放射物理学基础

1、殷蔚伯主编 第四版第二篇 肿瘤放射物理学基础(第二章 近距离治疗剂量学基础)陈庆森第1页第二章 近距离治疗剂量学基础 第一节 概述是近距离放疗开展100周年，在过去1中近距离放疗作为放射治疗一个主要组成部分，包括各种解剖部位癌瘤治疗，如皮肤、脑、头颈、眼、口腔、食管、肺、乳腺、胰腺、胆管、软组织、直肠、尿道、前列腺、妇癌（宫颈、宫体、阴道、外阴）等。实施治技术可归纳为以下5种：腔内、管内、组织间植入、术中和体膜敷贴。当前国内约有400家放疗部门装备了近距离放疗后装机，接收近距离放疗肿瘤患者约占放疗病人总数5%-10%左右，它独具物理剂量学及放射生物学特点使其与其它肿瘤治疗技术之间存在着互补关系

2、。第2页第二章 近距离治疗剂量学基础除此之外，心血管内照射作为该领域新秀，近年来在技术、设备和剂量学方面已不停完善，在临床预防或延缓血管成形术后动脉再狭窄很有效，本章第六节将对相关剂量学做详细介绍。近距离放疗模式按剂量率大小划分成以下几个区段和类别：低剂量率（LDR）指参考点剂量率限定在2-4Gy/h；中剂量率（MDR）为 4-12Gy/h；高剂量率（HDR）12Gy/h；脉冲剂量率（PDR）指剂量率在1-3Gy/h，照射间隔一小时一次，治疗实施仅十分钟左右模式。以上区段划分表面看是按物理剂量率高低，实质上却是依据放射生物学效应。相关高、中、低及脉冲剂量率模式之间，以及与外照射等效生物剂量转换

3、关系理论将在本章第六节阐述。第3页第二章 近距离治疗剂量学基础说道放射源，最少有20种核素先后用于近距离治疗，其中有已经被淘汰，有正在被替换，有处于试用阶段，但国内临床上用大多还是20世纪60-70年代Co-60、Cs-137、Ir-192等；I-125、Cf-252虽不属于新源范围，但在国内近距离治疗领域还算是新面孔；西方国家研制Pd-103、Am-242、Sm-145、Yt-169等，以及用于心血管照射放射源Sr/Y-90、钒-48、氙-133、铼-186、188等还未普及。放射源置放方式主要有手工和“后装”两种方式：手工操作大多限于低剂量率和易于防护放射源；“后装”技术则是指先将施源器置

4、放于靠近肿瘤人体天然腔、管道或将空心针管植入瘤体，再导入放射源技术，多用于计算机程控近距离放疗设备。第4页第二章 近距离治疗剂量学基础从放射源在人体置放时间长短划界，近距离放疗又可分为暂时驻留和永久植入两大类。暂时驻留是指治疗后将施源器和放射源回收；永久植入是指将治疗时置放放射源永远保留在人体内。永久植入尽管是一项传统技术，但因为在治疗前列腺癌方面颇为成功，以及源不停改进和更新，使其依然占有一席之地。当前，国内原子能研究院开发了I-125放射源，科霖众等后装治疗医疗设备企业也适时推出了剂量分布计算软件，为该项技术在国内健康发展提供了条件。第5页第二章 近距离治疗剂量学基础在我国，近距离治疗始于

5、20世纪40年代，由上海镭锭医院开创了镭疗先河。在随即50年中，基本上同时于国际上放射源和设备发展，但临床应用主要限于妇癌治疗。直到1989年由中国科学院肿瘤医院和辽宁省肿瘤医院引进荷兰核通企业micro-selectron-HDR后装治疗机后，治疗领域有了显著拓宽。在过去10多年里，国内近距离放疗经历了潮涨潮落过程，人们从最初对HDR激情和过高期望值，转为更客观、更理智认识，积累了许多成功经验和失败教训，在适应症方面有了更恰当定位，对剂量率、分次剂量、分次数及总剂量等原因影响有深入了解，这些都应归于放射生物学LQ理论普及。能够这么说，近距离治疗实践和发展离不开放射生物学理论指导；尽管物理剂量

6、学十分主要，但当前潜心研究近距离放疗放射生物学效应及正确审慎地使用这一放疗伎俩仍是放疗医师面临紧迫课题。第6页第二章 近距离治疗剂量学基础第二节 近距离放疗使用放射源表2-2-1给出了国内临床惯用放射性核素物理参数及其剂量学特点。不一样核素在水中剂量递减情况见图2-2-1.第7页第二章 近距离治疗剂量学基础核素名称符号半衰期应用辐射线主要辐射线能谱（KeV）和发生几率防护半值厚度mmPb（HVL）cmH2O常数Rcm2/（h.mCi）钴Co-605.27年光子1173（0.99）1210.813.07铯Cs-13730年光子1332（0.99）6.58.23.275金Au-1982.7天光子6

7、62（1.00）3.372.327铱Ir-19273.83天光子316（0.83）468（0.48）308（0.30）296（0.29）36.34.62碘I-12559.4天光子27-35.5（1.40）0.00221.45-1.51钼Am-241432年光子59.5（0.36）0.12AAPM TC43钯Pd-10316.97天光子x20-23（0.71）0.00081.6第8页第二章 近距离治疗剂量学基础核素名称符号半衰期应用辐射线主要辐射线能谱（KeV）和发生几率防护半值厚度mmPb（HVL）cmH2O常数Rcm2/（h.mCi）钐Sm-145340天光子x 光子38-45（1.40）6

8、1（0.13）0.04磷P-3214.3天电子1710max（1.00）800（mg/cm2）0.1铑Rh367天电子3050max锶Sr-9028.1天电子2280max（1.00）0140.15钇Y-9064天电子1100（mg/cm2）锎Cf-2522.65年中子裂变2350avg5镭Ra-2261622年光子8301410.68.25第9页第二章 近距离治疗剂量学基础第三节 近距离放疗物理量、单位和剂量计算 在过去1间伴随近距离放疗专业发展，所包括物理概念、定义、单位制、剂量测量和计算方法也不停发生改变，准确了解和掌握这些知识对临床医师一样是必要。本节力争避开繁琐数学推导和对历史阐述，

9、以简练明了方式做全方面介绍。一、放射性1896年物理学家亨利.贝克勒尔首先发觉了物质放射性，即元素原子核释放辐射线过程。这种辐射以粒子形式，或以电离辐射形式，甚至是二者兼而有之形式发生。第10页第二章 近距离治疗剂量学基础二、衰变与放射源活度客观上说原子核内存在有预防粒子进入或从核内逸出势垒，所以尽管原子核内粒子含有动能，但所含有能量在稳定核内尚不足以使其攀越核势垒逸出；放射性核素则不一样，其核粒子含有过剩能量，可经相互碰撞而在核子间不停进行能量再分配。某个核粒子在某个时刻有可能取得足够能量从原子核逃逸，从而使原子核迁移至低能态；另外，发射粒子后原子核也可能处于受激态，这时原子核只能有继续发射

10、粒子或射线才能降到低能态，直至到达稳态或基态，这一过程称作衰变。第11页（一）衰变常数（）放射性衰变或蜕变过程是一个随机现象。尽管人们能够准确地预测在给定时限内含有大量原子物质中有多少原子将发生衰变，但却无法知道某特指原子会在什么时刻发生衰变。放射性衰变在数学上定义为单位时间内衰变原子数，它遵照指数递减规律： （2-2-1）式中是一百分比常数，又称衰变常数，负号表示放射性原子数随时间增加而降低。N0为放射性原子初始数量，N是t时刻尚存原子数。第二章 近距离治疗剂量学基础第12页第二章 近距离治疗剂量学基础（二）放射性活度放射性物质活度定义为放射源在t时刻衰变率即： A=A0exp（-t） （2

11、-2-2）式中，A表示在t时刻放射性活度，A0为初始放射活度，它等于N0。放射活度旧单位是居里，符号Ci，它定义为1Ci=3.7x1010衰变/秒（dps），且1mCi=10-3Ci =3.7x107dps，1Ci=10-6Ci =3.7x104dps在标准单位制下放射活度单位是贝克勒尔（Bq），1 Bq=1dps= 2.70 x10-11Ci或1Ci=3.7x1010Bq=3.7x104MBq。第13页第二章 近距离治疗剂量学基础（三）单位质量活度（Ci/g）不一样核素活度惯用单位质量活度来标识，即Ci/g，它等于阿伏伽德罗常数NA=6.023x1010（原子数/克）与衰变常数乘积再除以原子

12、量商。比如钴Co-60单位质量活度为200，铯Cs-137仅为10；而铱Ir-192为450、碘I-125和钯Pd-103分别高达1739和7448，比其它源都高，这是因为它们原子量低，半衰期短，所以可加工成微型源。第14页第二章 近距离治疗剂量学基础（四）密封源外观活度在实际应用中，源有效活度直接收源尺寸、结构、壳壁材料衰减及滤过效应影响，源在壳内内含活度，即裸源活度与有外壳时放射源活度测量可能存在很大差异，所以派生所谓外观活度概念，它定义为同种核素、理想点源活度，它在空气介质中、同一参考点位置上将产生与实际有壳密封源完全相同照射量率。当前伴随源尺寸微型化，外壳材料变得更薄，造成外观活度与内

13、含活度差异日趋缩小，依据LAEA（1967）和ICRU（1970）汇报提议，外观活度又可称为等效活度。第15页（五）半衰期（HVL）和平均寿命（Ta）放射性物质半衰期T1/2定义为放射性活度或放射性原子数量衰减到初始值之半值所需要时间，且 T1/2=0.693/ （2-2-3）平均寿命是指放射性原子衰变平均期限。即使从理论上讲，全部放射性元素寿命都是无限长；不过，引入平均寿命Ta概念可区分彼此差异。读者可假想一等效放射源，该源按初始活度恒定速率衰变，经Ta时间间隔后全部N0个原子均发生衰变，即等于该源按指数规律从时间t=0到T=衰变产生总蜕变数，则 （2-2-4）第二章 近距离治疗剂量学基础第

14、16页第二章 近距离治疗剂量学基础三，放射性核素质放射性核素射线质量用核素符号、半衰期和平均能量三要素表示。如Co-60HVL=5.27年，射线平均能量为1.25MeV。四、源强度源强度和源活度是两个现有关联性，又有区分概念，历史上居里（Ci）曾作为源强度单位，源强越强、居里数越大，体现在单位时间衰变次数也高；随后，源强概念有所改变，侧重在源剂量学特征上，表达成单位活度放射源在单位距离处剂量率，并衍生了五花八门物理量、定义和单位。第17页第二章 近距离治疗剂量学基础（一）常数与照射量率常数（）x源特征不但取决于源内所含放射性物质质量，同时还取决于单位质量放射源在单位时间辐射射线量。早期常数定义

15、以下：假设源自吸收或沿轴向衰减可忽略，在特定源壳厚度（如0.5mm）和材料（如金属铂）条件下，单位质量放射源在单位距离处纯线量。1971年后常数演变为照射量率常数（）x。它是用于描述不一样核素、单位活度、距源单位距离处照射量率大小物理量，它把非核辐射（湮没辐射、特征辐射及韧致辐射）也包含在内，并考虑了射线衰减和散射。第18页第二章 近距离治疗剂量学基础照射量率常数（）x 定义是：与活度为A射线点源相距为L，由能量大小=11.3KeV光子产生照射量率（Dx/dt）与L2相乘后再被A除所得商，即（）x = （Dx/dt） L2/A (2-2-5)（）x单位是C kg-1 m2 h-1 MBq-1，

16、有时也用R m2 h-1 Ci-1。鉴于照射量使用不足，照射量率常数概念现已被空气比释动能率常数逐步替换，而且未被SI单位制选取。（二）照射量率常数 其定义是外观活度为Aapp点状密封源，距离L（cm）处，在空气介质中照射量率，且 （2-2-6）第19页（三）介质中吸收剂量率 照射量概念仅适合用于X射线和射线，即光子束，是度量射线在空气中电离一个伎俩，且只限于能量低于3MeV电子束。因为能量再高话，电离室电子平衡极难建立，壁衰减不确定原因增加，无法进行准确测量；吸收剂量则不然，它被广泛应用于各种类型电离辐射（带电粒子和非带电粒子）、各种介质和各种能量，同时还是评价生物效应基本量。吸收剂量定义为

17、 商， 为电离辐射在质量为dm介质中沉积平均能量。旧单位为拉德（rad），SI单位为戈瑞（Gy），且有以下转换关系：1rad=100ergs/g=10-2J/kg=10-2Gy=1cGy (2-2-7)第二章 近距离治疗剂量学基础第20页第二章 近距离治疗剂量学基础近距离治疗领域放射线能量较低，计算在肌肉组织或水中吸收剂量率 时，若忽略源几何形状，外壳材质、射线在介质中散射与吸收衰减，则等于该点空气中照射量率 与拉德伦琴转换因子fmed乘积；fmed又等于X射线在干燥空气中产生一对离子所消耗平均电离功 与电离电荷e商 ,再与因子 乘积。 数值为33.97J/C或0.876cGy/R，式中 是介

18、质对水平衡能量转换系数， 是能量转移过程中韧致辐射份额，对近距离放射源 0.003，能够忽略不计。第21页第二章 近距离治疗剂量学基础所以，吸收剂量率 （2-2-8） 式中 是介质对水质能吸收系数比。考虑到源与介质实际相互作用和影响，即 ，在垂直源轴线中平面上，距源处吸收剂量一维表示式为 （2-2-9）第22页式中： Aapp：源外观活度（mCi） fmed：伦琴拉德转换因子（cGy R-1）（）X：放射源照射量率常数（Rcm-1h-1mCi-1） ：剂量空间分布不均匀校正函数，为简化运算通常取平均值， =常数（r 5cm） T（r）：组织散射和衰减因子，它定义为空间某点周围为水介 质时照射量

19、率与周围是空气介质时照射量率之比。第二章 近距离治疗剂量学基础第23页（四）比释动能 K比释动能K是电离辐射在介质中释放电离粒子动能，定义为dEtr除以dm商，其中dEtr为不带电粒子（如光子）在质量为dm介质中释放全部电离粒子（电子和正电子）初始动能，即 K=dEtr/dm (2-2-10)比释动能K单位与吸收剂量相同，为J/Kg，SI单位也是戈瑞（Gy）。（五）空气比释动能率（ ） 自1985年空气比释动能率 被推荐并取代空气照射量率 ，它与空气照射量率关系，在忽略次级电子与原子核发生辐射碰撞，即韧致辐射能量损失后，近似为 （2-2-11） 第二章 近距离治疗剂量学基础第24页（六）空气比

20、释动能率常数（）k空气比释动能率常数（）k 与照射量率常数（）x 概念亲密相关，用于描述不一样核素，单位活度，距离单位距离处比释动能大小物理量。其定义是：发射光子放射性核素比释动能率常数（）k 是L2乘 被A除商， 是与活度为A该种核素点源，相距L，由能量大小光子产生空气比释动能率，即 (2-2-12)第二章 近距离治疗剂量学基础第25页第二章 近距离治疗剂量学基础 （）k 单位是JCkg-1m2h-1M Bq-1，当空气比释动能率 单位用 Gys- 1，距离用m米，活度用 Bq 时，（）k 单位是 Gy m2s-1Bq-1；当空气比释动能率用cGys-1，L用m，A用Ci(居里)时，（）k

21、单位是 cGy m2s-1Bq-1，这个单位暂时尚可使用。 （）k 与（）x 能够相互转换，步骤是：1、将伦琴换算成比释动能，在空气中，电离辐射产生一对正负离子平均消耗能量（又称电离功）为33.97J C-1，所以2.58x10-14C kg- 1x33.97J C-1 =8.76x10-3J kg-1 2、将居里换算成百万贝克勒尔，且1Ci=3.7x10-4MBq-1.3、计算得出1R m2 h-1 Ci-1=0.2367 Gy m2 h-1 MBq-1。第26页第二章 近距离治疗剂量学基础【例1】钴Co-60照射量率常数为1.308Rm2h-1Ci-1相当于1.308x0.2367=0.3

22、10Gym2h-1MBq-1。【例2】等效活度为10Ci核素铱Ir-192放射源可表示成370CBq或照射量率4.66Rm2/h或参考空气比释动能率4.0682cGym2/h4种形式.（七）参考空气比释动能率 是空气比释动能率 一个特例，它专指沿源轴垂直平分线上，距离源参考距离为一米处比释动能率，单位是Gy/h。（八）空气比释动能强度 Sk Sk是AAPM推荐一个新物理量，是指在自由空间空气比释动能率 与距离平方L2乘积，表示式 (2-2-13)第27页 单位符号为U，单位是Gy m2/h 1U=1Gy m2/h，读者不难看出Sk与参考空气比释动能率数 值相同，量纲不一样。由此可见，介质中吸收

23、剂量率一维表示式还能够写成 （2-2-14）五 、空气与水（或组织）质能吸收系数比如前所述，若忽略源与介质扰动影响，空气中照射量率 与拉德伦琴转换因子fmed乘积等于介质吸收剂量； fmed又等于X射线在干燥空气中产生一对离子所消耗平均电离功 与电离电荷e商 与因子乘积 ，后者即质能吸收系数比 。第二章 近距离治疗剂量学基础第28页 对大多数用于近距离治疗核素，射线能量界于180keV-2MeV，对应水对空气质能吸收系数比 ，只有碘-125平均能量只有35.5KeV，其值为1.02。六、组织衰减及散射校正考虑到射线在介质中径向衰减、多重散射和非理想点源各向异性，介质与空气吸收量率转换中还需要进

24、行组织衰减和散射校正，即上述公式中T（r），T（r）计算方法有各种：第二章 近距离治疗剂量学基础第29页第二章 近距离治疗剂量学基础（一）Meisberge多项式 用电离室测量射线在空气中照射量与在水中照射量转换可用早期Meisberge多项式 进行，它基于若干物理学家试验数据加以综合，经数学处理后沿用至今，即电离室在水中照射量与在空气中测得照射量之比等于T（r）,常数系数ABC和D见表2-2-2，适用范围 1 r 10cm. T(r)=A+Br+Cr2+Dr3 (2-2-15)第30页第二章 近距离治疗剂量学基础（二）Van Kleffens&Star 公式 致力于这一课题研究其它物理学家也

25、提出了类似校正公式，如荷兰物理学家Van Kleffens&Star （1979）推导公式Meisberger多项式降低了幂次，缩短了运算时间，其表示式见算式2-2-16，不一样核素， 系数见表2-2-3；对Ir-192而言=1.018000， 0 S（r）=x(1+r2)/（1+r2） (2-2-1)第31页第二章 近距离治疗剂量学基础（三）Webb&Fox 公式 Webb和Fox1979年用Monte CarIo 方法计算若干点状发射体在介质中扰动效应，其结果与Meisberger 平均值十分相符合，扣除距离反平方衰减原因后，其径向剂量递减系数Dr，可分解成两部分：介质衰减效应，由指数函数

26、表示；多重散射由Br函数计算。 Dr=BrXexp （- r） (2-2-17) 式中：水介质线性衰减系数。Br：距离源r处建成系数，即水介质中照射量对空气中照射量比值Evans Komelsen Young 深入推导出Br数学表示公式及其相关系数，见表2-2-4 Br=1+Ka（ r）Kb (2-2-18)第32页第二章 近距离治疗剂量学基础 图2-2-2显示不一样核素Brr改变关系，曲线清楚表明距离源较近范围（1-7cm）射线衰减很大程度上被散射光子赔偿，以至于同一位置水中照射量与空气介质中照射量近乎相等，直至距离源较远处强度随衰减改变幅度超出散射贡献，曲线开始下降。第33页第二章 近距离

27、治疗剂量学基础 第34页第二章 近距离治疗剂量学基础第四节 近距离放疗剂量学系统和施治技术一、妇瘤内照射剂量学系统（一）经典妇瘤（宫颈癌）剂量学及发展 妇瘤腔内放疗可追溯到20世纪早期，并于19分别在斯德哥尔摩和巴黎镭疗中心形成系统，斯德哥尔摩系统源强总量10-140mgRa，而巴黎系统只有60mgRa，所以前者治疗时间每次1天，共2次，间隔3周；而后者每次需要2天。随即约在1938年发展慢切斯特系统则使用中等强度源，每次治疗需3天，慢切斯特系统因赶上了剂量单位变迁，那时已不再采取毫克镭小时（mgRah）刻度剂量，而改用照射量（伦琴）来描述。第35页第二章 近距离治疗剂量学基础慢切斯特系统还建

28、立了处方剂量点概念，并把它定义在相对施源器解剖结构上，A-B点系统，它被广泛采取并沿用至今，与此同时施源器也随之有所改变：宫腔管采取塑胶管，可视宫腔长度组装1-3个长2.2cm镭源；阴道穹隆卵型容器各容一个镭源，按外径分为2，2.5，3.0cm3种类型。治疗分次剂量为4000R，共治疗2次，中间休息4-7天，A点剂量率约为57R/h，阴道源对A点剂量贡献仅占总量40%，B点剂量约为A点1/3。第36页第二章 近距离治疗剂量学基础计算机在临床剂量学应用使人们注意力更多转移到靶区及邻周正常组织剂量控制上，纽约系统就是在这一需求下发展起来。当初在Memorial Sloan Kettering 医院

29、定义剂量参考点与慢切斯特系统类同，A-B点分别称为参考点Ref和闭孔淋巴结区Obt；另外还定义了一系列剂量监控点（图2-2-3）；如左右宫体表面UTE（L&R）、宫颈CVX （L&R）、VG1阴道表面、VG2阴道黏膜下0.5cm、R1 R5五个直肠监控点、BL1 BL2膀胱中Foley导尿管中心和后表面Sc-乙状结肠点。优化程序计算每个源在上述监测点照射剂量，并算出计算值与所需值之间差异，平方后求和，程序对不一样源位及源强组合方案做比较，直至上述平方和最小，优化结果使治疗结果与预定值控制在8%-12%偏离。第37页第二章 近距离治疗剂量学基础第38页第二章 近距离治疗剂量学基础（二）ICRU3

30、0号汇报提议ICRU30号汇报力图使宫颈癌治疗技术及专业名称规范化，除确定靶区和治疗区外，ICRU还定义了参考体积概念，即参考等剂量面包罗体积。参考剂量值对低剂量率（0.4-2Gy/h）治疗为60Gy；对高剂量率治疗为对应（ 60Gy ）等效生物剂量值。第39页第二章 近距离治疗剂量学基础参考体积由剂量分布反应长（dl）、宽（dw）、高（dh）确定（图2-2-4），当采取内外照射综合治疗时，参考剂量60Gy应扣除外照射剂量，点剂量除包含人体器官和近源位置监控外，还包括骨结构，其中：直肠剂量参考点（R）为阴道容器轴线与阴道后壁交点后0.5cm处；膀胱剂量参考点（BL）为仰卧位投影片造影剂积聚最低

31、点，即Foley气囊中心。腹主动脉旁，髂总和外髂淋巴结参考点与Fletcher淋巴梯形区定义一致（图2-2-5）；另外ICRU还提议详细统计治疗时间-剂量模式，治疗技术（施源器）及总参考空气比释动能率。第40页第二章 近距离治疗剂量学基础第41页第二章 近距离治疗剂量学基础第42页第二章 近距离治疗剂量学基础二、传统组织间插植巴黎剂量学系统及步进源等效模拟用于组织间插植巴黎剂量学系统是一个手工计算方式，源于计算机问世之前，所以制订了严格布源规范，以求得尽可能均匀剂量分布；但在计算机技术高度发展今天，传统巴黎系统已退居特例地位，当代优化软件可灵活地应付临床千变万化各种情况，不过该系统包括标准及长

32、久积累临床经验仍有极大实用价值，应给予继承和发展。（一）巴黎系统剂量学标准1、布源规则 巴黎剂量学系统）（PDS）要求植入放射源不论是铱丝还是等距离封装在塑管中串源均呈直线型、彼此相互平行、各线源等分，中心位于同一平面、各源相互等间距、排布呈正方形或等边三角形、源线性活度均匀且等值、线源与过中心点平面垂直（图2-2-6）。第43页第二章 近距离治疗剂量学基础第44页第二章 近距离治疗剂量学基础2、源尺寸及布局与靶区对应关系 参考图2-2-6，其中S是源（针管）间距，ml和ms是安全边界：单平面插值中ml是参考等剂量线与外侧针管间距；多平面插值中ms是中心横断面上参考等剂量线与外侧针管间距平均值

33、。（1）、针长S在靶区长3cm，源活性长度4cm时，限定在8-12mm之间；若L 7cm，AL 10cm，S为15-22mm.(2)若靶区厚度T 12mm时则用单平面插值，对正三角形排列S T/0.6，ms 0.35xS。若靶区厚度T 12mm，则用双平面插值，对正三角形排列S T/1.3，ms 0.2xS；对正方形排列S T/1.57，ms 0.27xS。第45页第二章 近距离治疗剂量学基础(3)活性长度AL与靶区长度L关系 若用铱丝，通常AL L/0.7；对0.5cm间铱子粒 RibbonAL L/0.8。巴黎剂量学系统中AL L目标是确保靶区能完全被参考等剂量面包罗，针管两端等剂量线凹进

34、部分靶区外。（4）基准剂量点 定义在正三角形各边垂直平分线交点或正方形对角线交点。该点是源（针管）之间剂量最低位置，基准剂量是各基准点剂量BDj平均值 (2-2-19) 且参考剂量RD=0.85 ，对于厚宽长分别为TxWxL靶区按上述标准布针，可得到0.5cm安全边界。第46页第二章 近距离治疗剂量学基础3、用步进源模拟传统巴黎系统用当代程控步进源模拟传统巴黎剂量学系统中铱丝效果并不难，只需要按等间距（比如0.25或0.5cm）设置驻留位，各源位进行等时间照射，活性长度AL依据靶区长度L按巴黎系统规则设计，AL与源步进长度S关系为AL=NxS，N为驻留位个数；基准剂量点只需设定在中心横断面上；

35、如模拟Ribbon形式，步进微型源则依次在各驻留位停留照射（图2-2-7）第47页（二）步进源剂量学方法步进剂量学系统（SSDS）是荷兰物理学家Rob Van Laares归纳方法，它作为巴黎系统扩展，在保留巴黎系统基本布源规范同时，充分利用步进源可灵活设置驻留时间特点，对剂量分布做优化处理：1、各驻留位照射时间不再相等，而是中间偏低，外周加长，从而使沿纵向排步基准点串列取得近似相同剂量。2、活性长度不但没有必要超出靶区长度，甚至较靶区长度更短（普通AL=L-1.0cm）。3、参考剂量与基准剂量关系依然维持RD=0.85 关系第二章 近距离治疗剂量学基础第48页 图2-2-8为依据SSDS标准

36、优化设计图2-2-7七针平面乳腺癌插值计划，其活性长度由10cm减至7cm，源步进长度仍为0.5cm，RD=500cGy。读者不难看出SSDS方法较传统PDS系统不但剂量分布愈加均匀，而且在不影响靶区剂量前提下，参考体积及治疗体积之差显著缩小，从而降低了邻周正常组织损伤；均匀度改进主要是因为SSDS方法基准点是沿靶区纵轴方向设计，源驻留时间经优化计算处理，长短不等，这是PDS系统所不及。第二章 近距离治疗剂量学基础第49页第二章 近距离治疗剂量学基础第50页第二章 近距离治疗剂量学基础（三）ICRU58号汇报提议 继ICRU38号发表后，ICRU58号汇报针对组织间插植治疗中吸收剂量和体积参数

37、表述做出了明确提议。与外照射领域ICRU50#汇报类似，ICRU58号汇报为近距离放疗也引入并定义了一系列体积和平面概念，如瘤区GTV、临床靶区CTV、计划靶区PTV、治疗体积TV、中心平面；剂量分布描述方面引入坪区、处方量、最小靶剂量MTD、高剂量区HDV、低剂量区LDV、剂量均匀度参数；对时间剂量原因严格定义了照射时间、全程治疗时间、瞬间剂量率、平均全程治疗剂量率、连续照射、非连续照射、分次照射、超分割照射、脉冲照射等概念；第51页第二章 近距离治疗剂量学基础对近距离放疗病例汇报内容方面ICRU58号提议：1、各区域简述最低程度应包含：GTV、CTV和TV2、对源描述包含：核素及滤过壳层结

38、构、源类型，如丝源、子粒源、塑管串源、发针型源及针状源、源几何尺寸、源参考空气比释动能率、源强分布（均匀分布或非均匀分布）。3、治疗技术和源布局若源布局是遵从某标准剂量学系统，则需明确指出；不然应按前面段落要求描述。与此同时还需统计以下数据：源数量、线源间距和层间距、中心平面源布局几何形状（如三角形，正方形等）、插植表面形状（平面或曲面）、线源是否有交叉，交叉形式怎样、施源管材料、性质（柔性或刚性）、源位置是否采取模板确定、若采取遥控后装技术需指明类型。第52页第二章 近距离治疗剂量学基础时间模式：对时间模式叙述应包含与辐射方式相关数据如剂量等，目标是计算瞬时和平均剂量率。连续照射：统计全程治

39、疗时间非连续照射 ：统计全程治疗时间和总照射时间以及治疗间隔时间分次和超分次照射：统计每次照射时间和脉冲宽度，分次间隔和脉冲间隔。当不一样源照射时间不相同时需分别统计对移动源、步进源，应统计步长、驻留时间。经过改进步进源驻留时间可改变剂量分布。若采取了剂量优化处理需指出所用类型（参考点优化还是几何优化）第53页第二章 近距离治疗剂量学基础对脉冲照射需指出脉冲平均剂量率，即脉冲剂量与脉宽（时间）之比；另外还应指明距源1cm处最大局部剂量率。震荡源：统计源向量在不一样位置速度总参考空气比释动能：总照射时间内参考空气比释动能（TRAK）应给予统计。剂量分布描述：以下剂量参数应给予统计：处方量：若处方

40、量不是按MTD或MCD概念定义需要另外指明；若因临床或技术原因，接收剂量与处方不一样时需要加以说明。MTD和MCD，另外还应统计高剂量区HDV大小、任何低剂量区尺寸、剂量均度数。第54页第二章 近距离治疗剂量学基础三、实施技术 当前国内、外各放疗部门采取治疗技术尽管各种各样，但基本上可归纳为4I+1M。即腔内（intracavitry）、管内（ intralumenal）、组织间（ interstial）、术中（intraoperative）和模技术（mould）等5种类型，每种方式有各自特点，针对特定肿瘤患者，物理人员应与医生讨论治疗指征和施用器械，选择最适宜伎俩施治。（一）腔内、管内照射技

41、术 该技术特点是利用人体本身天然腔体和管道置放施源器，治疗诸如宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、主支气管肺癌、直肠癌及阴道癌等。相关临床操作细节，如适应症、禁忌症、施源器置放、靶区定位、治疗分次及单次剂量、总剂量等应在临床专题章节阐述，这里探讨三个共性问题：第55页第二章 近距离治疗剂量学基础 1、参考点设置 腔管治疗剂量参考点大多相对治疗管设置，且距离固定。比如，食管癌、气管肿瘤参考点设在距源轴10mm处，直肠、阴道癌治疗参考点定在粘膜下，即施源器表面外5cm。这尽管不是强制性要求，但基本上已在国内外文件中得到公认，国内也有医师经过患者CT数据统计支持这一选择。当然，这并不意味着认定肿瘤靶区边缘就在这

42、一距离，而是为了施治技术相对统一以及便于院所间交流形成规范。因为假如不这么做，距离反平方原因将会使各院之间实际施治剂量大径相庭，完全丧失交流基础，这是近距离放疗有别于外照射一个主要方面。第56页第二章 近距离治疗剂量学基础2、剂量梯度改变影响 随之而来另一个问题是施源器规范化问题。因为参考点确定后，与正常组织反应有直接关联黏膜受量将由治疗管外径大小决定。比如，使用细塑管（2mm）做食管癌腔内照射，参考点设在离管轴10mm处，在参考剂量Dr相同时，患者黏膜反应比使用标准施源器（ 6mm ）严重，这点不难从图2-2-9得到解释，在上述条件下施源器表面DS1（d=1mm）和DS3（d=3mm）分别是

43、Dr（d-10mm）12.5倍和3.5倍，即或扣除体积原因，前者引发反应必定高。为此，腔内照射施源器管径和参考距离选择须控制Ds/Dr之比在2-3为好，必要时还需依患者反应程度降低Dr量。同时，阴道、直肠癌照射参考点选在施源器表面或黏膜下5mm，这时选取较粗柱状施源器有利于减弱靶区梯度改变（图2-2-10），这时G3 G10第57页第二章 近距离治疗剂量学基础第58页第二章 近距离治疗剂量学基础3、源步进长度影响 当代程控步进铱源后装机提供源步进长度可在2.5、5.0甚至10mm等级差中选取，其中选2.5或5mm是等效。这是因为微型铱源活性长度约在4.5mm，选取2.5和5.0mm步长均到达模

44、拟等线密度铱丝效果，只不过后者线密度减半（驻留时间加倍）而已，治疗管外均可得到连贯等剂量分布；与此相反，若采取10mm步长将会造成高剂量岛和冷热剂量区交织情况（图2-2-11），在使用外径较粗施源器时，这一现象被隐含在施源器内尚不足虑；而用纤维塑管施治，葫芦状分布必定会影响疗效，故不应提倡采取。第59页第二章 近距离治疗剂量学基础第60页第二章 近距离治疗剂量学基础（二）组织间插植照射和模板技术组织间插植照射是指预先将空心针管植入靶区瘤体后，再导入步进源进行照射，其剂量分布直接收针管阵列影响。若使用模板规则布阵可模拟传统巴黎系统（PDS）或按步进源剂量学系统（SSDS）取得较均匀剂量分布，用于

45、乳腺癌、软组织肉瘤等插值治疗；亦可采取徒手操作，非规则布阵，用于舌癌、口底癌等解剖结构较复杂，无法使用模板部位。这时可借助优化概念及方法改进剂量分布均匀度。第61页第二章 近距离治疗剂量学基础目前，近距离放疗计划软件开发相对外照射仍有较大差距，表现在充分利用CT解剖信息方面还有难度，一方面是因为金属施源器在CT影像中会产生伪影；其次是实现解剖及施源器三维重建、三维显示技术不如外照射。为此，中国科学院肿瘤医院近距离放疗室将CT影像技术和传统巴黎剂量学系统原则相结合，发展了以CT影像为依据、模板辅助插植技术，其特点是将针管按预制模板限定针孔阵列植入CT断层确定肿瘤组织（靶区）内，并在解剖图背景下打

46、印内照射剂量分布。这一技术实用简单、准确，先后用于脑瘤（胶质瘤和脑膜瘤）、各部位（臀部、腹部、腿部）软组织肉瘤及胸膜间皮瘤插植治疗。第62页第二章 近距离治疗剂量学基础（三）手术中置管术后照射该技术是电子线术中照射扩展，主要用于受限要害器官，手术切缘不净，亚临床病灶范围不清情况。这时可在瘤床范围预埋数根软性塑管，术后导入步进源做补充照射。该方法适合用于部分脑瘤（邻近中枢部位）、胰腺、胆管、膀胱癌、胸膜瘤等手术，有利于提升肿瘤控制率，降低复发以及便于分次多程照射。实施过程中需做好瘤床金属标识，理顺软塑管排布次序和走向，防止扭曲、折损和交织，最好使用有硬心软塑管，这是确保术后顺利施治前提。第63页

47、第二章 近距离治疗剂量学基础（四）敷贴治疗 敷贴治疗对放疗医师并不陌生，远在镭疗年代就用于表浅皮肤癌治疗，并发展了著名Quimby 和Patreson-Parker系统，对镭模布源制订了严格规范；当今，使用程控步进源，并有先进剂量分布优化软件相佐，可依据巴林剂量学标准按单平面插植条件布源，为降低靶区剂量改变梯度，需防止直接将塑管敷贴在皮肤表面，可用组织等效材料、蜡块或凡士林纱布隔开。另外，切忌用于深层（1cm）肿瘤治疗，因为剂量梯度落差可能造成肿瘤在到达控制剂量之前，皮肤剂量已远远超出其耐受剂量水平，从而产生严重烧伤。第64页第二章 近距离治疗剂量学基础（五）立体定向组织间插植立体定向组织间插

48、植是与神经外科颅脑手术同期发展近距离治疗技术，步骤是患者戴着与立体定向放射手术（SRS）类似有创定位头架对病变做CT/MRI立体定位，由医师确定靶区，再由物理师依据病变位置、大小和形状在极坐标条件下，设置放射源驻留位，计算剂量分布，经医师确认后实施治疗。治疗时换上头环相同，结构不一样治疗头架，外科医师则依据计划设计角度和深度（即、 和r ）经过颅骨钻孔，针管植入把放射源导入，做暂时或永久性近距离照射。这套器具和软件往往能够和SRS系统同时购置，针对病变特征选择外照射和内照射，或组合照射。但从当前来看该技术因包括颅脑手术，普及程度不是太高。第65页第二章 近距离治疗剂量学基础第五节近距离放疗临床

49、剂量学不步骤 和外照射一样，近距离放疗也需要一组专业人员，包含放疗医师、护士、技术员及物理师，职责分明、配合默契、有条不紊进行。一、疗前准备、施源器置放及护理办法适合于做近距离放疗肿瘤患者需按照治疗病种及技术充分做好疗前准备：准备工作主要由近距离治疗室护士负责，她们除了要了解肿瘤病人基础护理知识外，还需要掌握近距离放疗中腔内、管内、组织间插植、术中置管及模板敷贴等各具特点技术操作。第66页第二章 近距离治疗剂量学基础（一）支气管肺癌1、首次治疗病人应事先预约治疗时期时，由医师做必要解释工作（尤其是对那些从未做过支气管镜检验患者），介绍腔内治疗方法、过程及注意事项，以降低病人思想负担，到达主动配

50、合目标。2、治疗当日空腹来院，插管前肌注苯巴比妥、阿托品各一支，2%利多卡因雾化吸入，麻醉口鼻部15分钟。由护士帮助医师做支气管镜检验，并将塑管施源器插置到位，然后，将体外塑管用胶布牢靠粘接在鼻翼部，以预防打喷嚏、咳嗽时脱落而前功尽弃；插管时还应严密观察病人反应，及时用吸引器排除痰液，如有憋气应及时给予氧气吸入；操作医师手法应稳妥快捷，防止发生出血事故等。第67页第二章 近距离治疗剂量学基础 3、对支气管、肺癌病人应优先做治疗计划并优先给予治疗，尽可能降低等候时间，候诊时嘱咐病人保持情绪安定，张口呼吸，以防止因为施源器刺激造成咳嗽加剧。4、治疗结束，拔出施源器动作要轻而快，以减轻拔管时刺激：马

51、上清洗施源器，再放入消毒液中浸泡后取出以备再用。消毒时塑管施源器开口需要置液面外，以防进水污染施源器并影响治疗。5、病人治疗结束1小时后方可进食，预防麻醉期恢复前食物误入气管发生意外。第68页第二章 近距离治疗剂量学基础（二）食管癌1、食管癌病人治疗当日早晨禁食，治疗前先口服2%利多卡因5ml，分3次口含后慢慢咽下。2、稍后，由护士帮助医师置放施源器，嘱咐病人主动配合，边插边做吞咽动作；置放到位后，将施源器塑管旋钮旋紧固定在面罩上，让病人衔住咬口器，以免施源器活动改变了位置，影响治疗。3、病人置入施源器后，唾液分泌会显著增多；这时可给一次性口杯承接，保持卫生。4、治疗结束后取出施源器，消毒方法

52、同上；嘱病人两小时后进食，当日以食稀软食物为好。第69页第二章 近距离治疗剂量学基础（三）鼻咽癌1、鼻咽癌病人做腔内治疗时无须要禁食，治疗当日帮助医师给病人鼻腔部喷入2%利多卡因和1%麻黄素，起局麻和局部血管收缩作用。2、施源器置放前先在表面涂一些石蜡油，使鼻腔组织润滑，防止插入时黏膜受损出血。3、施源器置放后用胶布牢靠固定在鼻翼部，让病人双手托住体外部分，以免分泌物浸湿胶布，施源器因重力滑出脱落。4、治疗完成，将施源器轻轻拔出，清洗消毒（方法同上），嘱病人不要用力擤鼻涕，以防出血。第70页第二章 近距离治疗剂量学基础（四）宫颈癌1、治疗前一天晚上做灌肠或口服泻药清肠，治疗当日排空直肠。2、置

53、放施源器前做外阴备皮、阴道冲洗、排空膀胱、直肠，排空膀胱、直肠目标是减轻压力，使这些器官尽可能远离放射源，治疗时降低辐射和直肠受量。由护士帮助医师置放阴道、宫颈施源器。4、治疗结束后，取出施源器，清洗消毒（方法同上），病人无不适感觉后方可离院。（五）脑瘤、胸膜间皮瘤、软组织肉瘤、头颈部肿瘤等软组织间插植治疗1、这类患者普通需先住院，再接收插植治疗，因为是手术治疗，故在治疗前做好多项准备工装，如备皮、模板制作、CT定位等，并对患者家眷或本人实事求是地介绍治疗目标、过程和可能存在危险性，消除无须要恐惧和顾虑。第71页第二章 近距离治疗剂量学基础2、治疗前准备好手术所需要器械，包含：无菌手术包一个，

54、内有22cm直、弯止血钳2把，手巾钳4把，8-10号小弯止血钳8把，针持、刀柄各1把，5ml注射器1个，长短7号针头各2个，弯盘、治疗碗各1个，小药杯2个，治疗巾4块，辅料若干，无菌手套和手术衣视手术操作者及助手人数而定，插植所用针长、类型及数目视靶区大小而准备；另外，还需要准备消毒、麻醉及可能需要抢救物品；抢救药、氧气筒（袋）、减压药、止血药、输液用具、吸引器和术前备血。3、术前一天消毒手术间 用消毒液擦拭室内手术床等物品，拖地，进行紫外线消毒；术前将塑管施源器或模板放在消毒液中浸泡备用。第72页第二章 近距离治疗剂量学基础4、手术当日根据医嘱给病人肌注地西泮及哌替啶等药品，协助医师做局麻（

55、2%利多卡因40ml加上肾上腺素5滴）及组织间插植术。术中严密观察病人血压、脉搏、输液反应情况；对病情较重患者治疗时需经过对讲机和监视器进行监护。5、治疗完成后，协助医师拔针，同时做好止血及抢救准备，在确定无危险情况下，将病人护送 到病房，与主管医师、护士交代病情，亲密观察后二十四小时内病人情况，方便随时做应急处理。6、整理手术间，去除污物，更换被褥，清洗清点手术器械，再用酒精擦拭后备用。第73页第二章 近距离治疗剂量学基础 近距离放疗包括护理工作面广，对人员业务素质要求高，为高质量、安全实施治疗，除普通护理技能外，还应经过短期集中培训，使他们熟悉、掌握外科手术、妇科、内科等综合护理技能，才能

56、得心应手协同医师工作；凡还未配置专职、有经验护理人员部门，应充分认识这一岗位主要性，完善人员配置。在人手担心单位还可考虑一职多能，各负其责标准培训队伍，除专业性强工作由各类人员分别处理外，还可共同掌握基本治疗计划和治疗机操作，相互补长取短，以降低或防止差错事故。总之，要努力把该组组员养成含有临床、放射物理专业知识，又有严谨科学态度和责任心队伍。第74页第二章 近距离治疗剂量学基础二、靶区定位、施源器及解剖结构空间重建施源器置放后，下一步是拍摄定位片，确定靶区，选择源活性驻留位，进行空间重建，这是非常主要，必不可少临床剂量学步骤。定位片拍摄和诊疗片不一样，它们是在空间两个不一样方位拍摄到最能清楚

57、无误反应施源器、靶区、邻周解剖结构相互关系两张X线片，拍摄伎俩见后续重建方法介绍。靶区是依据临床资料，即直视、内镜所见、CT、MRI影像、X线诊疗片及解剖结构确定治疗范围。靶区和施源器位置一旦确定，源活性驻留位置即可依据靶区范围选定，标准是所形成剂量分布不应存在肿瘤漏照、欠剂量或过量照射健康组织情况。第75页第二章 近距离治疗剂量学基础源活性驻留位又是借助摄定位片时在施源器内放入模拟源位X线标尺，在定位片上产生投影来选定。拍摄定位片必要性还在于医师不应孤立经过标准模式剂量图（ATLAS）实施治疗，还需要了解剂量分布与周围要害器官关系。因为，要害器官受量也和靶区剂量一样，直接影响着治疗成败。另外

58、，使用柔性塑管施源器时，管子在体内方位和弯曲形状是千变万化，剂量分布也所以不一样，假如不依据个体情况摄片、做计划，而套用其它计划结果，加之不一样患者肿瘤位置、大小、形状差异等原因，在剂量计算和施治时间可能出现严重差错，甚至造成医疗事故。 综上，各放疗部门都应建立严谨、完善剂量学步骤，任何不负责任、盲目标简化操作程序做法都是错误。第76页第二章 近距离治疗剂量学基础(一)重建概念和重建方法重建概念是从两张不一样视角拍摄投影定位片，经数学处理后获取施源器、放射源或解剖结构三维空间位置坐标过程。临床应用最普遍是正交投影重建法和变角投影重建法。正交投影重建法适合用于同中心回转模确定位机或X线机，要求正

59、侧位线束轴严格垂直且共面，即经过拍摄正位片（AP-PA）及侧位片（LAT）重建施源器及放射源在空间坐标。正交法与拍正侧位诊疗片类似，是医师习惯显示人体解剖结构传统方式；当代数学演算几乎能对空间任意两个不重合投影进行重建，所以投照参数选择可愈加灵活多样。第77页第二章 近距离治疗剂量学基础变角重建法要求在两个不一样机架角条件下拍摄定位片，但两个角度无需对称，焦点-等中心距也可采取不一样数值，机架角和 选定标准是最大程度取得清楚，尽可能防止重合投影，而无须垂直正交，不过+ =900时精度最高。（二）柔性塑管施源器特殊重建方法针对柔细治疗塑管，有两种灵活、准确重建方法：描迹法和描点法。这两种方法都是

60、把治疗管空间曲线重建先用折线近似，再用平滑函数拟合；不一样之处是勾画折线方式不一样。第78页第二章 近距离治疗剂量学基础三、剂量参考点设置剂量参考点概念是与参考体积概念相关联，设置剂量参考点目标是为了三维空间确定参考剂量面，如前所述，参考体积定义为参考剂量面包罗范围，普通来说参考剂量能够是指治疗区分次照射处方剂量，这时参考体积与治疗区是一致；剂量参考点可依据解剖，手术标识设置，可相对各种坐标系统或施源器设置；能够在三维空间，也能够在二维平面设置；可设置在靶区外围，也能够设置在靶区内部。下面列举几个剂量参考点设置方法：第79页第二章 近距离治疗剂量学基础（一）相对剂量参考点坐标系设置 荷兰协议企