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1、放射物理临床剂量学上海新华医院放疗科 周志孝一 吸收剂量定义及单位1 1 吸收剂量吸收剂量( (D) D) (ABSORBED DOSE)(ABSORBED DOSE)1） 吸收剂量定义 吸收剂量是指任何电离辐射，授予 质量为dm的物质的平均能量d除以dm所得 的商，即：dD= (1)dm-式中：-平均授与能。授与能为进入某一体积的全部 带电电离粒 子和不带电电离粒子能量的总和与离开该体 积的全部带 电离粒子和不带电电离粒子能量的总和之差 ，再减去 在该体积内发生的任何核反应或基本粒子反应 所增加的 静止质量的等效能量。2） 吸收剂量的单位 国际单位制单位：焦耳每 千克 ，焦耳.千克 -1（J
2、.Kg-1）专名 ：戈瑞，戈（Gy),毫戈瑞（mGy），微戈瑞 (Gy） 专用单位 ：拉德（rad）1戈瑞（Gy）=1焦耳.千克 -1（J.Kg-1）1 Gy=103mGy=106Gy1rad=10-2Gy=1cGy2 吸收剂量率（D）(ABSORBED DOSE RATE)1） 吸收剂量率定义 .吸收剂量率（D）是单位时间内吸收 剂量的增量。严格定义为：某一时间间隔 dt内吸收剂量的增量dD除以该时间间隔 dt 所得的商。即：。 dDD= （2）dt .式中，D-吸收剂量率。2） 吸收剂量率的单位 国际单位制单位：焦耳每 千克秒 ，焦耳.千克 -1.秒-1（J.Kg-1.S-1） 专名 ：戈
3、每秒，戈.秒-1（Gy.S-1），毫戈.时-1（mGy.H-1），戈.分-1（Gy.min-1）专用单位 ：拉德每秒，拉德 .秒-1（R.S-1），毫拉德.时-1 （ mrad.h-1） 3 照射量（X）(EXPOSURE)1） 照射量定义照射量是指X线或线的光子在单位 质量空气中释放出来的所有次级电子，当 它们完全被空气阻止时，在空气中所形成 的任何一种符号离子的总电荷量的绝对值 。其定义为dQ除以dm所得的商，即：dQ X= （3）dm 式中：dQ-在质量为dm的一个体积元的空气中 ， 当光子产生的全部电子均被阻止于空气中所形成的任一符号的离子总电量的绝对值。 2） 照射量的单位国际单位制
4、单位：库仑每 千克 ，库仑。千克 -1（C.Kg-1）专名 ：无专用单位 ：伦琴，伦（R），毫伦（mR），微伦（R）1伦琴=2.58x10-4库仑.千克 -11R=103mR=106R 4 照射量率（X）(EXPOSURE RATE)1） 照射量率定义.照射量率（X）是单位时间内照射量的增量， 定义为dX除以dt所得的商。即：. dXX= （4）dt式中：dX-时间间隔dt内照射量的增量。2） 照射量率的单位 国际单位制单位：库仑每 千克秒 ，库仑.千克 -1.秒-1（C.Kg-1.S-1） 专名 ：无专用单位 ：伦琴每秒，伦.秒-1（R.S-1）， 伦.分-1 （R.Min-1）， 毫伦.时
5、-1（mr.h-1）5 吸收剂量与照射量的关系吸收剂量(D)和照射量（X）是两个概念完全不同的辐射量，但这两个物理量间，在相同的条件下又存在着一定的关系。关系如下：D=f.X （5）式中：f-照射量-吸收剂量转换系数。6 比释动能（K） (Kinetic energy released in material)1）比释动能定义 比释动能 K 等于dEtr除以dm所得的商。即 不带电电离粒子在质量为dm的介质中释放的全 部带电粒子的初始动能之和，即：dEtrK= (6)dm式中： dEtr 应包括带电离粒子在韧致辐射中 辐射的能量和发生在dm介质中二次效应产生的所 有带电粒 子如俄歇电子的能量。
6、2）比释动能的单位 国际单位制单位：焦耳每 千克 ，焦耳.千克 -1（J.Kg-1）专名 ：戈瑞，戈（Gy),毫戈瑞（mGy），微戈瑞 (Gy） 专用单位 ：拉德（rad） 1戈瑞（Gy）=1焦耳.千克 -1（J.Kg-1）1 Gy=103mGy=106Gy1rad=10-2Gy=1cGy比释动能用以衡量不带电电离粒子与 物质相互作用时，在单位质量物质中转移 给次级带电粒子初始动能总和的多少的一 个量，因此，与吸收剂量不同，比释动能 只适用于间接致电离辐射，但适用于任何 介质。7 比释动能与吸收剂量的关 系在带电粒子平衡条件下，数值上比释 动能可表示为：K=D/(1-g) (7)g 为次级电子
7、以韧致辐射损失能量的份额 。二 射线剂量学原理放射性射线能使受照物质的分子，原子 电离，故称作为“致电离辐射射线”。放射性射线的电离性在放射治疗临床 上的应用：放射性射线治癌治疗剂量的测量放射性射线能使受照物质电离而产生 正负离子对，这是放射性射线与物质作用 时共有的物理特性。对一般物质而言产生的离子对很容易 复合而不容易收集。但若是空气时不一样 了，产生的离子对不易复合，故很易收集 而形成电离电流。通过电离室收集到一种符号的电离电流为：I=e.N0./ （8）e电子电荷，1.6x10-19库伦N0单位时间内进入电离室的辐射粒子数 -电离辐射在某种气体中损失的能量 -该气体的平均电离能在放射治
8、疗临床应用范围内电离电流 是比较小。一般在10-9-10-15安培范围内， 故需要采用弱电流测量系统。测出电离电 流就可知照射量，然后转换成吸收剂量。这不仅使放射治疗进入了定量阶段， 而且也使剂量防护有了定量的评价。主要剂量仪类型: 电离室剂量仪半导体剂量仪胶片剂量仪（黑度计）热释光剂量仪 (TLD)热剂量仪（量热计）热剂量仪（量热计）是真正的吸收剂 量剂量仪。而临床剂量校准一般用的是电离室剂 量仪。三 剂量校准公式剂量校准是日常工作中最重要的工作之 一。它是用标准剂量仪来校准治疗机的监 督剂量仪使之达到一定的标准。目标：在标准测试条件下使治疗机的监 督剂量仪的读数与在参考点的标准剂量仪 的读
9、数相一致（ 2%）。1） 第一版本（常用型）D=RCCTPCi （9）式中：D-测量值（吸收剂量单位），R-剂量仪读数，C-照射量-吸收剂量转换系数，CTP-温度气压校正系数，Ci-剂量仪校正因子。P0T 1013（273+t）CTP= = （10）PT0 P（273+20）式中：t-测量体模温度（C0）P-治疗室气压（mbar）2） 第二版本（JJG 589-2001）Dw（Peff）=M*ND*Swari*Pu*Pcel （11）式中：Dw（Peff）-水中有效测量测量点的吸收剂量，M -剂量仪读数（经温度，气压，复合等修正） ，ND-由鉴定部门给出的空腔气体校正因子，Swair-水对空气
10、的平均阻止本领比，Pu -扰动因子，Pcel -中央电极修正. ND=Nx*w/e*Katt*Km （12）ND=NK *(1-g) * Katt*Km式中：Nx-电离室的照射量校准因子，Nk-电离室的空气比释动能校准因子，w/e-在空气中生成每对离子产生基本电荷平均消耗的能 量，w/e=33.97 J/C，g-次级电子的能量以轫致辐射损失的分数，Katt-校准时室壁的吸收和散射减弱，Km -室壁和平衡帽非空气等效引入的修正。 3） 第三版本（JJG 664-90）Dw=MxNC （13）式中：Dw-X线在水中校准点的吸收剂量，Mx-经过空气密度，湿度，离子复合修正后的计量仪示 值 N-在标准
11、实验室由60Co 线刻度的照射量校准因子，（C/Kg/dir，R/dir），C -由测量的照射量值转换成水中吸收剂量的转换因子 。（GyKg/C，rad/R）。4） 三个版本的分析比较）三个版本的剂量校准公式在本质上是一致的，但（11）（13）式更科学些，进一步揭示了C的 本质 。即：C(rad/R)=KattKmw/e*SwairPuPcel*2.58x10-4c/R*100rad/Gy (14)w/e=33.97 J/c2）三个版本之间也有不同点，（11）式明确提出了湿度修正问 题。公式为：(273.2+20)(P-0.3783P1) Kh= - (15) (273.2+Tr)(10132
12、5 )不同版本CE值比较表 (rad/R)电子线能量 E6 E10 E20深度 d ( cm) 1 2 3CE(查表法) 0.90 0. 89 0.84JJG 592 0.880 0.870 0.846JJG 1026 0.883 0.875 0.831JJG 589(2001) 0.890 0.888 0.854四 剂量校准测量1 剂量校准测量基本条件标准水箱（30x30x22 cm3）标准剂量仪（电离室剂量仪）标准源皮距标准照射野（10x10cm2）校准点深度（dc）等温半小时2 剂量校准公式RDm= - CCtpCiC0 （16）PDD（dc）式中：Dm-加速器监督剂量仪示值，PDD（d
13、c）-在校准深度dc点处对应的百分深度剂量。五 临床剂量计算临床剂量计算是日常工作中最重要的工作之 一。它是在医生给定肿瘤剂量（Dt），照射野面 积（A），肿瘤深度（dt），射线能量和照射方 式等临床治疗参数后直接算出开机预置量（DM） 的一种计算。在临床上主要有四种照射方式，即标准源皮 距照射（SSD），源瘤距照射（SAD），非标准 源皮距照射（DSSD）和旋转照射（ARC）。故 有四种临床剂量计算方法。1 标准 源皮距照射临床剂量计算 （SSD）1）加速器Dt fiDM= - （17）N PDD f a fw fD f式中：DM-单次开机预置剂量，（MU）Dt-肿瘤治疗总量，（ cGy）N-分割次数，（次）PDD-百分深度剂量，fa-照射野转换系数，fw-楔形因子，fD-监督剂量仪剂量非线性校正因子，fi -监督剂量仪剂量比
