第七讲-电子线的物理学原理.ppt

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1、第七讲 电子线的物理学概论及临床应用xxxn n电子与物质的作用n n电子束的剂量学特征n n电子线的剂量测量n n电子束照射的临床应用 电子束治疗能量和照射野的选择电子束治疗能量和照射野的选择电子线的物理学概论及临床应用 电子与物质的作用电子与物质的作用（1 1）弹件散射）弹件散射）弹件散射）弹件散射 不改变原子不改变原子本身的状态，仅改变入射本身的状态，仅改变入射电子的方向，能量守恒电子的方向，能量守恒（2 2）非弹性散射）非弹性散射）非弹性散射）非弹性散射 在入射电在入射电子的作用下，原子本身状子的作用下，原子本身状态发生一定的变化态发生一定的变化 a.a.作用在原子的作用在原子的外层电

2、子外层电子外层电子外层电子，使原子电离或激发。使原子电离或激发。b.b.作用于作用于内层电子内层电子内层电子内层电子，产生光，产生光电子。电子。c.c.作用于作用于原子核原子核原子核原子核，放出，放出光子。光子。电子与物质的作用方式电子与物质的作用方式电子与物质作用的能量损失电子与物质作用的能量损失碰撞损失和辐射损失碰撞损失和辐射损失碰撞损失和辐射损失碰撞损失和辐射损失 高速运动的电子经上述三种非弹性碰撞作用之后，不断高速运动的电子经上述三种非弹性碰撞作用之后，不断损失能量；电子损失能量主要以碰撞、辐射两种形式出现：损失能量；电子损失能量主要以碰撞、辐射两种形式出现：1 1碰撞损失碰撞损失碰撞

3、损失碰撞损失 由于激发、电离作用后，入射电子的能量受到由于激发、电离作用后，入射电子的能量受到损失，称为碰撞损失一般以单位长度上的能量损失来表损失，称为碰撞损失一般以单位长度上的能量损失来表示，如：（示，如：（dEdE/dxdx）碰撞碰撞碰撞碰撞2.2.辐射损失辐射损失辐射损失辐射损失 由于辐射作用由于辐射作用后后，人射电子的能量损失称为辐，人射电子的能量损失称为辐射损失，射损失，如如：（：（：（：（dEdE/dxdx）辐射辐射辐射辐射 碰撞损失一般发生在低能范围辐射损失一般发生在高碰撞损失一般发生在低能范围辐射损失一般发生在高能范围能范围；前者产生热，后者产生；前者产生热，后者产生x x射线

4、。射线。电子束的剂量学特征电子束的剂量学特征1 1.治疗电子束的产生治疗电子束的产生治疗电子束的产生治疗电子束的产生（1 1）加速器产生电子束的特征）加速器产生电子束的特征）加速器产生电子束的特征）加速器产生电子束的特征：a.a.电子束的束流发射角很小电子束的束流发射角很小 b.b.电子束能量单一电子束能量单一 （2 2）电子束的改造电子束的改造电子束的改造电子束的改造 a.a.电子束的展宽电子束的展宽电子束的展宽电子束的展宽 根据电子束易于散射的特点，用散射箔有效地将电子束根据电子束易于散射的特点，用散射箔有效地将电子束展宽到临床所需要的最大照射范围；展宽到临床所需要的最大照射范围；b.b.

5、电子限光筒的散射电子限光筒的散射电子限光筒的散射电子限光筒的散射 电子限光筒形成治疗射野电子限光筒形成治疗射野电子限光筒的筒壁增电子限光筒的筒壁增加散射电子，弥补射野边缘剂量不足加散射电子，弥补射野边缘剂量不足电子束（3 3）电子限光筒的筒壁对射野剂量均匀性的影响电子限光筒的筒壁对射野剂量均匀性的影响 a.a.产生大量的散射电子产生大量的散射电子b b.改变电子束的能量改变电子束的能量 c c.增加射野边缘剂量增加射野边缘剂量无筒壁无筒壁相对剂量相对剂量离轴距离散散射射电电子子原原射射线线电电子子高能电子束射野剂量学n n最大射程最大射程R Rmaxmax（cmcm或或g/cmg/cm2 2）

6、定义为中心轴剂量曲线尾部外定义为中心轴剂量曲线尾部外推后与本底韧致辐射相交处的推后与本底韧致辐射相交处的深度。深度。n n实际射程实际射程R Rp p（cmcm或或g/cmg/cm2 2）定）定义为通过电子深度剂量曲线最义为通过电子深度剂量曲线最为陡峭部分的切线同韧致辐射为陡峭部分的切线同韧致辐射形成的本底的外推线相交处的形成的本底的外推线相交处的深度。深度。n n深度深度R90R90和和R50 R50（cmcm或或g/cmg/cm2 2）定义为电子）定义为电子PDDPDD曲线上曲线上ZmaxZmax远侧远侧90%90%和和50%PDD50%PDD处处的深度。的深度。n n深度深度Rq Rq（

7、cmcm或或g/cmg/cm2 2）定义）定义为通过剂量拐点的切线和最大为通过剂量拐点的切线和最大剂量水平线相交处的深度。剂量水平线相交处的深度。电子束的深度剂量电子束的深度剂量电子束的深度剂量电子束的深度剂量基本特点基本特点基本特点基本特点a.a.表面剂量高，一般在表面剂量高，一般在75%75%80%80%以上，随以上，随能量增加而增加。能量增加而增加。b.b.随深度增加很快达到最随深度增加很快达到最大剂量点。大剂量点。c.c.形成高剂量坪区形成高剂量坪区形成以上的原因原因电子很容易被散射，而任何一点的剂而任何一点的剂量量=原射线剂量原射线剂量+散射线剂量散射线剂量建成区n n低能量的电子束

8、更容易散低能量的电子束更容易散射并且散射角度大，在很射并且散射角度大，在很短的距离内就可以快速形短的距离内就可以快速形成剂量建成。成剂量建成。n n电子的散射和持续的能量电子的散射和持续的能量丢失是引起丢失是引起ZmaxZmax以外深度以外深度处电子剂量急剧下降的两处电子剂量急剧下降的两个过程。个过程。n n直线加速器机头处、加速直线加速器机头处、加速器窗和患者之间的空气，器窗和患者之间的空气，受辐照的媒介物产生的韧受辐照的媒介物产生的韧致辐射形成了深度剂量曲致辐射形成了深度剂量曲线的尾部。线的尾部。能量对电子束百分深度剂量的影响能量对电子束百分深度剂量的影响能量对电子束百分深度剂量的影响能量

9、对电子束百分深度剂量的影响a.随着射线能量的增加，表面剂量DS增加。b.能量增加，高坪区变宽，剂量梯度减小。c.能量增加，X射线污染增加。正是由于上述特点，导致随着能量的增加，电子束的临床剂量学优点漫漫消失，不能很好的保护靶区后面的正常组织。照射野对百分深度剂量的影响照射野对百分深度剂量的影响a.射野较小时，射野较小时，百分深度剂量随深度增加而迅速变化。b.射野较大时，射野较大时，增大射野面积，百分深度剂量不随射野面积的变化。源皮距对百分深度剂量的影响源皮距对百分深度剂量的影响 医用直线加速器电子束照射时，为了保持电子束医用直线加速器电子束照射时，为了保持电子束的剂量分布特点，治疗时，限光筒贴

10、近皮肤表面的剂量分布特点，治疗时，限光筒贴近皮肤表面或保留或保留5cm5cm的距离。当照射曲面时或进行全身电的距离。当照射曲面时或进行全身电子线照射时，源皮距离增大，百分深度剂量变化子线照射时，源皮距离增大，百分深度剂量变化规律一般为：表面剂量降低，最大剂量深度变深，规律一般为：表面剂量降低，最大剂量深度变深，剂量剃度变陡，剂量剃度变陡，X X线污染略有增加，而且高能电线污染略有增加，而且高能电子线较低能电子线变化显著。子线较低能电子线变化显著。电子束的等剂量分布电子束的等剂量分布电子束的等剂量分布电子束的等剂量分布a.分布特点：分布特点：随着深度的增加，低值等剂量线向外侧扩张，高值等剂量线向

11、内侧收缩。b.临床意义：临床意义：10Mev的的电子束表面射电子束表面射野为野为7x7cm2，模体下3cm深度处，深度处，90%等剂量曲线宽度仅有等剂量曲线宽度仅有4cm左右。左右。所以对于肿块大小如何选择照射野大所以对于肿块大小如何选择照射野大小？小？横横断断面面剂剂量量分分布布图图冠冠状状位位剂剂量量分分布布图图c.同能量的电子束，照射野从同能量的电子束，照射野从5cm5cm到到20cm20cm,其其90%等等剂量线的低部形状，由弧形变得平直剂量线的低部形状，由弧形变得平直。电子照射能量和照射野的选择电子照射能量和照射野的选择n na.a.能量选择能量选择能量选择能量选择:电子束的有效治疗

12、深度为电子束的有效治疗深度为1/31/3E E（MevMev）1/4E1/4E(MevMev),),如：现在要照射皮下如：现在要照射皮下1.81.8cm cm 处的淋巴结，那么我们可以处的淋巴结，那么我们可以选择选择6 6MevMev的电子束。的电子束。b b.照射野选择：照射野选择：照射野选择：照射野选择：由于由于由于由于电子束高值等剂量线随深度增加而内收（小野电子束高值等剂量线随深度增加而内收（小野更加突出），那么表面照射野应按靶区的最大横径适当扩更加突出），那么表面照射野应按靶区的最大横径适当扩大，一般应至少等于或大于大，一般应至少等于或大于靶区横径的靶区横径的靶区横径的靶区横径的1.1

13、81.18倍，并在此倍，并在此基础上根据靶区最大深度部分的情况射野再放基础上根据靶区最大深度部分的情况射野再放0.50.51.01.0cmcm。不同能量电子束衰减至不同能量电子束衰减至5%5%时所需时所需LMLLML厚度厚度n n 电子束能量 LML厚度n n 6 MeV 2.3mmn n 9 MeV 4.4mmn n 12 MeV 8.5mmn n 16 MeV 18mmn n 20 MeV 25mm电子密度修正方法电子密度修正方法n n在不均匀性组织如肺、骨和气腔中，电子束的剂在不均匀性组织如肺、骨和气腔中，电子束的剂量会发生显著变化，应对其校正。通常采用的是量会发生显著变化，应对其校正。

14、通常采用的是等效厚度系数法（等效厚度系数法（CETCET），其修正公式为：），其修正公式为：d deffeff=d-Z(1-CET)=d-Z(1-CET)d:d:计算点到模体表面的实际深度计算点到模体表面的实际深度 Z Z：某种不均匀组织的厚度：某种不均匀组织的厚度 CETCET：等效厚度因子：等效厚度因子 CET=nCET=ni i/n/nwater,water,即即CETCET等于某种组织的电子密度与水的电子密度等于某种组织的电子密度与水的电子密度 之比。之比。高能电子线的应用高能电子线的应用n n治疗表浅部位的病变，如皮肤病变、胸壁、内乳淋巴结、颈部表浅淋巴结等n n电子线与高能X线混合

15、使用，提高皮肤量n n电子线的全身照射 电子线的单野照射及电子线的单野照射及 补偿膜对剂量的影响补偿膜对剂量的影响电子束照射的衔接电子束照射的衔接乳腺癌术后的胸壁照射野，下颈切电子线补量，鼻咽腔的眶间野等，涉及到电子束与相邻野衔接。电子束照射衔接的基本原则是根据射线束宽度随深度变化的特点：a.皮肤表面共线皮肤表面共线 b.皮肤表面相邻野留一定的间隙皮肤表面相邻野留一定的间隙 c.皮肤表面相邻皮肤表面相邻野重叠野重叠光子与光子与6Mev电子电子0.5cm间隙间隙光子与光子与6Mev电子表面相交电子表面相交光子与光子与6Mev电子重叠电子重叠o.5cm（2）不同能量衔接比较）不同能量衔接比较光光子

16、子与与不不同同能能量量电电子子重重叠叠 o.5cm电子束照射的临床照射技术电子束照射的临床照射技术n n高能电子束在组织中被吸收随深度变化比较均匀高能电子束在组织中被吸收随深度变化比较均匀的损失自己的能量，每单位厚度的损失自己的能量，每单位厚度(1(1cm)cm)的组织平的组织平均吸收均吸收2 2MevMev电子能量电子能量(2(2MevMevcmcm组织组织););用组织用组织等效物值作成的吸收块，能很好的改善剂量分布。等效物值作成的吸收块，能很好的改善剂量分布。弯曲入射面对剂量分布的影响弯曲入射面对剂量分布的影响楔形剂量分布楔形剂量分布用吸收块保护眼球用吸收块保护眼球用组织等效体改善颈段食

17、管剂量分布，用组织等效体改善颈段食管剂量分布，避免脊髓过量避免脊髓过量用等效物改善乳腺区剂量分布用等效物改善乳腺区剂量分布用等效物改善乳腺区剂量分布用等效物改善乳腺区剂量分布几何对称双野照射几何对称双野照射,每野相同的剂量每野相同的剂量.剂量刻度点在剂量刻度点在X=0,Y=0位置位置电子线全身照射电子线全身照射人照射体位人照射体位,a.b为单角度（机架）为单角度（机架）c.d为双角度照射为双角度照射野照射方向，循环两次分开照野照射方向，循环两次分开照胶片在体模中测量胶片在体模中测量6野照射的百分深度剂量曲线野照射的百分深度剂量曲线n n照射野大小：20cm80cmn n电子能量E0：210 Mevn n机架角度：10 15n n总剂量：36 Gyn n分次：9周，4 Gy/周，4 天/周，3 野/天