放射物理书新版第13章.doc

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1、第 13 章 近距离治疗 物理和临床特点翻译 张红志13.1. 前言近距离治疗（有时称为居里治疗或体内居里治疗）是一专用术语，用来描 述 使用体积小且密封的放射源近距离治疗肿瘤。这一治疗模式是将放射源直接植 入被治疗的体积内，或植入在其周边。在一短的时间内（一时性植入）或在放 射源完全衰变的整个活性期内（永久性植入）实施连续照射。通常近距离治疗 的放射源辐射光子射线，但在一些特殊情况下也使用 或中子放射源。 近距离治疗主要有两种方式：腔内治疗，将放射源放置在靠近肿瘤的人体空腔内； 组织间治疗，将放射源植入在肿瘤内。腔内治疗采用一时性植入，而组织间治疗可以是一时性也可以是永久性植 入。一时性植入

2、放射源或是手工方式或是远距离后装方式。另外，近距离治疗 应用不太普遍的方式包括：表面敷贴，管内，术中和血管内植入，这些治疗模 式使用 或 放射源。 近距离治疗与外照射比较的物理学优点，是辐射剂量主要局限于靶体积。 缺点是近距离治疗仅能用于局限且体积相对小的肿瘤病例。在一个放射治疗科， 所有接受放射治疗的患者，约用 10-20%采用近距离治疗。 实施近距离治疗必须考虑几个问题。其中重要的是相对治疗体积确定放射 源放置位置的方法，为这一目的，过去几个世纪发展了几种计算模型。使用一个好的模型的优点，一是可从长期使用这些模型的经验获得益处，另一是从发 表的文献中汲取其优点。在近距离治疗中使用相同的模型

3、和方法简化了治疗结 果的比较。 应用模型经典治疗的例子，如宫颈癌的治疗，其处方剂量是以特定的 A 点 确定；再如使用銥-192 丝状放射源低剂量率（LDR）治疗头颈部肿瘤。后一种 模式中，巴黎系统给出了计算治疗剂量和时间的通用规则。 对于应用剂量优化技术的治疗，治疗时间取决于放射源相对剂量计算点， 放置的位置和强度。在这种情况下，剂量学系统定义的不很明确，可参考业已 发表并总结了丰富临床经验的文献。 应用近距离治疗的特定方法和剂量分布计算模型，简化了结果的比较。肿 瘤治疗应用这些很成熟的剂量学系统，给出了进行这一比较的标准。然而，要 达到理想的临床结果只应用这些系统是不够的，为了剂量计算的准确

4、，必须有 确定放射源强度的有效方法。即必须对放射源予以校准，并朔源至国家或国际 的标准实验室。 实施近距离治疗重要的是：应用特定的剂量学系统计算治疗时间和剂量； 放射源的校准。这并不是全部必须的要素。如果放射源的位置有很大的偏差，即植入的放 射 源相对于预期的位置有较大的几何偏差，将不会达到治疗的目的。由于近距离 治疗具有剂量梯度大的特点，这一几何偏差会严重影响治疗效果。因此，根据 特定的治疗目的需要建立质量控制规程。 按照放射生物学观点，近距离治疗照射方式会有复杂的剂量率效应，这将 影响治疗效果。连续的获取照射剂量，将影响亚致死和潜在致死损伤的修复， 细胞增殖和其他细胞动力学参数，这些会改变

5、肿瘤和正常组织的放射响应。 表 13.1.-13.4.按照植入的类型，持续照射时间，装入放射源的方法和剂量率， 对近距离治疗给予总结。表 13.1. 近距离治疗的植入类型 植入类型说明 腔内 组织间 表面（模技术） 管内 术中 血管内放射源放置人体空腔内贴近肿瘤组织 放射源经手术植入肿瘤组织内 放射源放置表面覆盖治疗组织 放射源放置于人体管腔内 放射源在手术中植入到靶组织 单一放射源放置在小的或大的动脉内表 13.2. 按照治疗持续时间近距离治疗的分类 植入类型说明 一时性永久性一短的时间内实施照射，达到处方剂 量后将放射源退出 放射源活性期内直至完全衰变，一直实施照射表 13.3. 按照放射

6、源装入方式近距离治疗的分类 装入方式说明 “热”装入后装在施源器放置患者治疗位置时，放射 源已事先装入施源器内 首先将施源器放置在靶位置，然后将 放射源通过手工（手工后装）或机械 （自动远距离后装）方式装入施源器表 13.4. 按照剂量率a近距离治疗的分类剂量率剂量规定点的剂量率值 低剂量率（LDR） 中剂量率（MDR）b 高剂量率（HDR）0.4-2Gy/h 2-12Gy/h 12Gy/ha 根据 ICRU 建议定义。在临床实践中，HDR 治疗的剂量率显著高于这里给出的低限 12Gy/h。b MDR 方式应用并不普遍。这些很少的应用实例，其治疗结果很难与 LDR 或 HDR 治疗方式相比较。

7、13.2. 光子放射源特点 13.2.1. 临床要求 近距离治疗的放射源通常是密封的，密封套管有几个作用：保存放射性核素； 使放射源坚实； 对光子放射源，吸收其衰变过程中产生的 和 射线。从近距离治疗放射源产生的有用辐射注量一般包括：- 射线，最重要的辐射成分；-在放射源中通过电子俘获或内转换辐射的特征 X 射线；-在放射源套管内产生的特征 X 射线和韧致辐射。 对于特定的近距离治疗技术，选择适宜的光子放射性核素，取决于与之相关联 的物理和剂量学特点，其中最重要的是：（）光子能量和光子射束穿透组织及屏蔽材料的程度；（）半衰期（）在屏蔽材料中，如铅中的半价层（HVL） ；（）比活度；（）放射性强

8、度；（）随距放射源的距离变化，剂量的反平方跌落（由于近距离治疗的距离 非常短，这是首要的剂量学效应） 。光子能量不仅影响放射防护要求，而且影响穿透组织的程度。在关注的较短 治疗距离内，当光子能量大于 300KeV，光子的散射对组织中剂量分布的影响 不 大。这是由于组织吸收被散射线所补偿。对于 30KeV 及更低能量的光子射线组 织吸收严重。 屏蔽从近距离治疗放射源辐射的高能光子，HVL 是几个毫米的铅。而对低 能光子辐射，需要的厚度要小得多，通常只有 0.1 毫米的铅。13.2.2. 近距离治疗光子放射源的物理特性超过十余种放射性核素的密封放射源，历史上曾应用于近距离治疗，目前 仅有六种得到普

9、遍使用，而其他几种只在特定情况下使用。常用的放射源是 60Co，137Cs，192Ir，125I，103Pd 和90Sr/90Y，不常用的是198Au，106Ru 和252Cf。因为安全方面的考虑，226Ra 和222Rn 已不再继续使用，但它们在临床中长期使用的历史，仍然影响着现代近距离治疗的观念。表 13.5.列出了常用近距离治疗 放射源的物理学特点。表 13.5. 近距离治疗使用的放射性通位素特点 同位素平均光子能 量 a（MeV）半衰期HVL 铅 （mm）AKRb,d( )c,d( )钴-60 铯-137 金-198 铱-192 碘-125 钯-1031.25 0.66 0.41 0.

10、38 0.028 0.0215.26a 30a 2.7d 73.8d 60d 17d11 6.5 2.5 3 0.02 0.01309 77.3 56.3 108 - -1.11 1.11 1.13 1.12 - -a 这仅是近似值，该值依赖于放射源的制作和滤过。b AKRb,d 是空气比释动能常数。 c 是剂量率常数。 d 对于低能光子放射源，应用空气比释动能常数和剂量率常数的通用值作剂量计算，会产生较大的误差。因此这里没有给出碘-125 和钯-103 的数值。13.2.3. 放射源的机械特性近距离治疗应用的光子放射源有多种形状（针状，管状，籽粒状，丝状和 丸状） ，一般是将其制成密封式放射

11、源。为了足于屏蔽从放射源辐射的 和 射 线，以及防止放射性材料的泄漏，通常放射源都有双层密封壳。铯-137 源有多种形状，如针状，管状和丸状。 铱-192 源为丝状，活性芯为铱-铂合金，外壳是 0.1mm 厚的铂材料。该 源也使用籽粒状，外有双层不锈钢壳，制成串形像尼龙丝带状。HDR 远距离控制后装治疗机使用特殊设计的铱-192 源，标准活度为370GBq（10Ci） 。 碘-125，钯-103 和金-198 源只使用籽粒状。通常使用特殊的植入“枪” 将该种放射源植入到肿瘤内，实施治疗。 钴-60 后装治疗源为丸状，标准活度为 18.5GBq（0.5Ci） 。13.2.4. 放射源的物理量以下

12、两节给出推荐使用的近距离治疗放射源的物理量：13.2.4.1 描述 射线 源，13.2.4.2 描述 射线源。旧的物理量仍有使用，主要是制造厂家和一些旧式 治疗计划系统（TPSs） 。当一种物理量转换成另一种时，要倍加仔细选择正确 的转换因子。有兴趣的读者欲了解对转换过程的详细论述，可参考国际原子能 机构的技术文件IAEA-TECDOC-1274。13.2.4.1. 射线源的物理量推荐的 射线源物理量是参考空气比释动能率（Kair(dref)）air，国际辐射单 位和测量委员会（ICRU）对其定义为：空气中经空气吸收和散射校正，参考距 离 1m 处的空气比释动能率。书中的定义与 ICRU38

13、号和 58 号报告相同。 对于针状，管状和其他较小的固态放射源，放射源中心到参考点的方向， 应与放射源的长轴成直角。参考空气比释动能率的 SI 单位为 Gy/s，为方便应用，LDR 近距离治疗放射源常用单位为 Gy/h，而 HDR 放射源则为 Gy/s 和 mGy/h。 美国医学物理学家学会推荐光子放射源使用专用物理量空气比释动能强度 Sk。 （Kair(dref)）air和 Sk的相互关系为：Sk=（Kair(dref)）aird 2 (13.1)d 2为参考距离，由参考空气比释动能率确定（1m） 。 上式显示，无论是用空气比释动能强度或是参考空气比释动能率表示，放 射源强度的数值相等。这两

14、个物理量表示放射源的强度，仅仅是单位不同。如 果参考空气比释动能率是 1Gy/h，则用空气比释动能强度表示放射源强度为 1Gym2h-1。AAPM TG 43 号报告推荐用一速记符号表示，即 1U=1Gym2h- 1=1cGycm2h-1。过去，表示近距离治疗放射源强度的专用名词是活度（即每单位时间的衰 变数） ，或对于镭-226 这样的 carrier free sources 简单的用其质量表示。作为活 度单位的居里（Ci）最初的定义是，1Ci 等于 1 克镭-226 产生的放射性 （3.7*1010s-1） 。现代测量发现 1 克镭-226 产生的放射性为 3.655*1010s-1，或

15、为 0.988Ci。 直接测量放射源的活度尚存在一些困难，特别是放射源四周滤过材料的吸 收和散射效应的影响。另外一些物理量曾用于表示放射源的强度，其中用得较 为普遍的是显活度和毫克镭当量。 过去，距放射源给定距离产生的照射量率，也曾用于表示放射源的强度。在空气中的 P 点，距放射源距离为 d 处的照射量率 Xp，是最初近距离治疗 常用的参数，（13.2）其中为放射源的活度（Ci） ； x 为照射量常数（Rm2Ci-1h-1）当前使用的是空气中的 P 点，距放射源距离为 d 处的空气比释动能率 （Kair(d)） ，如下表示为（13.3）其中为放射源的显活度； AKR 为空气比释动能率常数，与

16、x 的关系为：（13.4）其中 x 的单位是 Rm2Ci-1h-1，AKR的单位是 Gym2GBq-1h-1。例如：钴-60 放射性核素：和 （13.5）对于一个给定的近距离治疗放射源的显活度 （？）定义为：空气中，沿 着过该放射源中点的垂线，在参考距离处（通常为 1m） ，产生相同空气比释动 能率的，同一放射性核素的假设未滤过的点源的活度。显活度的 SI 单位是贝可 勒尔（Bq，1Bq=1s-1） ，曾用单位是居里（1Ci=3.7*1010s-1=3.7*1010Bq） 。显活度 有时称为等效活度。 在一给定位置，准确测量放射性强度（能量注量率）是可行的，因此目前 推荐空气中的参考空气比释动

17、能率和空气比释动能强度等物理量，表示放射源 的强度。13.2.4.2. 射线源的物理量对于 射线源，推荐的物理量是在水中，距放射源的参考距离处的参考吸 收剂量率。不同放射源的参考距离不同，一般是距离放射源 0.5-2mm 之间。13.3.临床应用和剂量学系统13.3.1. 妇科肿瘤腔内近距离治疗广泛用于宫颈，宫体和阴道肿瘤的治疗。装有放射源的多 种施源器适用于放射源的分布。宫颈施源器包括一个中位管（串列的宫腔管） ， 和侧位源容器（卵源器或 colpostats） 。13.3.1.1.放射源的类型妇科肿瘤治疗使用最为普遍的放射源是铯-137 源。为获得预想的剂量分布， 通常需要使用不同强度的放

18、射源。而现代远距离后装治疗机，铱-192 是常用的 放射性核素。13.3.1.2.剂量定义对于宫颈癌的治疗，有多种剂量学系统描述了剂量定义方法：其中最常用 的两种是曼彻斯特系统和 ICRU 系统。 曼彻斯特系统是以确定 A 点，B 点，膀胱和直肠等四点的剂量而著称。植 入治疗的持续时间是基于 A 点的剂量率，A 点位于宫颈口上 2cm 和中位管侧 2cm。如果中位管未移位，A 点侧 3cm 定义为 B 点。如果串列中位管移位，A 点随其而位移，但 B 点始终保持距中线 5 cm。 ICRU 系统推荐的是相对于靶体积的剂量分布，而不是特定点的剂量。 ICRU 系统关于宫颈癌近距离治疗的剂量定义见

19、第 13.4 节（参考 ICRU 第 38 号 报告） 。13.3.1.3.放射源的分布宫颈癌的腔内放射治疗，要兼顾靶体积和周围的敏感器官，要求仔细确定 放射源的分布。临床指南通常要确定宫颈旁组织获得足够的剂量，并在考虑粘 膜限值的同时，避免宫颈周围区域欠剂量。13.3.1.4.施源器在宫颈癌的治疗中使用几种坚固的（riqid）施源器。最常用的施源器是 Fletcher-Suit-Delcos 系统。当使用这些坚固施源器系统是，通过仔细选择和适当 装入串列中位管和卵源器中的放射源，可以优化剂量分布。13.3.1.5.直肠和膀胱的剂量监测宫颈癌腔内放射治疗最常发生的并发症，是由于放射源紧邻于直肠

20、和膀胱， 使其局部受到高剂量照射。为使得这些敏感器官接受的剂量尽可能的少，施源 器相对于直肠和膀胱的位置就显得格外重要。在许多情况下，使用外科棉纱将 这些敏感器官离开施源器。 尝试使用微型电离室或闪烁探测器直接测量直肠剂量。然而这些系统给出 的结果变化很大，与计算值相关性很差。13.3.2. 组织间近距离治疗已建立了一些预先计划的剂量学系统用于临床。在近距离治疗的早期，计 算了接受的总剂量，和与之相关的治疗体积的表格，并得到应用。使用这些表 格以计算所需要的放射源数目，和预先计划放射源在靶体积中植入的位置，使 其获得足够的剂量。这就要求放射源植入要遵循这些系统确定的规则。得到广 泛使用的两个剂

21、量学系统是 Patterson-Parker（Manchester）系统和 Quimby（Memorial）系统。近代和当前广泛使用的是巴黎系统。13.3.2.1.Patterson-Parker 系统Patterson-Parker 剂量学系统的目标是计划设计，使得治疗体积接受均匀剂 量（+/-10%处方剂量） 。基于靶体积的大小，遵循特定的规则，放射源的分布是 不均匀的，周边的强度较高。通常处方剂量约高于治疗体积最小剂量的 10%。Patterson-Parker 剂量表使用现用的一些因子和剂量单位，相对于治疗面 积（平面植入）或体积，给出接受 900cGy 剂量所需要的放射源总强度。 单

22、平面：放射源设置用于治疗 1cm 厚的组织。处分剂量定义在距放射源平 面 0.5cm，并与其平行的平面。 双平面：放射源设置在两个相互平行的平面，用于治疗的组织厚度可达约 2.5cm。所需放射源的总强度等分布在两个平面，放射源设置规则与单平面相同。 两个放射源平面间隔大于 1cm 时，为使得最小剂量 that is no more than 10% lower than the prescribed dose 要应用校正系数。处方剂量定义在距放射源平面 0.5cm的每一内平面。应注意对厚的靶体积，中平面的剂量可能比处方剂量低 20-30% 之多。 其他体积：对不同形状体积（圆柱体，球体和长方体

23、） ，放射源设置规则遵 循果皮与果核之比。通常放射源强度的 75%位于外侧，25%位于内核。13.3.2.2.Quimber 系统Quimber 系统基于均匀的放射源强度分布，接受非均匀剂量。通常治疗体 积中心剂量要高于周边剂量。Quimber 剂量表给出的剂量值是植入体积中的最 小剂量。需要注意，表面施源器的标称剂量是治疗平面的最大剂量。 通常，对于较小的植入平面或体积，接受相等剂量时，应用 Quimber 系统 所要求的放射源总强度，要大大高于应用 Patterson-Parker 系统的要求。13.3.2.3.巴黎系统巴黎系统最初应用于单平面和双平面植入治疗，并未涉及其他类型的治疗 体积

24、。为获得计划设计的剂量分布，需要遵循选择和设置放射源的通用规则。 这些通用规则如下所述：必须使用线源且相互平行； 所有放射源的中心必须位于同一平面（中心平面） ； 所有线源的强度（活度）必须注明和均匀； 相邻放射源的间距必须相等。 当使用较长的放射源时，源间空隙会较宽。标称（参考）剂量率是基准剂量率的一固定百分数（85%） 。基准剂量率等 于植入体积内放射源之间最小剂量率的平均值。个别点的最小剂量率应在基准 剂量率+/-10%以内，因此限制使用放射源的数目。13.3.3. 远距离后装治疗系统一般，在施源器或源导管植入靶体积内以后，再用手工方法将放射源送入。 治疗结束后，同样用手工将放射源退出。

25、这一过程会使医护人员接受到放射线 的照射。为减少这种照射，一些计算机驱动的远距离后装治疗系统得到发展。 有三种不同类型的远距离后装治疗装置：低剂量率（LDR） ； 高剂量率（HDR） ； 脉冲式剂量率（PDR） 。使用远距离后装治疗装置，具有一些比手工过程的优点，如：提高了治疗患者的能力；实施治疗的一致性和重复性； 减少了对医护人员的照射。远距离后装治疗装置应用于组织间和腔内治疗。应用这些装置通常治疗的 解剖位，与应用常规近距离治疗的部位相同。 所有远距离后装治疗系统的基本部件是：i.放射源的安全储源器； ii.单个或多个放射源； iii.现场或远距离操作台； iv.放射源控制和驱动机械装置；

26、 v.放射源传输导管和治疗施源器；vi.治疗计划系统。远距离后装治疗装置常用的三种放射源是钴-60，铯-137 和铱-192。当前后 装治疗最常用的放射源是铱-192，这是由于该种放射性核素的 射线能量适中 （400keV） ，和高放射性比度。然而，其相对短的半衰期需要频繁的更换放 射源（通常每年 3 到 4 次） 。 LDR 装置使用多个放射源，并与非活性间隙物同时使用，以达到典型的治 疗剂量率，约为 0.42Gy/h。相反，HDR 系统使用单个活度 1020Gy（370 740GBq）的铱-192 放射源，治疗剂量率超过 2Gy/min。 PDR 装置使用单个 1Ci（37GBq）铱-19

27、2 放射源，实施短时多次 HDR 治疗， 每时段间隔 1 小时，以模拟 LDR 连续治疗。在 HDR 和 PDR 治疗模式时，通过 改变放射源驻留位置和驻留时间，对剂量分布给予优化，以满足临床要求。 LDR 和 HDR 系统临床应用可实施组织间，腔内和管内治疗。 HDR 系统好于 LDR 系统的优点是：剂量分布的优化；门诊患者的治疗； 和消除对工作人员的照射。 然而，使用 HDR 系统尚有一些不足，诸如：生物学效应不能很好确定； 高辐射事故和严重偏差的潜在危险；和增加了工作人员的负担。13.3.4. 前列腺的永久性植入治疗对于早期前列腺肿瘤，即病变局限于前列腺内，近距离治疗已被广泛接受 为一种

28、治疗手段。辐射低能光子射线，短寿命放射源的永久性植入，常用于作 为初始治疗手段，也有一些尝试使用分次或单次 HDR 近距离治疗，作为外照 射的补量治疗。 在使用永久性籽粒植入治疗时，有一些因素必须考虑，诸如放射性核素的 选择，治疗计划技术，放射源照射技术和总处方剂量。13.3.4.1.前列腺植入治疗放射源的选择随着辐射低能量（30keV）光子射线的碘-125 和钯-103 籽粒放射源的应 用，永久性放射性籽粒植入治疗早期前列腺癌的方法，重新得到人们的关注。过去使用辐射中等能量（400keV ）光子射线的金-198 放射性籽粒源， 但是其过量的辐射危险性限制了这种放射性核素的使用。 钯-103

29、的半衰期（17 天）短于碘-125（60 天） ，可获得较高的初始剂量率， 适用于治疗快速生长的高期别肿瘤。13.3.4.2.治疗计划技术：超声和 CT应用超声或 CT 引导，有两种手术方法实施前列腺的籽粒植入治疗： retropubic(open)和 transperineal(closed) 。超声引导的 transperineal 方法作为可 选择的技术，部分原因是其适用于门诊患者，操作可在一天完成。13.3.4.3.预计划，籽粒植入和剂量分布预计划是基于超声或 CT（轴向）影像。一般治疗体积是整个前列腺和其周 边的小部分组织。所需籽粒的数目和在靶体积中的分布，通过优化剂量分布或 预计算

30、的诺谟图（nomograms）来确定。当近距离植入治疗作为治疗手段时， 靶体积周边推荐的总剂量是：使用碘-125 放射源为 150160Gy，和钯-103 为115120Gy。13.3.4.4.植入后的剂量分布和评估植入后行 CT 扫描通常在术后两到三周，以使得术后水肿退缩和任何籽粒 源的位移。应用 CT 影像作剂量计算，并可和植入前的剂量分布比较。13.3.5. 眼敷贴器眼内黑色素瘤是最常见的眼部肿瘤。装有碘-125 籽粒的眼敷贴器外敷在巩 膜（外部）表面并包括整个肿瘤。使用籽粒的数目相对于敷贴器的大小，对于1220mm 直径的敷贴器，籽粒数为 724 个。每个籽粒源的常用活度是 0.55m

31、Gi，可使治疗剂量率达到 0.51.25Gy/h，连续照射 512 天处方剂量为 100Gy。 如果肿瘤高度超过 5mm，处方剂量点定义在肿瘤顶部，小于 5mm 高，则 为巩膜内深 5mm。肿瘤的定位通常使用眼底透视, 眼底照相，和 A 型及 B 型超 声扫描。也可使用 CT 和核磁影像。植入后，使用超声影像确认敷贴器的位置。眼部肿瘤治疗应用不太普遍的 放射源是锶-90/钇-90（电子最大能量： 2.27Mev；组织穿透能力：12mm） ，以及目前使用的釕-106（电子最大能量： 3.4Mev；组织穿透能力：20mm） 。13.3.6. 血管内照射运用近距离治疗技术防止血管狭窄治疗和支架植入后

32、的再狭窄，放射线的 潜在作用一直在研究。临床调查显示，使用装入放射源的导管或放射性支架实 施照射，可使冠状动脉壁发生变化。选择辐射中等能量 射线的铱-192 放射源， 可使用中或高剂量率照射。也可使用锶-90/钇-90，钇-90 和磷-32 等辐射 射线 的放射源。实施这种治疗，诸如接受的剂量，穿透深度，剂量分布和工作人员所受 剂量等因素，在选择适宜的放射性核素时需要考虑。 通常治疗的处方剂量是，距放射源 2mm 处为 14Gy，同时血管内表面不能 超过 30Gy。为临床应用，要求剂量率的测量和计算在距放射源很短的距离 （5mm） 以内。13.4. 剂量定义和报告最近 ICRU 的两份报告推荐

33、，在近距离治疗中使用标准和统一的方法，描 述和报告治疗所接受的剂量。这些报告确定了每一例实施的近距离治疗所必须 报告的最少信息。 这些报告对于有兴趣体积的定义，植入技术的描述和接受剂量的确定等给 出了建议。空气中参考空气比释动能率是 ICRU 推荐的定义放射源强度的物理 量。13.4.1 腔内治疗ICRU38 号报告对妇科近距离治疗报告推荐的内容是：技术的描述（放射源，施源器） ； 总参考空气比释动能率； 时间剂量模式； 参考体积的描述； 参考点剂量（膀胱，直肠，淋巴 trapezoid，盆壁） 。这份报告极力推荐的是，明确定义与 LDR 治疗参考剂量值相当的 60Gy 吸 收剂量值，因而要求

34、确定 60Gy 梨形等剂量参考体积的维数值（宽度，高度和 厚度） 。如果治疗包括了外照射，近距离治疗的 60Gy 总参考等剂量值应减去外 照射的贡献。13.4.2. 组织间治疗ICRU58 号报告对描述组织间植入治疗，推荐的剂量学参数包括：临床靶体积的描述； 放射源，植入技术和时间； 总参考空气比释动能； 剂量描述：处方点/面，处方剂量，中心平面的参考剂量，平均中心 剂量和周边剂量； 高/低剂量区和均匀指数的描述； 剂量体积值方图（DVH） 。这一报告强调描述任一例插植治疗，至少需要记录四个不同的剂量参数。 确定总参考空气比释动能，其下一重要参数是平均中心剂量，它代表靶体积内 的剂量坪区范围。

35、最小剂量在肿瘤控制中很重要，因此需要记录周边剂量。任何晚 期损伤和接受的剂量有相关性，故也要记录高剂量区（大于 150%平均中心剂量） 和低剂量区（小于 90%周边剂量） 。13.5.放射源周围剂量分布这一节仅阐述光子放射源的剂量计算。分为两部分：第一部分阐述 AAPM 第 43 任务组的方法，这是当前应用得最完整 的方法。这一方法应用于现代治疗计划系统，及适合作为临床测试 的方法。 第二部分可用于治疗计划的快速审核和验证。13.5.1. AAPM 第 43 任务组的算法1995 年 AAPM 在第 43 任务组（TG 43）的报告中介绍了圆柱形放射源周 围，2-D 剂量分布的计算方法。对于这

36、类型的放射源，剂量分布可以在一极坐 标中描述，如图 13.1.所示，原点在放射源中心，r 是原点到感兴趣点 P 的距离， 是与放射源长轴的夹角。点 P（r0,0）是参考点，位于过放射源原点并与之垂 直方向，距离 1cm 处（如 r0=1cm 和 0=/2） 。图 13.1. 线源剂量分布计算的几何示意图。水介质中点 P（r,）处的剂量率为：（13.6）式中r 为原点到点 P 的距离（cm） ； 为向量半径 r 和放射源长轴的夹角； 0 定义放射源横切面，等于 /2； Sk 为放射源的空气比释动能强度（Gym2h-1） ； 为水介质中剂量率常数； G（r,）为几何函数； g（r） 为径向剂量函数

37、； F（r,）为各向异性函数。剂量率常数 定义为水介质中，放射源横轴 1cm 处，每单位空气比释动 能强度的剂量率。表示为：（13.7）剂量率常数 的单位是 （实际为 cm-2）包含放射源的几何效应，在放射源密封容器中放射性活度 分布，放射源中的自吸收和水介质中放射源周围的散射（1U=1Gym2h- 1=cGycm2h-1） 。几何函数 G（r,）考虑了，由于放射源中的活度分布致使相对剂量的变化。 G（r,）对于点源近似按 1/r2减小，线源近似按 /（Lrsin）减小， 和 L 定义 见图 13.1.。 径向剂量函数 g（r）考虑水介质中放射源在横断面（=/2）的吸收和散 射效应，不包括几何

38、函数中的随距离变化的剂量跌落效应。其也会受放射源材 料和密封容器的滤过影响。 各向异性函数 F（r,）考虑放射源周围剂量分布的各向异性，包括水介质 中的吸收和散射效应。F（r,）初始定义为一，然而，随着一些因素的变化该 值会减小，包括：（）随 r 的减小；（）随角 接近 0 度或 180 度； （）随放射源密封容器厚度增加；和（）随光子能量的减小。 近距离治疗放射源周围的剂量计算假设仅存在光子的作用，和受辐射光子 及周围介质的影响。一个有限长度放射源周围任一点的剂量，可以看作是多个 点源剂量之和。当放射源在空气中，既无吸收也无散射效应存在；然而，当放 射源在水介质中，吸收和散射将影响放射源周围

39、任一点的剂量率。 2004 年，AAPM 更新和修正了 TG 43 最初的，关于近距离治疗光子放射 源周围剂量分布计算的规程。更新的规程（TG 43U1）包括，删除了用显活度 表示放射源的强度，和修正了空气比释动能强度 Sk的定义。 空气比释动能强度现在定义为，距放射源中心距离 d 处的，由所有大于截 止能量 的光子辐射在真空中的空气比释动能率（K（d） ）vac。d 可以是大于 放射源和探测器最大维数的任一距离。规定的在“真空中” ，意为测量须经空气及密封材料对光子吸收和散射的 修正，以及周围物体诸如墙壁，地板和屋顶等对光子散射的修正。 截止能量 （通常为 5keV）不包括所有低能和本底光子

40、，其增加（K（d） ）vac，而对于组织中超过 1mm 距离没有剂量贡献。13.5.2. 点源的其他剂量计算方法对于放射源的一般几何条件，AAPM 给出的表达式是一种准确的剂量计算 方法。这一节给出了在空气中基于空气比释动能的点源的剂量计算方法。这些 计算可作为审核治疗计划的常规方法。这里给出的基于空气比释动能的方法， 一些旧型治疗计划系统中有时应用。 应用显活度（？）和空气比释动能率常数，可通过公式（13.3）计算空气 中距离 d 处的空气比释动能率。下一步即可计算同一位置水介质中的空气比释 动能率（Kair）wat。 对于能量是或大于铱-192 能量的光子放射源，比值（Kair）wat/（

41、Kair）air是 距离缓慢变化的函数，可以由一个三阶或四阶多项式 M（d）很准确的给出。即：（Kair（d） ）wat=（Kair（d） ）airM（d） （13.8）图 13.2 显示了两种近距离治疗常用放射源，铱-192 和铯-137 的吸收和散射 校正。图中的曲线是应用 Meisberger 多项式计算的。图 13.2 铱-192 和铯-137 的吸收和散射校正曲线Meisberger 最初的研究假定校正系数适用于距离在 1 到 10cm。然而，其他一些方法显示，当距离大于约 5cm 以上，这一校正有较大的差别。 粗略看，似乎 AAPM TG 43 表达式给出的径向剂量函数 g（r）

42、，等同于公 式（13.8）中 M（d）给出的散射和吸收校正。然而两者是不同的，首先不能混 淆两种模式剂量计算的修正因数。再及是 g（r）归一在 1cm，而 M（d）归一 在零距离。 在水介质中，水比释动能率相对于空气比释动能率，与质能转换系数比值 有关：（13.9）近距离治疗使用的多数放射性核素，光子能量大于 200keV，其质能转换系 数比值基本是一常数，为 1.11；而碘-125 和钯-103 约为 1.01。 最后，水中距放射源 d 处的吸收剂量氯为：Dwat=（Kwat）wat（1-g） （13.10）式中 g 为辐射所占份额，一般可以忽略，因为对于近距离治疗使用的放射性核 素，该值很

43、小（小于 0.3%） 。公式（13.10）进而可写成：（13.11）式中 d 应予以标明。如果放射源的校准是基于空气中参考空气比释动能率（Kair（dref） ）air，则 距离 d 处的空气中空气比释动能率由下式给出：（Kair（d） ）air=（Kair（dref） ） （dref /d）2 （13.12）吸收剂量率可应用下式计算：（13.13）对于单个放射源，简便并快速的审核一短距离（如 1cm）处的剂量，可近 似为 g=0，M（d）=1。则 1cm 处的剂量率可近似写为 D（d）=（Kair（dref） ）air*1.11*（1/0.01）2。 应注意，如果放射源用参考空气比释动能率表

44、示，就不需要空气比释动能 率常数。由于该常数的不确定性，近距离放射源的正确定义减小了剂量计算的 不确定性。13.5.3. 线状放射源出于剂量分布计算的目的，线源可假设为由许多点源组成，每一点源都对 感兴趣点 P 处的总剂量有所贡献。有两种情况需要考虑：较为简单的非滤过性 线源和较为复杂的滤过性线源。13.5.3.1.空气中非滤过性线源空气中空气比释动能率下式给（13.14）式中：A 为线源的总活度； L 为线源的长度； h 为 P 点从角 1和 2到线源的垂直距离，如图 13.1 所示，角 1和 2积分范 围。角单位是弧度而非角度。13.5.3.2.空气中滤过性线源空气中空气比释动能率下式给出

45、：（13.15）式中：为放射源密封包壳对光子吸收的 Sievert 积分校正； t 为放射源密封包壳的厚度； 为放射源密封包壳材料对光子的吸收系数，如图 13.1 所示。Sievert 积分可利用已计算的积分表，也可使用数学方法。对于 0.35 弧度 （20 度） ，可使用以下近似公式：（13.16）分析由 Sievert 积分给出的公式应注意，在沿着或邻近放射源轴线诸点的空气比释动能或剂量，通常被低估。这是由于 Sievert 积分没有考虑光子在放射源 和密封包壳中的多重散射。在 Sievert 积分研究方法中，假定光子是从无限小的 放射源单元辐射的，为窄束射线的几何分布。计算滤过效应更为准

46、确的方法是 使用蒙特卡罗技术。13.5.3.3.水介质中滤过性线源滤过性线源在水中 P 点的剂量率 Dw（d，）可以由下式给出：（13.17）式中M（d，） 为涵盖整个放射源长度的吸收和散射校正； d 为 P 点与每一放射源分割单元之间的距离。积分公式 13.17 可应用计算机算法完成无数个放射源分割单元的剂量计算。13.6.剂量计算过程和方法13.6.1. 手工剂量计算13.6.1.1.剂量的手工累加方法作为第一步近似，如果剂量计算点和放射源中心之间的距离至少两倍于放 射源的活性长度，则每个放射源可假设为点源。任一点的剂量为每个放射源剂 量贡献的和。对于多数籽粒放射源（3mm 长） ，这种近

47、似方法在距离大于 5mm 时精度在 5%以内。对于线源（2cm 长）可使用已制成的剂量表，用于 靠近放射源（0.55cm）诸点的剂量计算。13.6.1.2预计算的剂量分布（图谱集）有一些临床情况，放射源分布要遵循标准的模式（线性矩阵，中位管和卵 源器，阴道施源器等） ，可使用预先计算的剂量分布图谱，此时放射源的强度（活 度）可按适当的比例增减。13.6.2. 计算机化的治疗计划13.6.2.1.放射源的定位准确计算剂量分布的前提是，每个放射源的任意位置是否可以准确地确定。 近距离内的剂量计算，反平方距离因子的影响是决定性的。使用放射影像一些 方法可以对放射源予以定位：正交胶片法； 立体平移胶片

48、法； 二/三等中心胶片法； CT。手工方法确定放射源的位置，特别是当使用大量籽粒源时，通常是困难和 非常耗费时间的事。现在多数近距离治疗的计划系统，运用一些自动定位算法 完成这一工作。13.6.2.2.剂量计算剂量计算的基本算法应用点源模式，和/或线源模式。多数情况计算是基于， 查看标准长度线源两维预计算剂量表格，然后将每一放射源的剂量贡献相加。 对于籽粒植入治疗，通常使用每一籽粒源的一维近似剂量表。现在应用的新的 剂量计算算法是基于 AAPM TG 43 线源公式。13.6.2.3.剂量分布显示最普遍显示的是单一平面的两维剂量分布，通常是包含或接近多数放射源 中心的中心平面。由于计算是相对于三维阵列的诸点，因此可显示任意平面的 两维剂量分布。显示通常包括等剂量率曲线，靶体积和放射源的位置。 三维计算方法提供了对靶体积的适形度和正常组织接受剂量的，剂量分布 分析方法。计算的剂量值可用于显示等剂量面和计算及显示剂量体积直方图 （DVH） 。 剂量分布三维显示的最主要优点是，可实现在三维任意方向观察剂量的 coverage。13.6.2.4.剂量分布的优化近距离治疗剂量分布的优化通常是通过，确定放射源相对特殊或现实的分 布，和改变每个放