最新肿瘤放射物理学第八章 X(γ)射线剂量学PPT文档.ppt

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1、2023/4/30,1,一、人体模型,(一)组织替代材料X()射线、电子束及其它重粒子入射到人体时，与人体组织相互作用后，发生散射和吸收，能量和强度逐渐损失。很难在人体内直接进行对这些变化的研究。因此必须使用人体组织的替代材料做成的模型代替人体，简称模体。组织替代材料必须具有与被模拟的组织与射线相互作用相同的有关的物理特点，如原子序数、电子密度、质量密度、甚至化学成分等。,2023/4/30,2,选择组织替代材料时，应考虑被替代组织的化学组成和辐射场的特点。对X()射线，如果某种材料的总线性(或总质量)衰减系数与被替代组织的完全相同，则等厚度的该种材料和被替代的组织将使X()射线衰减到相同的程

2、度，那么这种材料就是被替代组织的X()射线替代材料。对电子束，如果等厚度的替代材料和被替代组织对电子束的吸收与散射相同，则它们的总线性(或总质量)阻止本领和总线性(或质量)角散射本领一定完全相同。,2023/4/30,3,一般情况下，适合X()射线的组织替代材料一定是电子束的组织替代材料。为了保证等体积的组织替代材料和被替代组织的质量相等，两者的质量密度(物理密度)必须近似相等。因人体组织特别是软组织中含有大量的水，使得水对X射线、电子束的散射和吸收几乎与软组织和肌肉近似。而固体等效材料，以有机玻璃和聚苯乙烯最为常用。,2023/4/30,4,(二)组织替代材料间的转换对中高能X()射线，康普

3、顿效应为重要形式，当两种模体材料的电子密度相等时，则认为它们彼此等效。对水的等效厚度T水为：T水 T模体 模体(Z/A)模体/(Z/A)水式中T水为T模体的等效水厚度(cm)，模体为模体材料的物理密度(g cm-3)；Z为材料的原子序数；A为材料的原子量。,2023/4/30,5,对低能X射线，光电效应为主要形式，两种模体材料通过下式等效：T水 T模体 模体(Z模,有效/Z水,有效)3,2023/4/30,6,对高能X射线，电子对效应为主要形式，两种模体通过下式等效：T水 T模体 模体(Z模,有效/Z水,有效)对电子束，模体材料通过模体中电子注量进行等效：T水 T模体 模体(R0)模体/(R0

4、)水或 T水 T模体 Cpl 式中(R0)模体，(R0)水分别为电子束在两种材料中的连续慢化近似射程。,2023/4/30,7,由组织替代材料组成的，用来模拟各种射线在人体组织或器官中因散射和吸收所引起的变化，即模拟射线与人体组织或器官的相互作用的物理过程的装置，称为模体（phantom）ICRU对模体作了如下的分类：标准模体长、宽、高分别为30cm的立方水模，用于X()射线、电子束、中子束吸收剂量的测定和比对。均匀体模用固态水或干水组织替代材料加工成的片形方块，构成边长为30cm或25cm的立方体，替代水模体作为吸收剂量和能量的常规检查。,(三)模体,2023/4/30,8,标准水模,固体水

5、,2023/4/30,9,人体模体分均匀型和不均匀型，前者用均匀的的固态组织替代材料加工而成，类似标准人体或组织器官外形的模体。后者用人体各种组织（包括骨、肺、气腔等）的相应的组织替代材料加工而成。,Alderson Rando phantom,2023/4/30,10,组织填充模体（bolus）用组织替代材料制成的组织补偿模体，直接放在射野入射侧的患者皮肤上，用于改变患者不规则轮廓对体内靶区或重要器官剂量分布的影响，提供附加的对线束的散射、建成或衰减。,2023/4/30,11,二、百分深度剂量分布,(一)照射野及有关名词定义放射源(S)：在没有特别说明时，一般规定为放射源前表面的中心，或产

6、生辐射的靶面中心。射野中心轴：射线束的中心对称轴线。临床上一般用放射源S穿过照射野中心的连线作为射野中心轴。,2023/4/30,12,照射野：临床剂量学中规定模体内50%同等剂量曲线的延长线交于模体表面的区域定义为照射野大小。参考点：规定模体表面下照射野中心轴上某一点作为剂量计算或测量参考的点，表面到参考点的深度记为d0。400kV以下X射线，参考点d0=0。高能X射线，参考点选在射野中心轴上最大剂量点位置d0=dm。,2023/4/30,13,校准点：在照射野中心轴上指定的用于校准的测量点。模体表面到校准点的深度记为dc。源皮距(SSD)：放射源到模体表面照照射野中心的距离。源瘤距(STD

7、)：放射源沿照射野中心轴到肿瘤内所考虑点的距离。源轴距(SAD)：放射源到机架旋转轴或机器等中心的距离。,2023/4/30,14,2023/4/30,15,(二)百分深度剂量1、百分深度剂量的定义百分深度剂量(PDD)定义为照射野中心轴上某一深度d处的吸收剂量率 与参考点深度d0处剂量率 的百分比：对能量400kV的X射线，因参考点取在模体表面(d0=0)，上式变为：式中 为射野中心轴上皮肤表面的剂量率。,2023/4/30,16,2023/4/30,17,对高能X()射线，因为参考点取在射野中心轴上最大剂量点深度dm处，上式变为：式中 为射野中心轴上最大剂量点处的剂量率。对于钴60射线，最

8、大剂量点在5mm处，对8MV X射线，最大剂量点在2cm处。,2023/4/30,18,2、建成效应下图给出钴60射线两种不同准直器A，B的百分深度剂量随着表面下深度的变化情况。对B型准直器（距表面20cm），百分深度剂量在表面为33%，到46mm处达到100%。随着深度进一步增加，变化比较慢。从表面到最大剂量深度区域称为剂量建成区域，此区域剂量随深度增加而增加。,2023/4/30,19,2、建成效应剂量建成区由以下物理原因造成：当高能X()射线入射到人体或模体时，在体表或皮下组织中产生高能次级电子；这些高能次级电子要穿过一定的组织深度直至其能量耗尽后才停止；,2023/4/30,20,2、

9、建成效应由于、两个原因，造成在最大电子射程范围内，由高能次级电子产生的吸收剂量随组织深度增加而增加，并约在电子最大射程附近达到最大；但是由于高能X()射线的强度随组织深度增加而按指数和平方反比定律减少，造成产生的高能次级电子数随深度增加而减少，其总效果是，在一定深度(建成区深度)以内，总吸收剂量随深度而增加。,2023/4/30,21,对于A型准直器，由表面85%到6mm处达到100%，表明入射线中既含有低能X射线又有散射电子。实验表明，如果将准直器端面离开人体表面1520cm时，大多数散射电子可以消除。,2023/4/30,22,上图表示各种能量的X()射线的剂量建成情况。可以看到，能量上升

10、时，表面剂量减少，最大深度剂量随能量增加而增加。,2023/4/30,23,3、百分深度剂量随射线能量变化,2023/4/30,24,4、射野面积和形状对百分深度剂量的影响射野面积很小时，达到某一点的剂量Dd基本上是原射线造成的；当照射野面积增大时，散射线增多，Dd随之增加。百分深度剂量随射野面积改变的程度取决于射线的能量。低能时(如220kV X射线)，由于各方向大散射线几乎相等，所以百分深度剂量随射野面积改变较大。高能时，由于散射线主要向前，所以百分深度剂量随射野面积改变较小。,2023/4/30,25,上图给出了三种不同能量射线的比较。可见，高能射线比低能射线优越，尤其在照射野比较小时。

11、,2023/4/30,26,放疗中使用列表的方法来表示各种大小方形野的百分深度剂量随组织深度的变化。但因为临床上经常使用矩形野和不规则形状射野，对这些射野的百分深度剂量又不能列表，需要进行对方形野的等效变换。射野等效的物理意义是：如果使用的矩形或不规则野在其射野中心轴上的百分深度剂量与某一方形野的相同时，该方形野叫做使用的矩形或不规则野的等效射野。,2023/4/30,27,射野等效的物理条件是:对射野中心轴上诸点的散射贡献之和相等。临床上经常使用简便的面积/周长比法。设矩形野的长、宽边分别为a，b；方形野的边长为s，根据面积/周长比，有：,SxS/4S,2023/4/30,28,对半径为 r

12、 的圆形野，只要其面积与某一方形野的近似相同，就可以认为等效，即 s=1.8 r,2023/4/30,29,5、源皮距对百分深度剂量的影响图中放射源S1，S2照射皮肤上的P1和P2点，在最大剂量深度dm处的面积均为A0，皮肤下某一深度 d 处，面积为A1，A2。,2023/4/30,30,2023/4/30,31,源皮距从f1增加到f2时，两种源皮距下PDD的比值为：两个百分深度剂量之比，称为F因子。,2023/4/30,32,2023/4/30,33,三、组织空气比,(一)组织空气比的定义及影响因素1、组织空气比的定义为：式中 为肿瘤中心(旋转中心)处小体积软组织中的吸收剂量率；为同一空间位

13、置空气中一小体积软组织内的吸收剂量率。,2023/4/30,34,组织空气比定义示意图,2023/4/30,35,2、源皮距对组织空气比的影响组织空气比是比较两种不同散射条件在空间同一点的吸收剂量率之比。TAR的一个重要的物理性质是：它数值的大小与源皮距无关。因此TAR可以理解为无限源皮距处的百分深度剂量。对临床上常用的源皮距，由百分深度剂量换算到组织空气比时引起的误差不超过2%。,2023/4/30,36,(二)反散射因子反散射因子(BSF)定义为使用中心轴上最大剂量深度处的组织空气比：BSF TAR(dm,FSZdm)Dm/Dma FSZdm为深度dm处的射野大小；Dm，Dma分别为射野中

14、心轴上最大剂量深度处体模内和空气中的吸收剂量率。反向散射取决于患者身体的厚度、射线的能量及射野面积和形状。但与源皮距无关。反向散射随患者身体厚度而增加，但在10cm左右接近最大值。,2023/4/30,37,(三)散射空气比散射空气比(SAR)定义为模体内某一点的散射剂量率与该点空气中的吸收剂量率之比。与组织空气比的性质类似，散射空气比与源皮距无关，只受射线能量、组织深度和射野大小的影响。,2023/4/30,38,四、组织最大剂量比,TAR有一个根本缺点是它必须测量出空气中计算点处的吸收剂量。随着射线能量的增加，因加在测量电离室上的建成帽的体积加大，电子平衡不能建立，不仅使测量变得困难，而且

15、因误差大而不能采用。为了解决这个问题，提出了组织最大剂量比(TMR)的概念。,2023/4/30,39,四、组织最大剂量比,(一)原射线和散射线模体中任意一点的剂量为原射线和散射线剂量贡献之和。原射线是指从放射源(或X射线靶)射出的原始X()光子，它在空间或模体中任意一点的注量遵从平方反比定律。散射线包括：上述原射线与准直器系统相互作用产生的散射光子，准直器系统包括一级准直器、均整器、治疗准直器、射线挡块等；上述原射线以及穿过治疗准直器和射野挡块后的漏射线光子与模体相互作用后产生的散射线。,2023/4/30,40,(二)射野输出因子Sc和模体散射因子由于有效原射线中的原射线和准直器系统的散射

16、线的影响，射野输出剂量(照射量率或吸收剂量率)随射野增大而增加，描述这种变化关系的叫做射野输出因子(OUF)。它定义为射野在空气中的输出剂量率与参考射野(一般为10cm 10cm)在空气中的输出剂量率之比。这里定义的输出因子(OUF)就是准直器散射因子Sc。,2023/4/30,41,射野输出因子一般用带有剂量建成套的电离室在空气中直接测量不同大小射野的剂量率，与10cmx10cm参考射野的剂量率相除后得出射野输出因子（OUF或Sc）随着射野大小的变化。,2023/4/30,42,模体散射校正因子(SP)定义为射野在模体内参考点(一般在最大剂量点)深度处的剂量率与准直器开口不变时参考射野(10

17、cm10cm)在同一深度处剂量率之比。根据定义，SP原则上可以测量，即保持准直器开口相同时，改变模体散射范围，但实际上做起来相当困难。,2023/4/30,43,一般利用以下公式进行计算：式中SC,P为准直器和模体的散射线造成的总散射校正因子，定义为实际射野在模体中的输出剂量率与参考射野(10cm 10cm)在模体中的输出剂量率之比。,2023/4/30,44,(三)组织模体比和组织最大剂量比组织模体比(TPR)定义为模体中射野中心轴上任意一点的剂量率与空间同一点模体中射野中心轴上参考深度(t0)处同一射野的剂量率之比：TPR(d,FSZd)式中 是模体中射野中心轴上深度d处的剂量率；为空间同

18、一位置参考深度处的剂量率；参考深度t0一般取5cm或10cm。,2023/4/30,45,当t0=dm时，TPR 变为 TMR：TMR(d,FSZd)=TPR(d,FSZd)t0=dm=/=/式中 意义同上，为空间同一位置最大剂量点深度处的剂量率。,2023/4/30,46,五、等剂量分布,前面所述的只限于射野中心轴上的百分深度剂量。实际治疗中，还需要了解模体中射野中心轴以外诸点的剂量。将模体中百分深度剂量相同的点连接起来，即成等剂量曲线。,2023/4/30,47,下图为钴60射线固定源皮距（SSD）和固定等中心（SAD）照射时射野的等剂量曲线，从图中可以看出X()射线等剂量曲线的特点：,2

19、023/4/30,48,1、同一深度处，射野中心轴上的剂量最高，向射野边缘剂量逐渐减少。2、在射野边缘附近（半影区），剂量随离轴距离增加逐渐减少。这种减少，一方面由于几何半影、准直器漏射引起，一方面由于侧向散射的减弱引起。3、射野几何边缘以外的半影区的剂量主要由模体的侧向散射、准直器的漏射线和散射线造成。4、准直范围外较远处的剂量由机头漏射线引起,2023/4/30,49,(一)影响等剂量分布的因素射线能量：下图给出了三种不同能量射线的等剂量曲线。由图可以看出：1、三组曲线在线束边缘很不相同。200kv X射线的曲线，在线束边缘突然中断。钴60 射线及高能X射线穿透能力比较强，单一准直器无法吸

20、收掉全部射线，总有一部分穿过准直器边缘。低能X射线恰恰相反，造成边缘剂量不连续现象。,2023/4/30,50,2、200kV X射线的边缘散射多，并明显随射野增大。而钴60 射线及高能X线边缘散射少，并随射野增大不明显。3、随着能量升高，射野中心部分等剂量曲线由弯曲（200kV X射线）逐渐平直（高能X射线），这主要由于高能X射线的散射线主要向前，而低能X射线的散射线各方向都有的缘故。,2023/4/30,51,源皮距和放射源大小对钴60 射线剂量分布影响较大，高能X射线几何半影几乎为零，但仍有穿透和散射半影；射野平坦度和对称性是描述射野剂量分布特性的重要指标。射野平坦度一般定义为在等中心处

21、（位于10cm模体深度下）或标称源皮距下10cm模体深度处，最大射野L的80宽度内最大最小剂量偏离中心轴剂量的相对百分数。,2023/4/30,52,按照IEC标准，射野平坦度应好于3。在80射野宽范围内，取偏离中心轴对称的两点的剂量率的差值与中心轴上剂量率比值的百分数称为射野的对称性，其大小也应该不超过3。,2023/4/30,53,(二)射野离轴比射野离轴比(OAR)是射野等剂量曲线分布的另一种表示方法。,2023/4/30,54,六、处方剂量计算,(一)处方剂量处方剂量定义为对已确认的射野安排，欲达到一定的靶区(或肿瘤)剂量 DT，换算到标准水模体内每个所用射野的射野中心轴上最大剂量点处

22、的剂量Dm，单位是cGy。对加速器上的剂量仪，一般使参考射野在标称源皮距（SSD）或标称源轴距（SAD）处，标定成1cGy=1MU。MU为加速器剂量仪的监测跳数。处方剂量是通过相应的射野安排和照射技术与靶区剂量发生关联，它并不等于靶区剂量。,2023/4/30,55,(二)加速器剂量计算SSD照射：加速器上的剂量仪的读数，在标称SSD（通常SSD=100cm）和模体内10 x10cm射野中心轴上最大剂量点处，用标准的或经校准的剂量仪进行标定，刻度为1MU=1cGy。根据下式，由靶区剂量DT可计算出处方剂量Dm：,2023/4/30,56,式中，FSZ为表面射野大小，FSZ0为等中心处的射野大小

23、，二者的关系为FSZ0=FSZ x(SAD/SSD)如果射野输出因子OUF在SAD测量，同时SSD=SAD时，则式中FSZ0=FSZ。SSD因子可表示为：式中SCD为校准测量时，源到电离室中心的距离。如果测量是在标称源皮距处测量，则SSD因子=1。,2023/4/30,57,例：能量为8MV的X线，加速器剂量仪在SSD=100cm，dm=2cm处，1010cm射野，校准为1MU=1cGy,若某患者的肿瘤深度d=10cm、用1515cm的射野、SSD=100cm，求每次肿瘤剂量给200cGy时的处方剂量Dm。,注意：测量时，SSD=100cm，所以SSD因子=1。并且，照射时，SSD也是100c

24、m，即SSD=SAD，所以FSZ0=FSZ。,2023/4/30,58,2023/4/30,59,SAD照射：等中心照射，一般用TMR值计算。如果加速器仍按上述方法校准，则SAD技术的处方剂量Dm由下式计算：,2023/4/30,60,2023/4/30,61,如果射野的等剂量分布曲线或不同深度的射野离轴比已知，则射野内任意离轴点的剂量，可以直接从等剂量分布曲线上查得，或利用离轴比进行计算。如图中的Q点剂量，由等剂量曲线得知，DQ=Dm x 40%；或，因Q点位于OAR=0.9的离轴比线上，位于同深度处射野中心轴上Q点的百分深度剂量查表得PDDQ=44.4%，则Q点的剂量为DQ=Dm x PD

25、DQ x OARQ=Dm x 0.444 x 0.9=Dm x 40%,(三)离轴点剂量计算-Day氏法,2023/4/30,62,但在临床使用中，不是所有使用射野的等剂量分布曲线或离轴比值都可以查表得到，所以Day于1950年提出一种简易计算法，只用射野中心轴上的百分深度剂量就可以算的射野内及射野外任意点的剂量。如下图所示，过Q点作两条平行于矩形野边的直线，将射野分割成四部分，并以每部分的长、短边长建立起二倍于其相应长、短边长的计算矩形野，Q点的百分深度剂量PDDQ等于四个矩形野百分深度剂量和的四分之一，即：,2023/4/30,63,2023/4/30,64,Day氏法也可以用于射野外任意

26、点剂量的计算，如下图所示，为计算Q点的剂量，首先过Q点作以Q点为其中心轴的矩形野2cb，然后在此矩形野右侧作原射野ab的镜像野axb，则Q点的百分深度剂量等于大矩形野(2a+2c)b的PDD与矩形野2c b的PDD的差值的1/2。,2023/4/30,65,七、不规则射野,除方形野矩形野和圆形野以外的其它任何形状的射野，都称作不规则射野。形成不规则射野的射野挡块厚度，一般为5个半价层，可将原射线的剂量减低到3左右。,2023/4/30,66,八、楔形照射野,为适应临床治疗的需要，通常在射线束的途径上加特殊滤过器或吸收挡块，对线束进行修整，获得特定形状的剂量分布。楔形滤过板（简称楔形板）是最常用

27、的一种滤过器。楔形板通常是用高密度材料如铜或铅做成的楔形挡块。,2023/4/30,67,为楔形板的楔角，它和下述的楔形角有一定的比例关系，但不等于楔形角。W（即AB）为楔形板的板宽，L（即BC）为楔形板的板长。楔形板连同固定托架通常放在准直器上侧近源位置，如Philips SL系列加速器；或准直器下侧远源位置，如Varian或Siemens加速器,2023/4/30,68,(一)楔形野的等剂量分布与楔形角楔形板的用途和楔形角的定义：按ICRU统一规定，楔形板对平野剂量分布的修正作用，用楔形角表示，并且楔形角应定义在某一参考深度处。当具有一定能量的X()射线入射人体后，随深度的增加，射线的能量

28、因散射线越来越多而逐渐减低，因此楔形野的等剂量曲线不可能彼此平行。也就是说，楔形角随深度增加越来越小。入射能量越低，如深部X射线，随深度变化越大；入射能量越高，随深度变化越小。,2023/4/30,69,2023/4/30,70,因此，定义的楔形角应选取适当的深度作为参考深度，但这深度目前没有统一的意见。按照IEC 976标准，在10cm参考深度处的某一条等剂量曲线与二分之一射野宽的交点连线AA与通过射野中心轴垂直线BB的夹角定义为楔形角。,2023/4/30,71,(二)楔形因子楔形板不仅改变平野的剂量分布，也使射野的输出剂量率减少。楔形因子(FW)定义为加和不加楔形板时射野中心轴上某一点剂

29、量率之比：楔形因子一般用测量方法求得，测量深度随所使用的能量不同，但建议取楔形角定义的参考深度，即d=10cm。,2023/4/30,72,楔形因子必须对所使用的射野及其相应的系统进行测量。如下图所示，对（a）系统，因楔尖总是与射野边缘对齐，线束中心轴通过的楔形板的厚度随射野宽度变化，楔形因子随之改变；（a）系统称为射野依赖系统，主要用在钴60治疗机上。对于（b）系统，因线束中心轴总是通过楔形板中心，不论射野大小，其通过楔形板的厚度不变，楔形因子不变。（b）系统称为通用型系统，主要用在加速器上。,2023/4/30,73,楔形野的百分深度剂量等于相同大小射野的不加楔形板时平野的百分深度量PDD

30、平与楔形因子FW的乘积。,2023/4/30,74,2023/4/30,75,2023/4/30,76,(三)一楔合成,临床使用的有固定角度楔形板，通常分为15、30、45、60度几种，治疗时需要手动插入治疗机；所谓一楔合成，就是用一固定角度楔形板（如60度）照射一定的剂量与平野照射一部分剂量相配比，得到0至60度范围任一楔形角相同的效果。,2023/4/30,77,2023/4/30,78,2023/4/30,79,MLC的一个重要功能就是替代挡块，形成适合靶区形状的不规则射野，射野的形状由MLC所有叶片的位置共同决定。与独立准直器的情况相同，这些叶片位置不是叶片相对于准直器轴线的实际位移，

31、而是叶片在等中心平面的投影相对于准直器轴线的位移。如果一个多叶准直器有n对叶片（n应为偶数），则说明一个MLC射野需要2n个叶片位置参数。,九、多叶准直器射野处方剂量计算,2023/4/30,80,2023/4/30,81,在IEC1217号标准中，给出了MLC射野的说明方法，规定MLC叶片沿射野坐标轴的X轴方向运动，位于Y轴负方向和正方向各有（n/2）对叶片，叶片对的编号从Y轴的负方向开始，依次为1，2，n-1,n。,Y,X,2023/4/30,82,安装在X轴负侧的叶片位置坐标依次用符号X11，X12，X1(n-1)，X1n表示，安装在X轴正侧的叶片位置坐标依次用符号X21，X22，X2(

32、n-1)，X2n表示。当叶片位于X轴正侧时，叶片位置为正，否则为负。在等中心平面内，每一对叶片的开口大小为Fxi=X2i-X1i，其中i是叶片对的编号。,2023/4/30,83,MLC射野处方剂量计算基本上可以按挡块形成的不规则射野处理，即可以采用面积周长比法、Day氏法或Clarkson积分法。考虑到MLC射野的边缘是台阶状的特点，这里介绍面积周长比法和Day氏法推导出的针对MLC射野的一组计算公式。,面积周长比法和Day氏法,2023/4/30,84,（一）面积周长比法MLC射野的宽和长是指正好包括MLC形成的不规则射野的矩形的宽和长。根据X1i不等于X2i的判断条件，可以找出第一对和最

33、后一对打开的叶片。设它们的序号分别用s和e表示，则MLC射野的宽和长可分别表示为：Fx=max(X2s-X1s)，(X2(s-1)-X1(s-1),(X2e-X1e)Fy=(e-s+1)*WFx 和Fy是MLC射野的宽和长，max表示求最大值函数，W是叶片在等中心平面的投影宽度。,2023/4/30,85,MLC射野的面积是所有打开的叶片对照射范围的总和，而对每一对叶片对的照射范围是一个长度为两个叶片位置坐标之差、宽度为W的窄矩形，故总的射野面积是：,上式说明，只需将X轴正侧的叶片位置坐标之和减去X轴负轴的叶片位置坐标之和，再乘以叶片宽度就是MLC射野的面积。,2023/4/30,86,设ML

34、C射野上缘中点（即第e对叶片外缘中点）的X坐标用符号UX表示，下缘中点（即第s对叶片外缘中点）的X坐标用符号DX表示，显然UX由第e对叶片的位置决定，DX由第s对叶片的位置决定，即,在DX，X1s，X1(s-1),X1(e-1),X1(e),UX这个射野左侧位置序列中找出所有的极大、极小值，则MLC的左半部分的周长P1可表示为：,2023/4/30,87,2023/4/30,88,式中j表示极大值的编号；k表示极小值的编号；m1表示左侧位置序列中的极大值个数；l1表示左侧位置序列中的极小值个数；XMAX1j表示左侧叶片位置系列中第j个极大值位置；XMAX1k表示左侧位置序列中第k个极小值位置。

35、,注意：因为在序列中，极大值（极小值）的个数可能不止一个，而是有多个相等的极大值（极小值）！,2023/4/30,89,类似的，在DX，X2s，X2(s-1),X2(e-1),X2e,UX这个射野右侧位置序列中找出所有的极大、极小值，则MLC的右半部分的周长P2可表示为：,式中j表示极大值的编号；k表示极小值的编号；m2表示右侧位置序列中的极大值个数；l2表示右侧位置序列中的极小值个数；XMAX1j表示右侧叶片位置系列中第j个极大值位置；XMAX1k表示右侧位置序列中第k个极小值位置。,2023/4/30,90,MLC射野周长P为：,将面积和周长的计算结果代人面积-周长比法的等效野公式，即可计

36、算出等效方野边长。请注意，这样得出的等效方野边长是在等中心平面内的值，如果采用非标称SSD照射技术，射野的等效方野边长还需乘以比例因子（SSD/SAD）,2023/4/30,91,应用示例：,解法一：采用面积周长比法,2023/4/30,92,2023/4/30,93,2023/4/30,94,（二）Day氏法每一对叶片对的照射范围是一个窄矩形，不妨称之为叶片野。如果叶片对的序号是i，相应的叶片野就称为第i个叶片野，则它的平行Y方向两条边的X坐标是叶片位置坐标X1i和X2i，而平行X方向两条边的Y坐标可表示为：式中，Y1i和Y2i是叶片野平行X方向两条边的Y坐标。,X1i和X2i,Y1i和Y2

37、i,2023/4/30,95,根据Day氏法，当计算点偏离矩形野中心时，可以通过将矩形野等效为以计算点为中心的4个四分之一矩形野来求解计算点剂量。如果计算点用符号Q表示，其坐标用(x,y,d)表示，则无论计算点与第i个叶片野的相对位置如何，第i个叶片野对计算点的剂量贡献DQi可以由下面公式计算：,2023/4/30,96,2023/4/30,97,i是叶片对序号；j是第i个叶片野左右两条边的编号；k是第i个叶片野上下两条边的编号；SXji是第i个叶片野左右两条边的符号量；SYki是第i个叶片野上下两条边的符号量；LXjiLYki是由第i个叶片野划分出来的1个矩形野，LXji和LYki是这个矩形

38、野的宽和长,2023/4/30,98,2023/4/30,99,四个符号量的值根据下面的判断条件确定：当X1i=x时，SX2i=1；否则，SX2i=-1；当Y1i=y时，SY2i=1；否则，SY2i=-1；划分出来的矩形野在X方向的大小是LXji=2|x-Xji|LYki=2|y-Yki|,2023/4/30,100,应用示例：,解法二：Day氏法,靶区参考点位置参数x=0.0，y=0.0，d=7.0cm。由图看出，打开的叶片对范围是15到28，即s=15，e=28。,2023/4/30,101,下表是针对第15对叶片的计算过程：,注意：Yki坐标是根据公式5-81和5-82计算得到：Y1,1

39、5=(-40*1)/2+(15-1)*1=-6Y2,15=-5;,2023/4/30,102,(x,y,d)=(0,0,7),四个符号量的值根据下面的判断条件确定：当X1i=x时，SX2i=1；否则，SX2i=-1；当Y1i=y时，SY2i=1；否则，SY2i=-1；,例如：SX1,15的判断，因为X1,15=-5.6，即X1,15x，所以SX1,15=1再如SY2,15的判断，因为Y2,15=-5.0，即Y2,15y，所以SY2,15=-1,2023/4/30,103,划分出来的矩形野在X方向的大小是LXji=2|x-Xji|LYki=2|y-Yki|,2023/4/30,104,2023/

40、4/30,105,十、人体曲面和组织不均匀性的影响,一、均匀模体和人体之间的差别前面几节讨论中均假定病体是一个均匀的模体，但均匀模体和实际病体存在下面几个差别：1、形状和大小与实际病体有差别，将在模体中测量的数据或计算应用到具体患者的时候，应作校正工作。2、模体的组织替代材料的成分，密度与实际病体存在差别。人体主要由肌肉、脂肪、骨、气腔（如气管、喉）以及肺组织等组成，而均匀的模体只模拟人体的肌肉组织。因此，将模体中获得的剂量分布用到实际人体时，对不同的组织要做不同的校正。,2023/4/30,106,二、人体曲面的校正目前有三种方法进行人体曲面的校正：1、组织空气比或组织最大剂量比法2、有效源

41、皮距法3、同等剂量曲线移动法,2023/4/30,107,式中FSZd为深度d处（图中B点）的射野宽度。,1、组织空气比或组织最大剂量比法,定义校正因子CF为：,2023/4/30,108,(补充!),射野宽度！,2023/4/30,109,2、有效源皮距法,式中f为源皮距，dm为最大剂量深度，PDDB为源皮距f=80cm取在 平面时的百分深度剂量。同样，PDDB为取在 平面时的百分深度剂量。,2023/4/30,110,3、同等剂量线移动法由于深度h处的空气代替了组织，致使B点剂量升高，即同等剂量曲线下移，下移距离t等于：t=K*h式中K为移动系数，具体数值见表。前面例子中h=3cm，对钴6

42、0射线，K=0.7，则下移距离t=2.1cm。,2023/4/30,111,三、不均匀组织对剂量分布影响的校正方法组织不均匀性对剂量分布的影响可归结为两类：改变了原射线的吸收和散射线的分布；改变了次级电子的注量分布。它们对剂量影响的相对重要性取决于吸收剂量计算点所在位置的情况。位于不均匀组织后方的点，所受影响主要是原射线的衰减的改变；位于不均匀组织附近的点，散射线的改变是主要的；位于不均匀组织中及组织界面处，次级电子注量的改变是主要的。,2023/4/30,112,均匀物质,不均匀组织,后方,附近,内部,补充内容！,2023/4/30,113,射线衰减和散射的修正1、组织空气比或组织最大剂量比

43、法2、有效衰减系数法3、同等剂量曲线移动法4、组织空气比指数校正法(电子密度法),2023/4/30,114,1、组织空气比或组织最大计量比法如图，肺（肺的密度取0.3g/cm3）后组织一点P的实际剂量由于肺组织的存在，比计算的量高，校正因子CF为：,式中FSZd为深度d处（图中P点）的射野宽度。d为等效的软组织厚度。d=3+5*0.3+2=6.5cmd=3+5+2=10cm代入上式得：,即由于5cm肺组织的存在，造成P点剂量升高19%,2023/4/30,115,2、有效衰减系数法,此法与组织空气比法相似，将肺组织厚度用等效软组织代替，CF为：,式中 为使用射线的平均线性衰减系数，其数值大小

44、列于下表。若使用钴60 射线，=0.050，代入上式，得,与前面一种方法的计算结果相同。,2023/4/30,116,3、同等剂量曲线移动法,由于不均匀组织的存在，致使剂量曲线下移或上移，其移动距离为t=N*不均匀组织厚度。对不同组织，N值列于下表，负号表示曲线下移，正号表示曲线上移。仍为前例，肺组织造成曲线下移，距离为：t=N*d2=-0.4*5=-2.0cm,2023/4/30,117,4、组织空气比指数校正法（电子密度法）,式中0为不均匀组织相对于水的电子密度，称为相对电子密度。它等于单位体积中不均匀组织中的电子数与水中电子数之比。对于肺组织，=0.3；对于脂肪组织，=0.92；对于骨组织=1.2-1.8。将前例条件代入上式得：,2023/4/30,118,SC，SCP测量示意图,