電子線百分深度劑量的測(cè)量方法比較

朱小楊

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院 放療科，浙江杭州310009)

1 電子線百分深度劑量曲線的物理本質(zhì)

只有X線或γ線才有“照射量”這個(gè)物理量。定義為dQ除以dm所得的商，即

X線的百分深度劑量，即射線進(jìn)入介質(zhì)(包括人體及各種體模)后任意深度d點(diǎn)的劑量D(d)與峰值劑量D0之比。

而電子線只有“吸收劑量”這個(gè)物理量。

D=f·X

(3)

其中f是照射量-吸收劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)。

既然存在吸收劑量，當(dāng)電子線進(jìn)入介質(zhì)后會(huì)有一個(gè)劑量分布的問(wèn)題，必然會(huì)有“百分深度劑量”及其曲線。最根本的辦法是直接測(cè)量電子線的吸收劑量，即采用“量熱法”，這是一種直接根據(jù)“吸收劑量”定義設(shè)計(jì)出來(lái)的直接測(cè)量“吸收劑量”的儀器。但是量熱計(jì)十分精密而且體積大，不可能直接用在臨床物理測(cè)試中，更不可能在水模中測(cè)電子線PDD曲線。

電離室劑量?jī)x是用來(lái)測(cè)x、γ線照射量的，其基本原理是x或γ線使空氣電離，然后收集一種符號(hào)的離子得出電離量用(1)式得出照射量，而電子線也是電離射線，同樣能使空氣電離并由電離室收集到其電離量，當(dāng)電子線產(chǎn)生的電離量與X線一樣時(shí)，我們就認(rèn)為該電子線具有等效于X線的“照射量”，同樣可以用(3)式表示該電子線在這一點(diǎn)位置上的吸收劑量。不同深度點(diǎn)的劑量用峰值劑量歸一化后就獲得了該電子線的百分深度劑量及百分深度劑量曲線。從以上論述可以看到，電子線百分深度劑量的物理本質(zhì)是等效于X線的百分深度劑量。

2 電子線百分深度劑量的測(cè)量方法

1)在電子線PDD測(cè)量中，用電離室測(cè)得的數(shù)據(jù)是電離曲線，而臨床使用的是劑量曲線。應(yīng)將百分深度電離(PDI)曲線轉(zhuǎn)化為百分深度劑量(PDD)曲線。

式中：CE(d)-在水中深度d處相應(yīng)的電子線照射量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)；

CE(d0)-在水中參考點(diǎn)d0處相應(yīng)的電子線照射量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)。

從(4)式中可看出，對(duì)電子線而言其照射量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)是隨水中深度變化而變化的，故一定要用(4)式轉(zhuǎn)換一下才能將電子線的PDI轉(zhuǎn)換成PDD；并且因?yàn)殡娮泳€在水中不同深度處的平均能量是不一樣的，而且是隨著深度而逐漸減小的，所以電子線的照射量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)會(huì)隨深度而變化。而對(duì)X線來(lái)說(shuō)就不存在這個(gè)問(wèn)題，其照射量-劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)不隨深度變化，故測(cè)得的百分深度電離值在數(shù)量上就等于其百分深度劑量值。

2)CE的取值

早期書(shū)上僅提出CE概念及CE表，而且有不同的版本；而現(xiàn)在提出了Swair概念及Swair表。用前者有不同的版本，用后者公式復(fù)雜而且有些參量查不到具體數(shù)值。實(shí)際上是統(tǒng)一的，而后者更科學(xué)，更進(jìn)一步揭示了CE值的物理本質(zhì)。我們可用下式將兩者統(tǒng)一起來(lái)：

式中：CE-照射量-吸收劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)；

Katt-校準(zhǔn)時(shí)室壁的吸收和散射減弱修正；

Km-室壁和平衡帽非空氣等效引入的修正；

Swair-水對(duì)空氣的平均阻止本領(lǐng)比。是按Spencel-Atelx理論計(jì)算的，截止能量△=10KeV；

g-次級(jí)電子的能量以韌致輻射損失的百分?jǐn)?shù)；

Pu-擾動(dòng)因子；

Pcel-中央電極修正。

(4)式之所以存在照射量-吸收劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)而且隨能量及水中深度變化而變化，其實(shí)質(zhì)是其水對(duì)空氣的平均阻止本領(lǐng)比隨深度變化而變化。平均阻止本領(lǐng)比的變化對(duì)電子線而言，實(shí)際上是反映了電子線平均能量隨深度變化而變化的。而且深度越深電子線平均能量越小，這就是CE值及CE值隨深度而變化的物理本質(zhì)。(5)式中的Katt，Km與所用電離室室壁，平衡帽等的材料，幾何尺寸有關(guān)；Pu，Pcel與電離室收集極材料及空腔半徑尺寸有關(guān)；g的大小當(dāng)然和入射射線的性質(zhì)有關(guān)?？傊褂貌煌碾婋x室應(yīng)該用不同的CE值，使測(cè)量得到的劑量更靠近“真值”。

[參考文獻(xiàn)]

[1]胡逸民，張紅志，戴建榮，等.腫瘤放射物理學(xué)[M].北京: 原子能出版社.1999.

[2]馮寧遠(yuǎn)，謝虎臣，史 榮，等.實(shí)用放射治療物理學(xué)[M].北京：北京醫(yī)科大學(xué)中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社.1998.

[3]徐海超，楊天恩，等. 實(shí)用放射腫瘤劑量學(xué)[M].北京市：原子能出版社.1988.