
任何物质。
名词解释
放射源(S) 一般规定为放射源前表面 的中心,或产生辐射的靶面中心。
照射野 射线束经准直后垂直通过模体的 范围。
临床剂量学中规定模体内50%等剂量线 的延长线交于模体表面的区域定义为照射野 的大小
参考点 规定模体表面下射野中心轴 上某一点作为剂量计算或测量参考的点。 400kV以下X射线参考点取在模体表面,对 高能X(γ)射线参考点取在模体表面下射 野中心轴上最大剂量点位置
60Co治疗机
原理:利用放射性同位素60Co发射出的γ 射线治疗肿瘤,平均能量1.25MeV,与一 般深部X射线机相比有一下特点
特点:①能量较高,射线穿透力强;② 皮肤反应轻;③康普顿效应为主,骨吸 收类似于软组织吸收;④旁向散射少, 放射反应轻;⑤经济可靠,维修方便。
电子剂量学概要

电子剂量学及临床应用电子束的产生、电子束的特点、电子与物质的相互作用剂量学:1.PDD 2.电子束的能量(模体表面的最大可几能量、模体表面的平均能量、平均能量和深度)3.输出因子4.射程5.OAR和Profile 6.平坦度和对称性7.等剂量分布8.射野的均匀性和半影9.虚源射野的设计:1.能量和照射野的选择2.斜入射3.不均匀组织4.补偿5.射野衔接6.挡铅特殊技术:旋转照射、全身电子线照射高能电子束特点1.有限的射程2.易散射皮肤剂量高3.电子束限光筒随到皮肤距离的增加,射野均匀性迅速变劣,半影变宽。
4.PDD在射野小的时候变化明显5.不均匀组织对PDD影响显著6.拉长源皮距,输出剂量不按平方反比定律计算7.不规则射野计算仍存在问题8.主要治疗浅表或偏心的肿瘤和浸润的淋巴结。
电子线模式时:X射线靶和均整滤过器从电子射线束范围内移去电子束强度比产生X射线所需电子束小2-3量级笔形电子束引出窗:金属铍(铍的低原子序数使电子束的散射和韧致辐射很低)散射箔:1.单一散射箔(射束展宽,先经过准直器再经过限光筒)2.双散射箔(射束展宽和使射线变的均匀)磁场扫描:射束展宽(优点:1.能谱窄,剂量跌落更为陡峭。
2.减少X射线污染3.较易形成电子束不规则调强射野)电子限光筒:封闭式(弥补边缘射线剂量不足,能谱变宽,改善射野的均匀性)。
边框式(仅起到限定射野的大小)射野跟随系统改善了剂量分布特性,减轻电子限光筒的重量。
PDD曲线:韧致辐射尾部Ds:入射或表面剂量Dm:最大剂量点深度(Zmax)Dx:电子束中X射线剂量Rt:有效治疗深度R50:50%Dm或半峰值深度(HVD)Rp:电子束的射程Rq:剂量跌落最陡点的切线与Dm水平的交点的深度最大射程:中心轴剂量曲线尾部外推与本底辐射相交的深度实际射程Rp:最陡的切线与本底辐射相交的深度约等于E(Mev)/2的值深度R90(治疗射程):E(Mev)/4称为有效深度有时候也放宽到R85R50(半峰值深度)深度Rq:通过剂量拐点的切线和最大剂量水平线相交的深度。
放疗物理与放疗技术 讲义 第一章

表1 课程学时分配表剂量学篇第1章外照射光子射野剂量学(6学时)教学目标1.人体模型和百分深度剂量比了解:组织替代材料间的转换,模体的分类,剂量准确性的要求;理解:组织替代材料的概念,模体及其各个类别的概念和特点;应用:组织替代材料的选择。
2.百分深度剂量分布应用:照射野及其相关的概念,百分深度剂量的定义和建成效应及其各个影响因素。
3.组织空气比了解:不同源皮距百分深度剂量的计算(组织空气比法),旋转治疗剂量计算和散射空气比;理解:组织空气比的概念及其影响因素,反散因子的概念和影响因素及其关系;应用:组织空气比与百分深度剂量的关系及其应用。
4.组织最大剂量比了解:原射线和散射线区别;理解:射野输出因子和模体散射因子的概念和作用,散射最大剂量比的概念;应用:组织模体比和组织最大剂量比的概念和意义。
5.等剂量分布与射野离轴比理解:等剂量曲线的概念,加速器X射线束射线质变化的规律;应用:等剂量曲线的特点及其影响因素,射野离轴比的概念和影响因素及其意义,束流权重和等剂量曲线的合成。
6.处方剂量计算了解:加速器和钴-60的剂量计算;理解:离轴点剂量计算-Day氏法及其本质;应用:处方剂量的概念和表示方法及其含义。
本章主要参考书1.肿瘤放疗物理学,胡逸民主编,原子能出版社,1999年9月出版,P149~2262.田志恒编,辐射剂量学(初版)(M),高等学校试用教材,1992年6月第一版,P197~P237讲稿:第1章外照射光子射野剂量学(6学时)外照射剂量学(external radiation dosimetry)研究以人体为主的各种客观受体外辐射源照射的剂量学问题。
对于医学照射、工业照射、各种照射实验和某些事故照射,可以利用受特定射束照射的体模来测量或者计算照射剂量。
这些测量和计算结果也是确定辐射防护水平照射剂量的基础资料。
第一节人体模型一、组织替代材料X(γ)射线、电子束及其他重粒子入射到人体并与组织发生相互作用,由于散射和吸收,能量和强度逐渐损失。
电子束全身照射的实施和剂量学研究

英 国产 F R R 50剂 量仪 ,. c2 7 A ME 2 7 0 6 c5 1石墨 电离 室 ,
美国 ME D—T C公 司生产 MO FT多通道半导 体剂量仪 , E SI 多 用人体仿 真体模 , 国柯 达 E R一 美 D 2慢感 光胶 片 , 国 P O 美 R . C E K胶 片分析软件 , 国 E E T H C 英 L K A公 司 pei rcs e三光 子直 线加速器 , 有多档电子线 能量 ,、0 1 、5 1 、0 E 具 8 1 、2 1 、82 M V。
维普资讯
20 o 7年 8月
第 1 5卷第 8
・
17 ・ 19
放 疗 技 术 夺
电子束 全 身 照 射 的实 施 和剂 量 学 研 究
吴湘阳, 李 勤, 常晓 彬 , 军安 张
【 指示性摘要 】 自行设计 了全 身电子线 照射 ( S I 的患者 固定用标准体 位架 , TE ) 以及可 以人工 3 0度 旋转 的 6 特制旋转盘 。分别应用剂 量仪 、 仿真石蜡 固体 体模 、 固体水 , 柯达慢感光胶 片 , 片分析仪 等多种 剂量测试 胶 工具 , 对开 展该 技术所需 的临床剂量学参数 进行系统的数据采集 , 并加 以分 析 。总结 出一 套对 临床行之有
由于各个治疗 中心在 放疗 设备 、 称治疗 距 离 、 标 限光 筒大 小 等 条件 不同 , 很大 的差别 , 要 实测得 到。我科 采取 的测 有 需
电子线全 身皮肤 照射技术 , 最早 由美 国斯 坦福 大学发 明 并 实施 , 已开展多年 , 内中 国医学 科学 院肿瘤 医 院也较 国 早 开展 了此 项技 术 。但 由于该 技术 需 要特 定 的辅 助 设 施 。 我院从 临床需要 出发 , 临床 、 在 放射物 理 、 工程技术 以及模 室 协 作的基础上 , 自行设计 、 制造 了该技 术所需相 关辅 助装 置 , 并 完成 了相应的剂量学测试 , 为临床开展该 项技术 提供 了理 论依据 。使该技术 的适 应证 患者 能够 有机会 得 到相应 的治 疗, 同时也 为准备 开展此项 技术 的医疗单位提供结 论。
高能X线和电子束吸收剂量的测量与计算

1.1 材料 美 国 VARIAN Clinac 23 EX 直 线 加 速 器, 德 国
PTW 公司的 UNIDOS E 型剂量仪和 TW30013 0.6cc 指型防水电离室, 30 cm×30 cm×30 cm 四支点可调水 箱, 20 m 长 TNC 三同轴电缆, 并且剂量仪, 电离室及 TNC 电缆均每年送国家标准实验室校准。 1.2 方法 1.2.1 高能 X 线吸收剂量测量方法
面的深度为校准深度 dc, 对 6 MV X 线而言, dc=5 cm;
对 15 MV X 线 而 言 dc=10 cm. 每 次 加 速 器 出 束 100
MU, 重复测量三次, 取其平均值。高能 X 线在水中有
效测量点处的吸收剂量 DW 为:
DW=M·NC·( W/e)·(Kat·t km)·
SW, ai·r Pu·Pcel×2.58×10-4×100
量不准确[2], 由此可见, 加强吸收剂量测量的规范和测 量的准确性, 不仅有着重要的临床意义, 并且也是医 院放疗物理师的基本任务之一。
目前有多种方法用于吸收剂量的测量, 但在临床 上大多用指型电离室在水模体中测量, 并使用 IAEA 277 报告方法对高能 X 线和电子束进行测量与计算, 使用此方法简便, 易行, 快速而精度很高, 因此对临床 物理师有着积极的意义。
6 1.3 2.32 5.41 2.42 2.50 1.084 0.955
LI Jun, ZHANG Xi-zhi, TAN Fei (Department of Radiation Oncology , The People's Hospital of Subei , Yangzhou Jiangsu 225001, China )
放疗照射野计量学

五。电子束深度剂量
。
• 剂良跌落区是临床应用高能电子束极为重要的一个概念。 • 加速器产生的电子束都包含有一顶量的x线,行成曲线 后部一长长的尾巴,电子束在经过散射箱,电离室,X准 直器,电子限光筒,与这些物质相互起作用产生X线
术语简介
• • • 8.标准模体(standard phantom): 30*30*30cm立方体水模,用于X(r)线等 吸收剂量的测定与比对。 9.平方反比定律(inverse square law): 放射源在空气中放射性强度(可表示为照射 量率和吸收剂量率)随距离变化的基本规律。 10.等效野:如果使用矩形或不规则形在其射 野中心轴上的百分深度剂量与某一方形野的 相同时,该方野叫做所使用的矩形或不规则 形野的等效野。Sterling 经验方法:面积与 周长比值等效 c=2ab/a+b c:正方形边长, a,b :长方形边长
• 2 照射野的影响 :模体内 某一点的剂量是原射线和散 射线共同作用的结果。当照 射野很少的时候,主要是原 射线的贡献,而散射线很少, 随着照射野的变大,散射线 对吸收剂量的贡献增加 ,由 于模体中较深处的散射剂量 要大于最大剂量点处。因此 表现为随着照射野尺寸增加, PDD也增加。
• 3 源皮距影响 : PDD随 SSD的变化规律,是由于平 方反比定律的影响,如下图, 任一点实际剂量随着距放射 源的距离增加而减少,但任 意两点剂量减少的速率,近 源处大于远源处。即近源处 PDD下降要比远源处快的多。 换而言之,PDD随着SSD的 增加而增加。
• Ds:入射线表面剂量Ds,以表 面下0。5mm处的剂量表示, Dm:最大剂量点剂量。R100: 最大剂量点深度,Dx:电子 束中的X剂量,R85:有效深 度,既治疗剂量规定值处的 深度。Rp:电子束的射程。 Rq:百分深度剂量曲线上, 过剂量跌落点的切线与Dm 水平分叉点的深度。 • PDD分布,分为四部分:剂 量建成区,高剂量坪区,剂 量跌落区和X线污染区。 • 与高能X或r线相比,高能电 子束的剂量建成效应不明显, 表现为:表面剂量高, 75%~80%以上,随能量增 加而增加,随深度的增加, PDD很快达到最大点,然后 行成高剂量坪区。
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有关参数。
Ds:入射或表面剂量,以表 面下0.5mm处的剂量表示;
Dm:最大剂量点剂量; R100:最大剂量点深度; Dx:电子束中x射线剂量; Rt(R85):有效治疗深度, 即治疗剂量规定值(如85%Dm) 处的深度;
R50:50%Dm或半峰值处的深度(HVD);
Rp:电子束的射程;
Rq:百分深度剂量曲线上,过剂量跌落最陡点的切线与Dm水 平线交点的深度。
高能电子束的百分深度剂量分布,大致可分为四部分:
剂量建成区 高剂量坪区 剂量跌落区 x射线污染区
与高能x(γ)射线相比,高能电子束的剂量建成效应不明 显,表现为: 表面剂量高,一般都在75%~85 %以上,并随能量增加而增加; 随着深度的增加,百分深度剂 量很快达到最大点;
根据电子束易于散射的特点,将其射束展宽。所用 散射箔材料的原子序数和厚度,要依据电子束能量选择。散 射箔可以有效地将电子束展宽到临床所需要的最大射野范围。 电子束通过散射箔展宽后,先经x射线治疗准直器,再经电 子束限光筒形成治疗用射野。
电子束经x射线准直器 及电子限光筒壁时,也会产 生散射电子,从而改变电子 束的角分布并使其能谱变宽, 从而改善射野均匀性,使其 剂量建成区的剂量显著增加, 但随限光筒到表面的距离的 增加而影响减少。
然后形成高剂量“坪区”。
这主要是由于电子束在其运动径迹上,很容易被散射,使 得单位截面上电子注量增加。
剂量跌落是临床使用高能电子束时极为重要的一个概念。 用剂量梯度G表示:
记为,G=Rp/(Rp-Rq) 该值一般在2.0~2.5之间。
任何医用加速器产生的电子束都包含有一定数量的X 射线,从而表现为百分深度剂量分布曲线后部有一长长的 “拖尾”。
(3)源皮距的影响
当源皮距不同时,一些主要参数的变化规律,主要表现为:当 限光筒至皮肤表面的距离增加时,表面剂量降低,最大剂量深 度变深,剂量梯度变陡,X射线污染略有增加,而且高能电子束 较低能电子束变化显著。
造成这一现象的主要原因, 是由于电子束有效源皮距的 影响和电子束的散射特性。 由于电子束百分深度剂量随 源皮距变化的这一特点,要 求临床应用中,除非特殊需 要,应保持源皮距不变,否 则要根据实际的临床使用条 件,具体测量百分深度剂量 有关参数的变化。
第六章 高能电子束射野剂量学
高能电子束应用于肿瘤的放射治疗始于上世纪50年代初 期。
据估计约15%的患者在治疗过程中要应用高能电子束。 计划设计要求在给予靶区足够剂量的同时,必须注意保 护正常器官。
加速器
偏转磁铁
钨靶
临床最早使用的电子 束多是由电子感应加 速器产生的,60年代 后期,医用直线加速 器逐渐取代了电子感 应加速器,成为放射 治疗中产生电子束和 高能x射线的最主要 设备。
方法之二:利用电磁偏转原理展宽电子束。
可以减少或避免因电子束穿过散射箔时产生的x射线污 染,它采用类似电视光栅式扫描或螺旋式扫描的方法,将窄 束电子打散,从而使电于束展宽。其特点是能谱窄,剂量跌 落的梯度更为陡峭,较低的x射线污染等。
第二节 电子束射野剂量学
高能电子束的特点:
(1)高能电子束具有有限的射程,可以有效地避免对靶区 后深部组织的照射。这是高能电子束最重要的剂量学特点; (2)易于散射,皮肤剂量相对较高,且随电子能量的增加 而增加; (3)随着电子束限光筒到患者皮肤距离的增加,射野的剂量 均匀性迅速变劣、半影增宽;
(4)百分深度剂量随射野大小特别在射野较小时变化明显;
(5)不均匀组织对百分深度剂量影响显著;
(6)拉长源皮距照射时,输出剂量不能准确按平方反比定律 计算;(应考虑有效源皮距)
(7)不规则射野输出剂量的计算,仍存在问题。
基于高能电子束的上述特点,它主要用于治疗表浅或 偏心的肿瘤和浸润的淋巴结。
一、中心轴百分深度剂量曲线
将单一散射箔改用为双散射 箔系统,可进一步改善电于束的 能谱和角分布。第一散射箔的作 用,是利用电子穿射时的多重散 射,将射束展宽;第二散射箔类 似于x射线系统中的均整器,增加 射野周边的散射线,使整个射线 束变得均匀平坦。使用双散射箔 系统,电子束限光筒可不再使用 单一散射箔通常采用的封闭筒壁 式结构而改用边框式,此时边框 式限光筒仅起确定射野大小(几何 尺寸)的作用。
对较高能量的电子束,因射程较长,使用较小的照射 野时,相当数量的电子被散射出照射野,百分深度剂量随 射野的变化较大。当照射野增大时,较浅部位中心轴上电 子的散射损失被照射野边缘的散射电子补偿逐渐达到平衡, 百分深度剂量不再随射野的增加而变化。一般条件下,当 照射野的直径大于电子束射程的二分之一时,百分深度剂 量随照射野增大而变化极微。
电子束能量愈低,电子束愈易于被散射,散射角愈大,剂 量建成更迅速,距离更短。表面剂量相对于最大剂量点剂量的 比值,低能电子束要小于高能电子束。
综上所述,为了充分发挥高能电子束的上述特点,临床中 应用的高能电子束,其能量应在4~25 MeV范围。
(2)照射野的影响
低能时,因射程较短,射野对百分深度剂量的影响较 小;
散射片
均整器
扩大和均匀射野电子束治疗X射源自治疗加速器治疗机产生的射线
第一节 治疗电子束的产生
对于医用直线加速器,经加速和偏转后引出的电子束, 束流发散角很小,基本是单能窄束,必须加以改造,才能用 于临床。
改造方法主要有两种: 利用散射箔展宽电子束。 利用电磁偏转原理展宽电子束。
方法之一:利用散射箔展宽电子束
电子束在经过散射箔、监测电离室、x射线准直器和电 子限光筒装置时,与这些物质相互作用,产生了X射线。
对采用散射箔系统的医用直线加速器,x射线污染水 平随电子束能量的增加而增加。
2、百分深度剂量的影响 因素
(1)能量的影响
电子束百分深度剂量 分布随电子束能量的改变 有很大变化。
基本特点是:由于电 子束易于散射,所以随着 射线能量的增加,表面剂 量增加,高剂量坪区变宽, 剂量梯度减小,X射线污 染增加,电子束的临床剂 量学优点逐渐消失。