吸收剂量的测量综述

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1、HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 射射 治治 疗疗 科科 吸收剂量的测量吸收剂量的测量 湖北省肿瘤医院 放疗科 徐 利 明 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 吸收剂量的测量方法吸收剂量的测量方法 n吸收剂量测量的原理 u照射量与吸收剂量的概念 u照射量转换为吸收剂量 n测量吸收剂量的条件和技术要求 u介质、设备和技术要求 u电离室的校准 n标准和规范 uC和CE方法 uIAEA 277号报告及其修定 uGB HBCH RADIOTHERAP

2、Y DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 吸收剂量测量的原理 n二者概念完全不同 u照射量表达的是电离辐射对空气电离的本领； u吸收剂量表达的是电离辐射在物质中沉积的能量的 多少。 n二者的关系 D D 空气空气 = = f f X X HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 吸收剂量的测量 电离室测量吸收剂量的原理电离室测量吸收剂量的原理 电离室的工作原理表明，它的作用是收集被电离的空气中的电电离室的工作原理表明，它的作用是收集被电离的空气中的电 离电荷，以电离电流的大小

3、来反映电离辐射的强度的，所以电离室离电荷，以电离电流的大小来反映电离辐射的强度的，所以电离室 实际测量的是照射量。实际测量的是照射量。 在空气中每产生一对正负离子所消耗的电子动能，对所有能量在空气中每产生一对正负离子所消耗的电子动能，对所有能量 的电子来讲，基本上是一个常数，即平均电离能为的电子来讲，基本上是一个常数，即平均电离能为W/e = 33.97 W/e = 33.97 J/CJ/C。 因此，便决定了吸收剂量的测量是通过两步来完成的：因此，便决定了吸收剂量的测量是通过两步来完成的： 测量电离辐射产生的电离电荷；测量电离辐射产生的电离电荷； 利用空气的平均电离能来计算电离产生的能量沉积，

4、即吸收剂利用空气的平均电离能来计算电离产生的能量沉积，即吸收剂 量。 量。 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 空气中吸收剂量的测量 如果用于测量的电离室为：如果用于测量的电离室为： 室壁由空气等效材料制成；室壁由空气等效材料制成； 室壁厚度（或加平衡帽后）可达到电子平衡；室壁厚度（或加平衡帽后）可达到电子平衡； 气腔体积可精确确定。气腔体积可精确确定。 式中：式中：Q Q 气腔中释放的电离电荷，气腔中释放的电离电荷， - - 气腔中的空气密度，气腔中的空气密度， V V 气腔体积气腔体积 A A 传输系数，表示

5、能量通过室壁的份额，其值略小于传输系数，表示能量通过室壁的份额，其值略小于1 1。 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 而吸收剂量则为： Da= X W/e 即： Da（J/kg)= X（R）2.5810-4(C/kg/R)33.97(J/C) =0.87610-2（J/kgR）X（R） Da （rad）= 0.876（rad/R）X ( R ) 即： Da = f X f : 伦琴-拉德转换因子，或照射量-吸收剂量转换因子。 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤

6、 医医 院院 放放 疗疗 科科 吸收剂量转换为照射量的过程吸收剂量转换为照射量的过程 1 1电子电量电子电量 e =1.602110e =1.602110-19 -19库仑 库仑 在空气中产生一对离子所消耗的平均电离能量在空气中产生一对离子所消耗的平均电离能量 W/e=33.97eVW/e=33.97eV 1eV=1.60 10 1eV=1.60 10-19 -19 J J 1R=2.5810 1R=2.5810-14 -14 CKg CKg -1 -1 2.58 10 2.58 10-14 -14 D D空气 空气 = = 33.97 1.60 1033.97 1.60 10-19 -19

7、1.602110 1.602110-19 -19 = 8.76 = 8.76 1010-3 -3 G y = 0.876 G y = 0.876 cGycGy HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 吸收剂量转换为照射量的过程吸收剂量转换为照射量的过程 ( (en/en/) )物质 物质 ( (en/ en/) )物质 物质 D D 物质物质 = = D D 空气空气 =(8.7610 =(8.7610-3 -3 ) ) X X ( (en/en/) )空气 空气 ( (en/ en/) )空气 空气 =f X =f

8、 X ( (en/ en/) )物质 物质 f = (8.7610f = (8.7610-3 -3) ) (Gy R (Gy R -1 -1) ) ( (en/ en/) )空气 空气 ( (e n/)e n/)物质 物质 物质的质能吸收系数物质的质能吸收系数 ( (e n/)e n/)空气 空气 空气的质能吸收系数空气的质能吸收系数 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 吸收剂量转换为照射量的过程吸收剂量转换为照射量的过程 D D物质 物质 = = f f X X f f : : 照射量吸收剂量转换因子照射量吸收

9、剂量转换因子( G y R( G y R-1 -1 ) ) HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 介质、设备和技术要求 n测量介质（ICRU定义的模体） u标准模体 30立方厘米水模体 u均匀模体 固态或干水，边长30cm，不同厚度的组 合，用于常规检查 u人体模体 标准人体外型，模拟人体不同组织器官密度，若干 片状组合，用于特殊治疗的剂量学研究 n剂量准确性要求 u标准水模体的测量值为标准 u其它替代介质的精度要求 误差不超过标准水模体的1%。 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北

10、 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 n定 义：对射线的散射和吸收的特性与人体组织相同的材料 即为组织替代材料。 n材料的选择 u总线性（或总质量）衰减系数与被替代的组织相同； u质量密度（物理密度）近似相等； n组织替代材料间的转换 不同能量的射线与替代材料的作用方式有所不同，则计算 替换厚度的数学模型不同 人体模型人体模型（组织替代材料）（组织替代材料） HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 介质、设备和技术要求 n不同介质对水的吸收剂量的转换 (en/)w Dw = Dm (en/)m n不同介质

11、对水的等效厚度的转换 T水=T模体模体(Z/A)模体(Z/A)水 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 介质、设备和技术要求 n不同介质对水的测量深度的校正 在SCD固定不变的前提下，校正系数为： SF=dw / dm =m/w n不同介质对水的额外散射的转换 (en/)w Dw = Dm ESC (en/)m HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 材料质量密度 (g cm-3) 电子密度 (电子数g cm- 3) 有效原子序数 (光电

12、效应) 空气 1.2910-33.8910-37.78 水1.003.347.42 聚苯乙烯1.031.053.34 3.405.69 有机玻璃1.161.203.763.896.48 聚乙烯0.923.166.16 石蜡0.870.933.003.215.42 MIXD0.993.377.05 M31.053.517.35 常用组织替代材料的物理参数常用组织替代材料的物理参数 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 射线质低能X中能X高能X钴-60 电离室形状平板柱形柱形柱形 入射窗或室壁厚度薄膜0.1gcm2 0

13、.1gcm2 0.1gcm2 收集极直径20mm2mm2mm2mm 保护极宽度3mm3mm 气腔内直径7mm7mm7mm 气腔长度25mm25mm25mm 材料 入射窗，室壁与中心电极最好用相同低原子序数 材料 平衡帽+室壁厚度0.40.6gcm2 电离室的结构与技术要求 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 适用于放射治疗测量用的电离室的主要指标 漏电流受电离辐射照射前，5min内小于10-14A，照射后1min内小于 510-13A和5min内小于10-13A 重复性钴-60照射5Gy，读数重复性应在0.5%之

14、内 杆效应10cm35cm射野内电离室主轴与射野长轴平行，照射后的读 数与照射野旋转90后的读数差别应在0.5%之内 能量响应电离室对中低能X线（HVL=2mm铝到4mm铜）的响应与钴- 60线的响应系数差别小于0.5% 角度依赖性指形电离室沿主轴旋转，角度依赖性应小于0.5% 极化效应X（）光子辐射条件下，改变收集极极性，电离室响应差别小 于0.5% 收集效率“双电压”法测量加速器X线，剂量率4Gy/min，收集效率应好于 99.5% 环境影响非密闭型电离室的灵敏体积，应在1小时内达到于环境的热平 衡 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医

15、医 院院 放放 疗疗 科科 适用于放射治疗测量用的静电计的主要指标适用于放射治疗测量用的静电计的主要指标 预热预热 10min后，零点漂移24小时应 小于1mV 本底电流 电离辐射照射前及照射后30秒内，本地电流小于 510-15A 杆效应10cm35cm射野内电离室主轴与射野长轴 平行， 照射后的读数与照射野旋转90后的读数差别应 在 0.5%之内 刻度线性 好于0.01% 环境敏感性 环境温度变化每摄氏度，零点漂移小于150A 反馈电 容泄漏 静态时 ，静电计读 数变化率每分钟小于0.5% HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT 湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 示值非线性 仪表在不同量程范围内示值偏离线性的百分偏差。 电离室置于恒定辐射场内合适的剂量率点上，在被检量程内 选点5个以上，记录从0累积到不同示值的时间，以量程示