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1、程品晶 （cheng-pj ) 核科学技术学院 放射物理学 第七章 近距离照射剂量学 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） 腔内照射 组织间插植照射 管内照射 表面施源器照射 70年代，随着后装技术的应用，近距离照射得到长足发 展。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。 照射方式 近距离照射 一、平方反比定律 第一节 近距离照射剂量学基本特点 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。
2、是影响放射源周围剂量分布的主要因素。 近放射源处的 剂量随距离变 化要比远源处 大得多。 12cm 剂量 变化为4倍 34cm剂量 变化为1.8倍 靶区内剂量相 差很大。 对不同体积的病变，只能按特定的剂量学规则 ，选用不同的布源方式，以达到在不加重正常组 织损伤的前提下，给予肿瘤组织较高剂量的照射 。 基于平方反比定律特点，近距离照射剂量学与 外照射剂量学有很大的不同： 近距离照射中，一般不使用剂量均匀性的概念。 外照射时，计划靶区内剂量变化一般不超过土5。而 在近距离照射时，在治疗范围内，剂量不可能均匀，临 床应用时应该明确。 系统规定了放射源的类型、强度、应用的方法和 几何设置，剂量表示
3、和计算的方法。 近距离照射剂量学系统 建立和发展了曼切斯特系统(Manchester System)、巴黎系统(Paris System)等。 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。 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) 二、剂量率效应 低剂量率照射0.42Gy/h(参考点) 高剂量率照射 12Gy/h (参考点) 中剂量率照射 （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置的改变； （3）可有效地减少医护人员可能受到的照射； （4）相同的
4、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。 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。 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 d
5、ose 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 为达到相同的生物效应，需具备： 治疗总剂量相同； 剂量率相同，0.5Gy/h（经典低剂量率方式）； 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） 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。 较为成功的应用：妇科宫颈癌腔内照射 对其他部位肿瘤的治疗，尤其是高剂量率照射 可
6、能引起的远期损伤，仍有许多问题需进一步 研究和探讨 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。 分次照射方式中的剂量水平选择： (分次剂量和总剂量) 60 Gy / 120 h 临床实践中应用高剂量率方法，应该特别注意 两点： 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； 如果可能，应增加分次数，降低分次剂量。 第二节 放射源的校准 在临床使用中特别是应用后装治疗机时，放射 源都为密封源，其外壳多为铂金和不锈钢。 毫克镭当量（meq） （最早应用）该值通过比 较给定放射性核素和镭226在同一特定
7、点位置 造成的照射量率而得出。 一、放射源强度的表示方法 长期应用的有以下几种： 镭源的照射量率常数，单位为Rcm2mg-1h-1。 或 参考照射量率（Rx） 距源1m处的输出剂量率 ，数值上等于距源d（cm）处的输出剂量率与 距离平方的乘积： 显活度（Aapp，或称有效活度） 某种密封放射 源产生的照射量率与同种核素的裸源产生的照 射量率相同，则裸源的活度为该种核素密封源 的显活度Aapp。 显显活度Aapp与参考照射量率Rx的关系为为： 空气比释动释动 能强度（SK） 适应现应现 代近距离 照射剂剂量学的发发展 。 ICRU：参考空气比释动能率 RK （第38号报 告，1985年） AAP
8、M：SK ，自由空间中源中垂轴上距源d处 的空气比释动能率与距离d的平方的乘积。 单位：Gyh-1 SK 单位：Gyh-1m2 用SK表示近距离照射中放射源强度，其优点 在于： 它和吸收剂量率的单位一致，临床计算吸收 剂量时不需要单位的换算； 便于各种核素间强度大小的比较，而不必考 虑它们的几何和物理结构，如源的包壳、源壁 的材料和厚度等，对吸收剂量计算的影响。 在近距离条件下，水中同一位置的比释动能 和吸收剂量数值基本相等，差别小于1。 SK 、meq、Rx、Aapp的关系分别为： SK/Aapp：空气比释动能率常数 单位为Gyh-1GBq-1m2 需要考虑的： 确定现场用电离室及静电计对放
9、射源的 空气比释动能校准因子Nx； 选择较为适宜的测量距离； 所用电离室的能响及室壁厚度； 计算公式中相关校正因子的选择。 二、放射源的校准 近距离照射剂量学的基础。 基本方法：在空气中用电离室方法对放射源 进行校准。 商品源的不精确度为510，使用时需现 场测量。 电离室有效测量点与放射源活性长度的 中点连线应垂直于放射源的长轴方向； 电离室与放射源之间的距离应选择合适 。一般为1020cm，测量时间为35min； 周围的散射物体尽量距源和电离室的距 离大于源室距离的2倍以上； 在同一方向，改变3个以上的源室距离 进行测量，然后求平均值。 为确定放射源的各向同性，对线源应该 双侧分别测量，对
10、点源至少在4个方向测量。 空气中用指形电离室校准放射源，测量时 要注意： 空气中测测定SK的数量表达式及相关因子为为： M：经温度和气压校准的静电计读数，一般取3 5次测量的平均值； NK：电离室对放射源的空气比释动能校准因子 ； RG：为电离室的剂量梯度修正因子； RS：测量环境的散射修正因子； d：电离室有效测量点到放射源距离； t：每次测量的时间因子（剂量计数时间的倒数 ）。 NK应注意两点： 相关参数的说明： （2）以250kVX射线和137Cs(或60Co)射 线的校准因子线性插值得出192Ir放射源的校 准因子。（室壁厚度不变，能响差别小于 2.0） NK=Nx（W/e）1（1-g
11、） NK=0.876Nx1（1-g） （1）NK需要由Nx计算。 RG：在外照射条件下，放射源距参考剂量 点较远，指形电离室可视作理想的“点”探测器 。而在近距离照射情况下，需对电离室进行剂 量梯度校正。 Farmer型0.6 cc Rs ：散射线主要来源于测量支架和房间的 地板、天花板及周围介质。为克服散射线对放 射源校准精度的影响，测量时一般将电离室及 支架放置房间中央，距周围散射介质的距离至 少23倍于放射源距电离室的距离；测量支架 由低原子序数的有机玻璃制成。 第三节 放射源周围的剂量分布 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。
12、近距离照射所使用的放射源 点状源和线源籽粒(seed)源 放射源形状的差异 剂量分布显示不同的特点 放射源强度的表示方法变化 一、放射源周围剂量分布的特点 平方反比定律 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。 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。 距离较近时，原射线在 水中的衰减基
13、本被散射 线的贡献所补偿，其结 果是在同一位置，水中 与空气中的照射量几乎 相等。 距离较大时，原射线的 组织衰减逐渐要大于散 射线的贡献。 源周围组织对剂量分布的影响 吸收和散射 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 步进源 按特定方式组合和排列 在不同驻留 位置停留一 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 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。 AAPM：推荐 对于均匀圆柱形线源，其源外任一点P(r，)的 剂量率表示为： SK：
14、空气比释动能强度或参考空气比释动能率 ； ：剂量率常敷； G(r，)：几何因子； g(r)：径向剂量函数； F(r，)：各向异性函数。 上式中各参数的详细说明： 参考点P(r0，0)：选择在放射源中垂线上、极 坐标值为r0=1 cm，0=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：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： 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
15、射影响 。 几何因子G(r，)： 点源 线源 仅涉及放射源特定的活 性分布，并不涉及源周 围介质的吸收和散射。 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： 各向异性函数F(r，)：用以修正放射源周围 介质的吸收和散射效应，表达式为： 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。 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。 第四节 放射源的定位技术 为为什么要定位？（是计计算剂剂量分布的前提） 如何定位？（采用x射线线照像技术术） 采用x射线线照像技术术的步骤骤： 1、根据
16、临临床要求，按照特定的剂剂量学系统统的 布源规则规则 ，确定放射源的几何排列，并按规则规则 将施源器或源导导管插植入靶区。 2、放入假源，经经x射线线照像后，得到模拟实际拟实际 照射时时源在靶区内的几何排列。 3、根据源的几何位置，计计算剂剂量分布，选择选择 最佳方案后换换以真源实实施照射。 在模拟拟机条件下，采用等中心方法，拍摄摄两 张张互相垂直的影像片，其中心一般选择选择 在放 射源分布的几何中心。 一、正交技术术 也称为等中心照像技术 患者仰卧时时 左右 x 上下 y 前后 z 设设等中心位置为为坐标标系的原点 P点为一点源或线源的一端点（x，y，z） 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点投影标 根据几何学原理: 两式相互代入，则则 同理可分别别求出相对对正位或侧侧位片P点的坐标标 y： 或： 如果P点非常
