IAEA放疗剂量实用准则的应用解析课件

1、IAEA放疗剂量实用准则的应用IAEA TRS-277报告的应用IAEA TRS-381报告的应用 李开宝中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所IAEA TRS-277报告的应用 1. 前言 1985年以前，一些国家和国际学术组织制定和推荐的有关放疗剂量测量程序，它们虽各有特点，但在应用范围上都存在不同程度的局限性。1987年IAEA出版了TRS-277号报告光子和电子束吸收剂量测定的国际实用准则，旨在提供一个世界范围内统一的放疗剂量测定程序，以促进放疗剂量测量的准确度达到国际上可以接受的一致性。目前这个实用准则已在国际范围内被比较广泛地采用或准备采用。IAEA TRS-277报告的应用

2、我国现行放疗剂量的测定程序是1984年由原国家计量局和国家卫生部联合发布的关于肿瘤放射治疗剂量学的若干规定，这个规定的技术内容比较陈旧。为了改善我国放疗剂量的准确度并尽快实现与国际接轨，卫生部与有关部门已初步协商共同制订新规定，并联合发布。新规定的技术内容将参照IAEA277号报告。 IAEA TRS-277报告的应用 TRS-277号报告出版以来，IAEA先后组织了专家技术工作组对TRS-277号报告的应用状况进行科学评估，总的结论是：对高能光子和电子束，IAEA应用准则具有高的可信度；对中能X射线，报告中给出的扰动因子（Pu）的数值偏高，已在1997年出版的TRS-277修订版中公布一组新

3、的Pu值，用来替换原报告中的相应数值。对低能X射线补充了水/空气质能系数比值资料，另外，在电离室有效中心的位置上也有些微小的变化。本文将以TRS-277号报告修订版为依据，给出高能光子束和电子束（包括60Co射线，高能X射线和高能电子束），中能X射线和低能X射线在水中吸收剂量测定的实例，或许对TRS-277号报告在我国的逐步推广应用会起到一定促进作用。 IAEA TRS-277报告的应用2. 水模体中吸收剂量测定计算公式（1）高能光子和电子束 根据TRS-277报告，137Cs，60Co射线和医用加速器产生的高能X射线的高能电子束在水中吸收剂量的测定分两个步骤电离室空气吸收剂量因子Nd的确定，

4、其计算式为 ： 其中，Nk为电离室剂量计空气比释动能校准因子；g为次级电子韧致辐射能量份额；Katt为仪器校准时，电离室物质对光子减弱的校正因子；Km为仪器校准时，电离室物质的非空气等效校正因子。IAEA TRS-277报告的应用在未受扰动的水模体中电离室测量有效点Peff深度处吸收剂量Dw（Peff）的确定，其公式为： 其中，Nd意义同前；M为经环境大气温度、气压修正后的仪器读数；Sw,air为水/空气阻止本领比；Pu为扰动因子，校正电离室物质非水物质等效性。 IAEA TRS-277报告的应用IAEA TRS-277报告的应用（2）中能X射线（100-300kV） 在水模体中吸收剂量Dw的

5、公式为 其中，M为经环境大气温度，气压修正后的仪器读数；Nk为剂量仪的空气比释动能校准因子； 为水/空气质能吸收系数比；Pu意义同前。IAEA TRS-277报告的应用（3）低能X射线（1-100kV） 在水模体表面吸收剂量Dw的计算式为 其中，B为水模体表面反散射因子；其他符号意义同前。IAEA TRS-277报告的应用由现行仪器校准因子NX计算Nk Nk与NX的数值关系为 计算举例： 某剂量仪的60Co射线校准因子NX=1.005R/div，求Nk。 对射线60Co射线，W/e=33.97J/C，g=0.003；若剂量仪读出分度div为R（伦琴），根据上式 Nk=1.0052.5810-4

6、33.971.003 =0.88310-2（Gy/R）IAEA TRS-277报告的应用4. 水模体中校准参考点吸收剂量测定实例60Co射线 （1）由表7知，校准点参考深度为水下5cm； （2）剂量仪为NE2570A，电离室为NE2571； （3）NX=1.005（P0=101.3kPa；T0=20），由计算NK方程求得Nk=0.88310-2Gy/R （4）计算电离室空气吸收剂量因子Nd 其中，Nk数值已求出；g=0.003；由表18查得NE2571电离室katt=0.990，km=0.994； 因此，Nd=0.88310-20.9970.9900.994 =0.86610-2（Gy/R）I

7、AEA TRS-277报告的应用 测定在水中电离室测量有效点（Peff）吸收剂量Dw（Peff） 有效测量点的确定：由表7知，对60Co射线，电离室有效测量点位于电离室几何中心向射线入射方向前移0.6r，r为电离室的空腔内半径r=0.315cm，0.6r=0.19cm，因此如果把电离室的几何中心置于水下5cm，实际测量到的是水下4.81cm处的吸收剂量。按照IAEA准则要求，应把电离室有效测量点置于校准参考深度5cm。可有两种做法：一是把电离室几何中心置于水下5.19cm处；二是把电离室几何中心置于水下5cm处，再根据百分深度剂量曲线进行附加0.19cm的吸收校正。 IAEA TRS-277报

8、告的应用仪器平均读数值M测定SSD=80cm，照射野10cm10cm；测量时环境气压P=100.9kPa；温度T=25.8仪器读数平均值（未经修正）M0=80.43R/min；气压，温度修正因子M=M0KPT=80.431.024=82.36（R/min）IAEA TRS-277报告的应用 Nd=0.86610-2Gy/R；Sw,air，由表13查得Sw,air=1.133；Pu，由表2知，NE2571电离室壁物质为石墨，壁厚为0.065cm-2石墨密度为1.7g/cm3，求得线性厚度约为0.4mm，由图14查得Pu=0.993（图中假定壁厚与此接近的指型电离室可从此图查Pu，由此引入的误差可

9、以忽略不计）。 因此， Dw（Peff）=82.360.86610-21.1330.993 =80.2410-2（Gy/min） IAEA TRS-277报告的应用高能X射线 （1）加速器标称电压10MV； （2）剂量仪为NE2570A，电离室为NE2571； （3）NX=1.005（校准因子仍为60Co射线校准因子），由NK计算公式求得Nk=0.88310-2Gy/R； （4）由方程（1）计算Nd，Nd=0.86610-2Gy/R； （5）计算Dw（Peff）IAEA TRS-277报告的应用 电离室测量有效点深度的确定 由百分深度曲线求得D20/D10=0.60，从表13查得组织/模型比T

10、PR=0.70；从表7知校准参考深度为水下5cm，（电离室有效测量点为其几何中心向射线入射方向前移0.6r，即0.19cm。因此，电离室测量有效点深度为水下5.19cm）。IAEA TRS-277报告的应用 M值的测定 SSD=100cm，照射野10cm10cm；加速器剂量监督设置为200MU；P=100.8kPa，T=26.5； 剂量仪平均读数M0=200R。 M=M0KPT=2001.027=205.4R；TPR=0.70，从表13查得Sw,air=1.116；从图14查得Pu=0.995 因此， Dw（Peff）=205.40.86610-21.1160.995 =1.975（Gy）IA

11、EA TRS-277报告的应用电子束 按照TRS-277号报告建议，电子束在水模体表面的平均能量 ，用平行板电离室； ，用平行板电离室或圆柱形电离室； ，用圆柱形电离室，这里仅介绍用圆柱形电离室的测量方法。IAEA TRS-277报告的应用 （1）加速器标称电压为27MV； （2）剂量仪为NE2570A，电离室为NE2571； （3）NX=1.005（校准因子仍为60Co射线校准因子） Nk=0.88310-2Gy/R； （4）Nd=0.86610-2Gy/R； （5）测定Dw（Peff）IAEA TRS-277报告的应用电离室测量有效点深度的确定 根据百分深度曲线资料求得，从表4查得；再由表

12、7知，校准参考深度为3cm，电离室有效测量点为其几何中心向射线入射方向前移0.5r，即0.16cm。因此，电离室测量有效点深度为水下3.16cm。IAEA TRS-277报告的应用 M值的测定 SSD=100cm，照射野10cm10cm；加速器剂量监督设置为200MU；P=97.8kPa，T=19.5；仪器平均读数M0=250R，M=M0KPT=2501.034=258.5（R）；从表10查得Sw,air=0.969； 确定Pu值 由实验测定电子束实际射程RP=12.3cm，水深z=3cm，z/RP=0.244，由表5求得Ez/E0=0.680，Ez为在深度z处的平均能量Ez=E00.680=

13、17.0MeV，由表11求得Pu=0.992，因此， Dw（Peff）=258.50.86610-20.9690.992 =2.152（Gy/min）IAEA TRS-277报告的应用中能X射线（100-300kV） （1）X线机标称管电压200kV；HVL=1.6mmCu； 限束筒直径为10cm，FSD=80cm。 （2）仪器为NE2570A，电离室为NE2571； 在上述线质下，校准因子NX=0.990 其中w/e=33.97J/C，g近似为0 NK=0.9902.5810-433.97 =0.86810-2（Gy/R） IAEA TRS-277报告的应用 （4）测定DW 从表7知，校准参

14、考深度为水下5cm，电离室测量有效点为其几何中心。 M值的测定 M0=21.37R/min； P=101.8kPa，T=21.3，KPT=0.999 M=M0KPT=21.35（R/min）；由表14查得 =1.073；由表15查得Pu=1.02； 取值1； 因此，Dw=21.350.86810-21.0731.02 =20.2810-2（Gy/min）IAEA TRS-277报告的应用低能X射线（10-100kV） TRS 277报告推荐使用薄平行板电离室测量低能X射线吸收剂量。平行板电离室的有效测量点是入射窗薄膜的内表面几何中心。测量在空气中进行（不需要水模体），然后计算出水模体表面的吸收

15、剂量。 （1）X射线标称管电压50kV，HVL=2.24mmAl；限束筒直径为3cm； （2）平行板电离室在所述线质下，校准因子NX=1.015 NK=1.0152.5810-433.97 =0.89010-2（Gy/R） （3）经温度、气压修正后的仪器平均读数M=15.80R/minIAEA TRS-277报告的应用计算Dw从表16查得B=1.143从表14查得 =1.013；能谱校正因子Ku一般取1；因此，Dw=15.800.89010-21.1431.013 =16.2810-2（Gy/min） IAEA TRS-277报告的应用IAEA TRS 277在我国逐步采用，就技术方面而言应该

16、说没有什么困难。首先，在标准量值传递上，现有的照射量很容易过渡到空气比释动能标准。其次，我国目前在医疗部门使用的放疗剂量仪很大一部分是进口的，吸收剂量计算所需要的电离室参数可方便地从TRS 277号报告查得，而使用的部分国产电离室的计算参数也可以通过理论计算或实验确定。例如：国产RT-101 0.6cc电离室（与RT-100型剂量仪配套使用），Katt=0.990，Km=0.990；电离室空腔内半径3.16mm，室壁厚度0.36mm。其他国产电离室的计算参数，可从生产厂家得到。 IAEA TRS-381报告的应用 1. 前言 1987年IAEA出版了一个放疗剂量的国际实用准则，即TRS-277

17、号报告光子和电子束吸收剂量测定。这个报告推荐使用圆柱形空腔电离室测量中能X射线、高能X射线和10MeV以上电子束的吸收剂量。对5-10MeV电子束建议使用平行板电离室，或者圆柱形空腔电离室；对5MeV以下电子束使用平行板电离室。鉴于临床剂量学发展，1992年IAEA成立了一个工作组，对TRS-277报告进行复审，并于1997年出版了一个修订本，对原报告中的某些数值资料进行了修正。 IAEA TRS-381报告的应用 与此同时，这个工作组着手编写另一个系列报告高能电子和光子束测量中平行板电离室的使用，即1997年出版的TRS-381号报告。这个报告推荐使用平行板电离室用于电子束，特别是10MeV

18、以下电子束吸收剂量的绝对测量和电子束、光子束的相对剂量测量。因此，TRS-381是TRS-277的扩展，它反映了基础剂量学研究的进展。 IAEA TRS-381报告的应用 把平行板电离室用于电子束剂量测量的主要优点（相对于圆柱形电离室）是：它的测量有效点位于其空腔前表面的几何中心，这在实际应用中比较方便。这个优点对于在浅深度建成区的非平衡条件下，进行测量非常重要。表1给出了对应用于电子束剂量测量的平行板电离室的设计和性能要求。表2给出了某些商品化平行板电离室的一般性能。目前国内也已研制出用于电子束剂量测量的平行板电离室。IAEA TRS-381报告的应用 2. 平行板电离室的校准 TRS-38

19、1推荐四种校准方法：电子束法、60Co-模体法、60Co-空气法和水吸收剂量标准直接校准法。最后一种方法国内无法实现，因为目前我国基准实验室还没有建立起可对外服务的水吸收剂量标准。前三种方法可行，这三种方法的目的都在于确定平行板电离室的空气吸收剂量因子。在这三种方法中，电子束法是TRS-381优先推荐的方法。下面分别介绍这三种校准方法的步骤。 IAEA TRS-381报告的应用 电子束法 （1）模型物质：水或水等效物质。（2）参考电离室：结构均匀的圆形电离室，例如：石墨壁，1mm直径石墨电极或Farmer型圆柱形电离室，具有石墨壁和1mm直径铝电极。（3）电子束能量： 。（4）参考条件：SSD

20、=100cm；照射野12cm12cm；参考电离室和待校准平行板电离室的有效测量点置于水模中的相同参考深度处（详见图15）。 IAEA TRS-381报告的应用 （5）束稳定监督电离室：置于水模中，距测量电离室3-4cm处。（6）照射测量：先测量参考电离室读数，接着测量待校准平行板电离室读数，然后再测量参考电离室读数。（7）复合修正：利用双压法测定两个电离室的复合修正因子PS。 其中M1和M2为在两个极性电压下的读数，常数a0，a1，a2见表（7）。 IAEA TRS-381报告的应用 （8） 的确定 式中： 待校准平行板电离室空气吸收剂量因子； 参考电离室空气吸收剂量因子； 参考电离室读数与监

21、督电离室读数比； 平行板电离室读数与监督电离室读数比； 参考电离室壁物质非模型物质等效修正因子； 平行板电离室壁物质非模型物质等效修正因子； 参考电离室内散射扰动修正因子； 平行板电离室内散射扰动修正因子； 参考电离室中心电极影响修正因子； 平行板电离室电极影响修正因子。IAEA TRS-381报告的应用 60Co-模体法 （1）模体物质：水模或固定体模；（2）参考电离室：同电子束；（3）参考条件：SSD=100cm；照射野10cm10cm；两个电离室的测量有效点置于模体中参考深度处； IAEA TRS-381报告的应用 （4） 确定 （a）如果把参考电离室有效测量中心（要注意0.6r前移）和

22、平行板有有效测量中心均置于模体内参考深度处，那么，可通过下式计算 式中： 参考电离室测量读数； 平行板电离室测量读数； 其他符号意义同前。 （b）如果放置参考电离室的空腔几何中心位于模体内参考深度处，那么， 式中： 参考电离室置换因子，其数值等于（1-0.004r），r为参考电离室内半径，单位为mm。其他符号意义同前。IAEA TRS-381报告的应用 60Co-空气方法 （1）电离室建成物质：总的质量厚度（电离室壁厚度加平衡帽）应是 ，平衡帽物质的外部尺寸应与平行板电离室外部尺寸相同，因为Katt、Km的数值是在此条件下得到的。（2）参考条件：平行板电离室几何中心置于自由空气中距源100cm

23、处，此处空气比释动能值（Kair）已知；照射野10cm10cm。（3）照射测量：至少五次照射测量。IAEA TRS-381报告的应用 （4）平行板电离室空气比释动能校准因子的确定式中 用参考电离室测定的校准位置空气比释动能值； 待校准平行板电离室的测量读数。（5）平行板电离室空气吸收剂量因子的确定式中 平行板电离室的空气比释动能校准因子；对60Co射线1-g=0.997；其他符号意义同前。IAEA TRS-381报告的应用 3. 在参考条件下，电子束吸收剂量的测定绝对剂量学 模体：最好用水模体，并适用于水平束和垂直束两种照射方式，模体入射窗不能太厚。对电子束，塑料固体模型也可以使用。 源到模体

24、表面距离（SSD）：SSD=100cm或临床上常用的距离。 参考照射野 ：对所有能量为10cm10cm。 IAEA TRS-381报告的应用 参考深度 （a）在水模体中测量，在水模型中测量电子束吸收剂量时，参考深度Zref的选定，参照表10中的数值。加速器剂量监督系统一般应进行校准以便能够使在参考照射野下，得到的吸收剂量值位于（根据深部剂量曲线得到的最大剂量深度）。如果Zref偏离，应测定剂量最大深度处的剂量与参考深度处剂量的比率，以便在剂量监督系统的校准中进行校正。IAEA TRS-381报告的应用 （b）在塑料模体中测量：如使用塑料模体，在模体中的参考深度值（以cm为单位）也可从表10查得

25、在水模体中的参考深度，然后再进行修正。 式中 在塑料模体中的参考深度； 在水模体中的参考深度； 从表8中查得的塑料密度； 用户使用的塑料的密度； 把在塑料模体中测量的射程和深度转换成在水模体相应值的转换因子。IAEA TRS-381报告的应用 电离室的准直：平行板电离室的测量有效点（即空腔前表面中心）应置于模体内参考深度，并使电离室的前表面与模体表面平行。电离室的前表面厚度要根据物质与模体物质电子密度比率进行修正。电离室放入模体后要保持足够长时间以保证温度平衡。 参考监督电离室 ：在复合修正因子的测定中，建议使用外部参考电离室。该电离室应置于与测量电离相同的深度，彼此相距3-4cm。 IAEA

26、 TRS-381报告的应用 水中吸收剂量的测定 （1）在水模体中测量 （a）当测量在水模体中进行，而且已知平行板电离室的空气吸收剂量因子，那么，在水中的吸收剂量由下式计算 式中 平行板电离室的读数（经过温度、气压等影响量校正），下角Q表示电子束线质； 意义同前； 水/空气阻止本领比； 电子束总扰动因子，值与电子束能量Ez有关，实际应用时，对不同电离室要选取合适的电子束能量，使值大于0.99。IAEA TRS-381报告的应用 （b）当平行板电离室有一个60Co射线水吸收剂量因子 ，那么在电子束中的吸收剂量可通过下式计算 其中 对60Co射线水/空气阻止本领比； 对线质为Q的电子束水/空气阻止本

27、领比； 对60Co射线平行板电离室的壁效应修正因子； 对线质为Q的电子束平行板电离室的壁效应修正因子。IAEA TRS-381报告的应用 （2）在塑料模体中测量：当在塑料模体中测量时，电离室读数 必须转换成在水中的相应读数 ， ，其中 值在表（18）中给出。 IAEA TRS-381报告的应用 4. 电子束吸收剂量测定相对剂量学 通常把在非参考条件下的测量叫做相对剂量测定。用平行板电离室测量在给定照射野条件下沿中心束轴的深部电离分布，并把测量结果转换成相应的深部吸收剂量分布，可遵循下述步骤： IAEA TRS-381报告的应用 测量程序 （a）模体：一般使用水模，对也可使用塑料固体模。 （b）

28、SSD=100cm。 （c）电离室准直 平行板电离室的前表面应与模体表面平行，电离室的前壁物质厚度应转换成模型物质厚度。 （d）参考监督电离室：建议使用外部参考监督电离室。 IAEA TRS-381报告的应用 （e）影响量：对相对分布测量，通常温度、气压不必校正。但极性效应和复合效应在所有深度都应进行校正。对脉冲式的非扫描束，复合校正因子PS可用下式计算得到（取代双压法） 式中 D每脉冲剂量，以Gy为单位； d电极间距离，以mm为单位； V极性电压，以V为单位。（f）深部电离或深部剂量分布的测量：从水模深处向水表面扫描测量，这样可减少当电离室接近水表面时，对模体液面的影响。IAEA TRS-381报告的应用 的选取