放射治疗剂量学307

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1、 放射治疗剂量学 放射治疗治愈率为 18% 手术治愈率为 22% 大约 2/3 的肿瘤患者在病情的不同阶段出于不同目的需要放射治疗， 根治性放射治疗可以是单一放射治疗。 放射治疗可分为：根治性 姑息性 1895 年 德国伦琴发现 X 线 1896 年 居里夫人、贝克勒尔发现镭 以上两种射线源的发现标志使用射线放射肿瘤的开始 1922 年 第一台深部 X 线机 按放射源位于肿瘤的位置，将放射治疗照射方式分为外照射和内照射。 外照射：放射源位于患者体外，在体外距体表一定距离处放出射线并穿过人体，进行照射治疗。 常规外照射：固定源皮距照射和等中心照射（固定源轴距照射） 内照射治疗亦称近距离治疗，是将

2、封闭的放射源送到腔内，管内组织间进行照射治疗。 带电粒子：电子、质子、粒子 辐射：电离辐射直接电离辐射 间接电离辐射和非电离辐射 不带电粒子的辐射：光子、中子 弹性碰撞：没有能量损失 非弹性碰撞：有能量损失 X()射线与物质的相互作用 半价层（HVL）:为 X()射线穿过物质强度衰减到其初始值的一半时所对应的吸收体的厚度。 X()光子与物质的相互作用的主要过程有：光电效应、康普顿效应（本质：X()光子与自由电子发生相互作用的结果。）、电子对效应等。 （HVL）=1/2=0.05 n=In20/In2=4.32 全挡时要求使得原射线的穿射量超过 5% 照射量：表征 X 射线和射线在关心的体积内用

3、于电离空气的能量。 适用介质：空气 适用辐射类型：X()射线辐射 吸收剂量：表征任何辐射在所关心的体积内被物质吸收的能量。 适用介质：任何介质 适用辐射类型：任何类型和能量的电离辐射 比释动能：表征非带电粒子在所关心的体积内交给带电粒子的能量。 适用介质：任何介质 适用辐射类型：非带电粒子辐射 标准体膜：长宽高分别为 30cm 的立方体水模。 剂量测量方法：实验室使用：量热法、化学剂量法 现场应用：电离室、半导体剂量计、胶片法、热释光法 是被国际权威机构和国家监督部门确定的、 用于放射治疗剂量校准和日常监测的主要方法。 X 射线的产生 产生 X 射线必须具备两个条件： （1）有高速运动的电子流

4、。 （2）有适当的障碍物阻止电子运动-阳极靶 阳极靶的作用是用以阻挡高速电子流，使其所具有的能量部分转变成 X 射线的能量。 要获得高速电子流需要具备两个条件： （1）首先要有一个由高电压产生的强电场，用以加速电子，使之获得足够大的动能。 （2）其次是要有一个高真空度的空间， 以保证高速电子流免受空气分子的阻挡而降低能量，同时又保证灯丝不致因氧化而被烧毁。 X 射线的产生装置 一台完整的 X 线机主要由 X 线管、高压发生器、控制台、治疗床及其他辅助控制装置和设备构成。 其中 X 射线管是装置的核心部件， 它是由一个高度真空， 并封装有阳极和阳极的硬质玻璃管构成。 射线与 CO 源 原子核外电

5、子所处的不同能量状态称为原子能级。 CO 治疗机和半影 CO 治疗机半影：几何半影（与机器有关）、穿射半影（与机器有关、准直器有关）、散射半影（与体模有关） 医用电子直线加速器有高能 X 射线及高能电子束两种射线束模式应用放射治疗-外照射广泛应用。 现代近距离后装治疗机一般由四部分组成： （1）放射源：用于后装治疗机的放源一般采用 I 或 CO，目前国内 98%后装治疗机采用依源。 （2）施源器 （3）源室及放射源驱动单元 （4）治疗计划系统 模拟定位机在治疗计划设计过程中主要执行两大功能： 1.为治疗计划设计者提供有关肿瘤和重要器官的影像信息。 2.用于治疗方案的验证和模拟。 CT 模拟机主

6、要由 CT 和激光灯组成。 激光灯系统包括数字控制软件、三维可动激光和激光灯驱动系统。 一般情况下为了剂量计算或测量，参考点通常规定为模体表面下射线轴上的一点。 源皮距（SSD）:表示沿射线中心轴从射线源到体模表面的距离。 源瘤距（STD）：表示射线源沿射线中心轴到肿瘤中心的距离。 源轴距（SAD）：表示射线到机架旋转中心的距离。 百分深度剂量定义：百分深度剂量（PPD）是描述射线沿中心轴相对剂量分布的物理量，定义为射线中心轴上某一深度 d 处的吸收剂量与参考点深度 d0 处剂量的百分比： Dd PDD=-X100% D0 百分深度剂量在体模内存在最大值或体模内存在吸收剂量最大值， 这种现象称

7、之为剂量建成效应。 对长方形照射野 设矩形野的长、宽分别为 a 和 b，等效方形野的边长为 C，根据面积/周长： 比相同的方法有： C ab 2ab -=- 即 C=- - 4C 2（ab） ab 对百分深度剂量的影响： 1. 射线能量及体模深度 2.射野的大小与形状 3.源皮距 2. 组织空气比（TAR）是指体模内射线中心轴上任一点吸收剂量 Dd 与空间同一位置上由空气吸收剂量 Dfs 之比 Dd TAR=- Dfs 影响组织空气比的因素：组织空气与源皮距无关 组织空气比随组织深度的变化非常类似于百分深度剂量 剂量中，将体模最大剂量点处的组织空气比称为背散射因子（BSF） BSF 取决于患者

8、体厚、射线能量、照射野面积及形状，于源皮距无关。 fd 组织空气比与百分深度剂量的关系：TAR=(-) fdm 原散线与散射线 体模中任意点的剂量为原射线和散射线之和。 散射线的来源：1.原散线与治疗机准直器系统作用产生的散射光子。 2.原散射线以及穿过治疗机准直器和射线挡块后的漏散射光子与体膜作用产生的散射线。 射野输出因子（Sc） 射野在空气中的输出剂量与参考射野（一般为 10cm10cm）在空气中的输出剂量之比（一般查表得到） 准直器散射因子 Sc 体模散射因子 Sp 组织体模比 TPR： 体模中射野中心轴上的任意一点的剂量 Dd与空间同一点体模射野中心轴上参考深度处同一射野的剂量 Dd

9、0 的比。 PDD 与 TMR 的对比 PDD TMR 用于源皮距照射 用于等中心照射 SDD=100cm SAD=100cm 散射最大剂量比（SMR） 体模内射线中心轴上任意一点的散射剂量与空间的同一位置， 最大剂量深度处有效原射线剂量之比。 与源皮距无关 定剂量曲线 定义：将体模中百分深度剂量相同的点连接起来，即成等剂量曲线。 射野平坦度和对称性的范围（80%） 依据照射野的几何大小， 用射野边缘向射野中心等比地缩小为原射野的 80%， 在此 80%范围内。 楔形角：在 10cm 参考深度处的某一条等剂量曲线与 1/2 射野宽的焦点连线与通过射野中心轴垂直的夹角定义为楔形角 ICRU：国际

10、辐射单位与测量委员会 有效源皮距：校正因子 CFTMR 射野挡铅的主要目的是将规定射野变成不规则射野，以使射野形状和靶区形状的投影一致，或保护射野内重要组织或器官。 低熔点铅合金通常由 50%铋、26.7%、10%镉、13.3%锡加工制成。 此种合金的熔点 70，密度近似等于 9.4g/cm，约为钝铅的 83%，用这种低熔点铅制作的挡块厚度是铅挡块厚度的 1.21 倍。 电子线最大射程和最大能量关系： 在水中或软组织中，高能电子的能量基本按 2Mev/cm，速率递减。 6-12Mev，0.5%-2% 12-20Mev，2%-5% 电子线的剂量分布特征：可分为剂量建成区、高剂量坪区 、剂量跌落区

11、和 X 射线污染区 治疗区 G=RP/(RP-Rq） DS:表面剂量 DX：X 线的污染坪区 G：剂量跌落区的梯度 能量：（3d 后2 或 3）Mev d 后=3， 小于3% 两电子束射野原则：是使 50%等剂量曲线在所需的深度相交，形成较好的剂量分布。 肿瘤区（GTV）:指通过临床或影像学检查能够确定的肿瘤以及受侵犯的组织。 原发治疗区（GTV-P） 区域淋巴结转移（GTV-R） 远处转移（GTV-M） 临床靶区（CTV）：指包括肿瘤区和肿瘤可能侵犯的亚临床病灶区域。 CTV=GTV亚临床灶浸润的不确定性区域 计划靶区（PTV）：即 CTV靶区位置移动的不确定性。 （1）可预见性的移动：如治

12、疗摆位的位置误差（少于 5mm） （2）不可预见性误差：呼吸系统和心脏搏动导致的位置误差 内部器官运动和位移导致的位置误差 最理想情况是：PTV=CTV1 治疗区（TV）：放疗医生根据目标（根治 or 姑息放疗）选定的可达致治疗目的的剂量区域。 TV=PTV 时最好，但临床实践应用中，TV 均大于 PTV 照射区（IV）：指靶区周围的敏感组织和器官被一定范围的等剂量曲线所包括的区域。 通常选择 5%等剂量曲线所包绕的区域作为 IV。 危机器官（OAR）可能包括在照射野内的重要组织和器官。 计划危及器官（PORV）：与 PTV 定义一样，在确定危及器官。 放射治疗照射野设计的剂量学原则 临床剂量

13、学四原则： （1）靶区剂量要准确 （2）肿瘤靶区剂量分布要均匀 剂量变化梯度不能超过5% 既要达到 90%的剂量分布 （3）照射野设计应尽量提高治疗区域内的剂量，降低照射区正常组织受量。、 （4）保护肿瘤周围重要器官免受照射，至少不能使它们的照射剂量超过其耐受剂量。 准、均、高、保 剂量-体积直方图（DVH） (L1L2)d 共面照射野相接办法：S= - 2SSD Ld 野间距的计算：S=- 在皮肤表面预留间距 2SSD 四种常用照射野： 1. 体表野 2.切线野 3.楔形野 4.等中心野 近距离放射治疗的分类： 低剂量率：0.4-2Gy/h 中剂量率：2-12Gy/h 高剂量率：12Gy/h

14、 摄片定位的方法有正交重建法、 半正交重建法， 等中心重建法、 变角重建法及空间平移法 （平面重建法）等。 强调放疗（IMRT） 早反应组织： 特点 1. 组织细胞更新快，少数增殖快的组织在照射后 1-2d 就开始增殖。 2. 经照射后损伤表现早，一般在照射后 2-3 周表现出来。 3. /比值高 4. 对总治疗时间变化敏感 5. 对分次剂量变化不敏感 晚反应组织特点：1.对总治疗时间变化不敏感 2.分次剂量变化敏感 TD5/5 最小耐受剂量，在标准条件下，治疗 5 年内，5%的病例发生严重并发症的剂量。 TD50/5 最大耐受剂量，在标准条件下，治疗 5 年内，50%的患者发生严重并发症的剂

15、量。 分次放射治疗的生物学基础： 1. 细胞放射损伤的修复 2. 细胞周期的再分布 3. 乏氧细胞再氧合 4. 组织的再群体化。 射线对细胞作用的关键的靶点是 DAN 常规分割 每次剂量（Gy）1.8-2.0 次数/天 1 超分割 每次剂量（Gy）1.2-1.3 次数/天 2 L-Q 线性二次模型 生物效应剂量是指分次数无穷多、分剂量无穷小时，产生相等的生物效应，所需的理论总剂量。 d BED=nd（1-） n:总次数 d：单次剂量 /:肿瘤/值 / 上式表达的 BED 是分次数 n 的线性函数，因此 BED 像 TDF 一样，可以直接进行相加： BED 总=BED1BED2. 放疗过程中的辐

16、射防护 辐射防护的基本原则： 1. 实践的正当性 实践的利益付出的利益 2. 防护的最优化 3. 个人剂量限值 外照射防护的基本方法： 1. 时间防护 2. 距离防护 3. 屏蔽防护 例题一 .假设早反应组织 a/B=10Gy， 晚反应组织 a/=3Gy ,常规治疗 2Gyx1 次/d,每周5 次6 周,则早反应组织有效生物剂量为多少? 解： d 2 BED=nd（1-）=562（1-）=72 / 10 .如改为超分割治疗，1.15Gyx2 次/d,每周 5 天7 周,则早反应组织有效生物剂量为多少? 解： d 1.15 BED=nd（1-）=571.152（1-）= / 10 .如改为超分割

17、治疗，1.15Gyx2 次/d， 每周 5 天7 周,则晚反应组织有效生物剂量为多少? 解： d 1.15 BED=nd（1-）=571.152（1-）= / 3 例题二 某肿瘤患者(肿瘤 a/ 值为 10Gy )，原计划治疗方案 70Gy/35 次/7 周,由于 8次发生給量错误为 3Gy1 次，如果接下来治疗继续用 2Gy/次治疗，完成与原计划相当的疗程需要再照射次数约为多少次? d 解：BED=nd（1-） / 2 3 2 352（1 - -)= 83(1- )n2(1 - ) 10 10 10 解得 n=22 例题三 当一个晚反应组织中出现了早反应组织性质的肿瘤,在进行根治性放射治疗时

18、,可在疗程中考虑超分割放射治疗。请根据所学知识分析原因 解： 早反应组织对分次剂量变化不敏感而对总治疗时间敏感， 晚反应组织对分次剂量变化敏感而对总治疗时间不敏感,因此，采用超分割放射治疗降低分次剂量缩短总治疗时间，可以在不降低肿瘤(即早反应组织)控制的前提下降低正常组织(即晚反应组织)的并发症。 例题四 当一个早反应组织中出现了晚反应组织性质的肿瘤， 在进行根治性放疗时， 为什么不可以采用超分割放射治疗?。你认为合理的做法是什么? 解： 晚反应组织对分次剂量变化敏感,如采用超分割放射治疗降低分次剂量缩短总治疗时间,会导致晚反应组织肿瘤的控制率下降,同时会加重早反应正常组织的不良反应。 由于晚反应组织对总治疗时间相对不敏感， 因此可以适当延长总治疗时间1 提高分次照射剂量， 而不会导致肿瘤控制概率下降， 同时还可以减轻早反应正常组织的不良反应。