IAEA放疗剂量实用准则的应用解析课件

IAEA放疗剂量实用准则的应用

—IAEATRS-277报告的应用

—IAEATRS-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放疗剂量实用准则的应用

—IAEATRS-277报1IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用1.前言2IAEA放疗剂量实用准则的应用解析课件3IAEATRS-277报告的应用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。IAEATRS-277报告的应用我国现行放疗剂量的测4IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用TRS-277号报5IAEATRS-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，60Coγ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IAEATRS-277报告的应用2.水模体中吸收剂量测定6电离室空气吸收剂量因子Nd的确定，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。IAEATRS-277报告的应用电离室空气吸收剂量因子Nd的确定，其计算式为：IAEAT7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。IAEATRS-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D8IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用（2）中能X射线（100-9IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用（3）低能X射线（1-1010IAEATRS-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60Coγ射线校准因子NX=1.005R/div，求Nk。对射线60Coγ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=1.005×2.58×10-4×33.97×1.003=0.883×10-2（Gy/R）IAEATRS-277报告的应用由现行仪器校准因子NX计算11IAEATRS-277报告的应用4.水模体中校准参考点吸收剂量测定实例60Coγ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=0.883×10-2Gy/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=0.883×10-2×0.997×0.990×0.994=0.866×10-2（Gy/R）IAEATRS-277报告的应用4.水模体中校准参考点吸12IAEATRS-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60Coγ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。IAEATRS-277报告的应用测定在水中电离室测量13IAEATRS-277报告的应用仪器平均读数值M测定SSD=80cm，照射野10cm×10cm；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=M0×KPT=80.43×1.024=82.36（R/min）IAEATRS-277报告的应用仪器平均读数值M测定14IAEATRS-277报告的应用Nd=0.866×10-2Gy/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，由此引入的误差可以忽略不计）。因此，Dw（Peff）=82.36×0.866×10-2×1.133×0.993=80.24×10-2（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用Nd=0.866×115IAEATRS-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60Coγ射线校准因子），由NK计算公式求得Nk=0.883×10-2Gy/R；（4）由方程（1）计算Nd，Nd=0.866×10-2Gy/R；（5）计算Dw（Peff）IAEATRS-277报告的应用高能X射线16IAEATRS-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TPR=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）。IAEATRS-277报告的应用电离室测量有效点深度17IAEATRS-277报告的应用M值的测定SSD=100cm，照射野10cm×10cm；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=M0×KPT=200×1.027=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）=205.4×0.866×10-2×1.116×0.995=1.975（Gy）IAEATRS-277报告的应用M值的测定18IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用电子束19IAEATRS-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60Coγ射线校准因子）Nk=0.883×10-2Gy/R；（4）Nd=0.866×10-2Gy/R；（5）测定Dw（Peff）IAEATRS-277报告的应用（1）加速器标称电压20IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用电离室测量有效点深度的确定21IAEATRS-277报告的应用M值的测定SSD=100cm，照射野10cm×10cm；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=M0×KPT=250×1.034=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=E0×0.680=17.0MeV，由表11求得Pu=0.992，因此，Dw（Peff）=258.5×0.866×10-2×0.969×0.992=2.152（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用M值的测定22IAEATRS-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0NK=0.990×2.58×10-4×33.97=0.868×10-2（Gy/R）IAEATRS-277报告的应用中能X射线（100-30023IAEATRS-277报告的应用（4）测定DW从表7知，校准参考深度为水下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=0.999M=M0×KPT=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=21.35×0.868×10-2×1.073×1.02=20.28×10-2（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用（4）测定DW24IAEATRS-277报告的应用低能X射线（10-100kV）TRS277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=1.015NK=1.015×2.58×10-4×33.97=0.890×10-2（Gy/R）（3）经温度、气压修正后的仪器平均读数M=15.80R/minIAEATRS-277报告的应用低能X射线（10-100k25IAEATRS-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=15.80×0.890×10-2×1.143×1.013=16.28×10-2（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用计算Dw26IAEATRS-277报告的应用IAEATRS277在我国逐步采用，就技术方面而言应该说没有什么困难。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TRS277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-1010.6cc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。IAEATRS-277报告的应用IAEATRS277在27IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用1.前言28IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用与此同时，这个工作29IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用把平行板电离室用30IAEATRS-381报告的应用2.平行板电离室的校准TRS-381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。IAEATRS-381报告的应用2.平行板电离室的校准31IAEATRS-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=100cm；照射野12cm×12cm；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）。IAEATRS-381报告的应用电子束法32IAEATRS-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）。IAEATRS-381报告的应用（5）束稳定监督电离室：33IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（8）的确定34IAEATRS-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10cm×10cm；两个电离室的测量有效点置于模体中参考深度处；IAEATRS-381报告的应用60Co-模体法35IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（4）确定36IAEATRS-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处，此处空气比释动能值（Kair）已知；照射野10cm×10cm。（3）照射测量：至少五次照射测量。IAEATRS-381报告的应用60Co-空气方法37IAEATRS-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60Coγ射线1-g=0.997；其他符号意义同前。IAEATRS-381报告的应用（4）平行板电离室空气比38IAEATRS-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10cm×10cm。IAEATRS-381报告的应用3.在参考条件下，电子39IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用参考深度40IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（b）在塑料模体中41IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用电离室的准直：平行板电离42IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用水中吸收剂量的测定43IAEATRS-381报告的应用（b）当平行板电离室有一个60Coγ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60Coγ射线水/空气阻止本领比；——对线质为Q的电子束水/空气阻止本领比；——对60Coγ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。IAEATRS-381报告的应用（b）当平行板电离室44IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（2）在塑料模体中测量45IAEATRS-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：IAEATRS-381报告的应用4.电子束吸收剂量测定46IAEATRS-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）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。IAEATRS-381报告的应用测量程序47IAEATRS-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μGy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。IAEATRS-381报告的应用（e）影响量：对相对48IAEATRS-381报告的应用的选取：按照不同深度选用不同值（见表16），应注意在给定条件下，对所在照射野，测量设置应相同。扰动因子：对TRS-381报告中的推荐使用的平行板电离室，PQ值随深度变化可以忽略。测量有效点：测量有效点：对所有深度，平行板电离室的测量有效点都假定位于其前空腔前表面中心。电离-吸收剂量转换：测量的电离值乘以每一深度的相应的水/空气阻止本领比得到吸收剂量。得到的值应按处的剂量值归一。IAEATRS-381报告的应用的选取：按照49IAEATRS-381报告的应用电子束吸收剂量测定举例第一步：确定参考电离室空气吸收剂量因子数值1.参考电离室为NE2571，测量静电计为NE2570，整机60Coγ射线校准因子。该仪器空气比释动能校准因子

其中，g=0.003，因此2.从表9查得=0.985；=1.006，1-g=0.997，因此IAEATRS-381报告的应用电子束吸收剂量测定举例50IAEATRS-381报告的应用第二步：在给定照射条件下，确定在水模表面电子束平均能量E0，测量中使用的加速器为PhilipsSL20；电子束标称能量为20MeV；SSD=100cm；照射野，根据深部电离曲线的结果求得：，，。根据表10，在水中测量参考深度，Zref应取2.5cm(R100)；Zref/RP=0.253，从表12查得=0.690，因此，Ez=12.8MeV。IAEATRS-381报告的应用第二步：在给定照射条件下，51IAEATRS-381报告的应用第三步：在给定照射条件下，测定Mref和MPP值在给定条件下，将两个电离室的测量有效点置于水模中参考深度处（2.5cm），为了简化示范实例，测量中不考虑监督电离室的监测修正和复合修正。Mref和MPP分别为参考电离室和平行板电离室的测量读数。1.参考电离室NE2571的Mref值，在给定照射条件下，Mref=300R（伦琴），（因为目前国内放疗剂量仪一般只有照射量校准因子）。2.平行板电离室，NACP的MPP值，在给定照射条件下，MPP=88R。IAEATRS-381报告的应用第三步：在给定照射条件下，52IAEATRS-381报告的应用第四步：计算平行板电离室空气吸收剂量因子对参考电离室对平行板电离室：（表17）

因此，IAEATRS-381报告的应用第四步：计算平行板电离室空53IAEATRS-381报告的应用第五步：在给定照射条件下计算值其中：=0.994（表16），（表17），MPP=88R，。因此，在给定照射条件下，IAEATRS-381报告的应用第五步：在给定照射条件下计54IAEA放疗剂量实用准则的应用

—IAEATRS-277报告的应用

—IAEATRS-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放疗剂量实用准则的应用

—IAEATRS-277报55IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用1.前言56IAEA放疗剂量实用准则的应用解析课件57IAEATRS-277报告的应用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。IAEATRS-277报告的应用我国现行放疗剂量的测58IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用TRS-277号报59IAEATRS-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，60Coγ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IAEATRS-277报告的应用2.水模体中吸收剂量测定60电离室空气吸收剂量因子Nd的确定，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。IAEATRS-277报告的应用电离室空气吸收剂量因子Nd的确定，其计算式为：IAEAT61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。IAEATRS-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D62IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用（2）中能X射线（100-63IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用（3）低能X射线（1-1064IAEATRS-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60Coγ射线校准因子NX=1.005R/div，求Nk。对射线60Coγ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=1.005×2.58×10-4×33.97×1.003=0.883×10-2（Gy/R）IAEATRS-277报告的应用由现行仪器校准因子NX计算65IAEATRS-277报告的应用4.水模体中校准参考点吸收剂量测定实例60Coγ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=0.883×10-2Gy/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=0.883×10-2×0.997×0.990×0.994=0.866×10-2（Gy/R）IAEATRS-277报告的应用4.水模体中校准参考点吸66IAEATRS-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60Coγ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。IAEATRS-277报告的应用测定在水中电离室测量67IAEATRS-277报告的应用仪器平均读数值M测定SSD=80cm，照射野10cm×10cm；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=M0×KPT=80.43×1.024=82.36（R/min）IAEATRS-277报告的应用仪器平均读数值M测定68IAEATRS-277报告的应用Nd=0.866×10-2Gy/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，由此引入的误差可以忽略不计）。因此，Dw（Peff）=82.36×0.866×10-2×1.133×0.993=80.24×10-2（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用Nd=0.866×169IAEATRS-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60Coγ射线校准因子），由NK计算公式求得Nk=0.883×10-2Gy/R；（4）由方程（1）计算Nd，Nd=0.866×10-2Gy/R；（5）计算Dw（Peff）IAEATRS-277报告的应用高能X射线70IAEATRS-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TPR=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）。IAEATRS-277报告的应用电离室测量有效点深度71IAEATRS-277报告的应用M值的测定SSD=100cm，照射野10cm×10cm；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=M0×KPT=200×1.027=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）=205.4×0.866×10-2×1.116×0.995=1.975（Gy）IAEATRS-277报告的应用M值的测定72IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用电子束73IAEATRS-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60Coγ射线校准因子）Nk=0.883×10-2Gy/R；（4）Nd=0.866×10-2Gy/R；（5）测定Dw（Peff）IAEATRS-277报告的应用（1）加速器标称电压74IAEATRS-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。IAEATRS-277报告的应用电离室测量有效点深度的确定75IAEATRS-277报告的应用M值的测定SSD=100cm，照射野10cm×10cm；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=M0×KPT=250×1.034=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=E0×0.680=17.0MeV，由表11求得Pu=0.992，因此，Dw（Peff）=258.5×0.866×10-2×0.969×0.992=2.152（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用M值的测定76IAEATRS-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0NK=0.990×2.58×10-4×33.97=0.868×10-2（Gy/R）IAEATRS-277报告的应用中能X射线（100-30077IAEATRS-277报告的应用（4）测定DW从表7知，校准参考深度为水下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=0.999M=M0×KPT=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=21.35×0.868×10-2×1.073×1.02=20.28×10-2（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用（4）测定DW78IAEATRS-277报告的应用低能X射线（10-100kV）TRS277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=1.015NK=1.015×2.58×10-4×33.97=0.890×10-2（Gy/R）（3）经温度、气压修正后的仪器平均读数M=15.80R/minIAEATRS-277报告的应用低能X射线（10-100k79IAEATRS-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=15.80×0.890×10-2×1.143×1.013=16.28×10-2（Gy/min）IAEATRS-277报告的应用计算Dw80IAEATRS-277报告的应用IAEATRS277在我国逐步采用，就技术方面而言应该说没有什么困难。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TRS277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-1010.6cc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。IAEATRS-277报告的应用IAEATRS277在81IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用1.前言82IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用与此同时，这个工作83IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用把平行板电离室用84IAEATRS-381报告的应用2.平行板电离室的校准TRS-381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。IAEATRS-381报告的应用2.平行板电离室的校准85IAEATRS-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=100cm；照射野12cm×12cm；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）。IAEATRS-381报告的应用电子束法86IAEATRS-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）。IAEATRS-381报告的应用（5）束稳定监督电离室：87IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（8）的确定88IAEATRS-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10cm×10cm；两个电离室的测量有效点置于模体中参考深度处；IAEATRS-381报告的应用60Co-模体法89IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（4）确定90IAEATRS-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处，此处空气比释动能值（Kair）已知；照射野10cm×10cm。（3）照射测量：至少五次照射测量。IAEATRS-381报告的应用60Co-空气方法91IAEATRS-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60Coγ射线1-g=0.997；其他符号意义同前。IAEATRS-381报告的应用（4）平行板电离室空气比92IAEATRS-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10cm×10cm。IAEATRS-381报告的应用3.在参考条件下，电子93IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用参考深度94IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用（b）在塑料模体中95IAEATRS-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。IAEATRS-381报告的应用电离室的准直：平行板电离96IAEATRS-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；