直线加速器高能电子线吸收剂量的计算方法

翟小娟 南方医科大学附属小榄医院 放疗科 （广东 中山 528415）

内容提要： 目的：为了能准确校准加速器剂量，本文基于IAEA277号报告，进行高能电子线吸收剂量的计算。方法：采用IAEA TRS277号报告推荐的电离室测定方法，对医科达Precise直线加速器五档能量电子线通过查表、插值运算等方法确定吸收剂量计算时所需的各计算参数值。结果：将计算得出各参数代入吸收剂量公式进行计算，并对加速器五档电子线能量进行校准，误差能控制在1%以内。结论：加速器剂量的准确是一切放疗工作开展的前提和保障，因此，能正确计算并校准吸收剂量更是放疗的关键环节，是物理师的职责所在，也是确保辐射安全的前提。

目前，放射治疗在肿瘤的治疗中起到了越来越重要的作用，而约有10%～15%的患者要接受高能电子线的放射治疗[1]。国际上广泛采用的剂量标定方法有IAEA TRS277[2]和TRS398号报告推荐的测量方法，以及AAPM TG51号报告推荐的方法，高能X射线吸收剂量的计算方法报告中介绍得非常详细，本文就基于IAEA TRS277报告采用空气比释动能或照射量校准[3]，详述如何计算直线加速器高能电子线的吸收剂量。

1.材料与方法

1.1 仪器与设备

瑞典医科达Precise直线加速器，IBA公司的DOSE 1剂量仪；FC65-G指型电离室；30cm×30cm×30cm水箱；DYM3型空盒气压表，温度计及笔记本电脑一台。

1.2 方法

第一步，在国家标准实验室通过60Co对用户电离室进行校准，得出照射量校准因子Nx。

第二步，得出空气吸收剂量校准因子ND=Nx×W/e×Katt×Km。

第三步，确定水中吸收剂量Dw。Dw=Mu×ND×(Sw,air)u×Pu×Pcel×KTP/PDD。Mu为未经过校准的剂量仪的读数。

2.具体步骤

2.1 测量条件

分别对加速器电子线6MeV、9MeV、12MeV、15MeV、18MeV能量在限光桶10cm×10cm，源皮距100cm条件下，测量最大剂量点处的吸收剂量。考虑到电离室气腔内电离辐射注量梯度变化的修正[3]，电子线测量时，电离室在实际参考测量深度往水下移动0.5r，r 为指形电离室的半径0.315cm[4]，即在保持源皮距100cm不变的前提下，测量电子线时需分别增加测量水深度1.6mm。

2.2 参数确定

（1）Nx取值101.4。

（2）W/e为平均电离功，其值为33.97J/C，1R=2.58×10-4C/kg，根据我科室使用的剂量仪和电离室类型，在IEAE TRS-277表中查得Katt·Km=0.985，则ND=0.875×10-2。

（3）确定Dw=Mu×ND×(Sw,air)u×Pu×Pcel×KTP/PDD中各参数。

Pu扰动因子，参考胡逸民主编的《肿瘤放射物理学》中表3-28水中校准深度处平均能量Ez的电子束电离室内半径为r时的Pu值，表中涉及到了在深度z处的电子束的平均能量Ez，Ez=E0（1-z/Rp），公式中E0是高能电子束在模体表面的平均能量，在测量条件为固定源到模体表面距离时，E0=0.656+2.059R50，d+0.022(R50,d)2，R50，d为50%剂量深度，角标d表示由吸收剂量曲线得出其数值。Rp为电子射程，参考胡逸民主编的《肿瘤放射物理学》中表3-27不同能量电子束在水中不同深度处的水与空气的阻止本领比值Sw/Sa，可插值计算求得。

线性插值是数学等领域广泛使用的一种简单插值方法，假设我们已知坐标（x0,y0）与（x1,y1），要得到[x0,x1] 区间内某一位置x在直线上的y值。

取α=(x-x0)/(x1-x0)， 则y=(1-α)y0+αy1或 者，y=y0+α(y1-y0)。

在这里，以6MeV为例计算R50，查加速器6MeV能量PDD表格，当吸收剂量为53.06%时，对应深度为2.4cm，当吸收剂量为37.68%时，对应深度为2.6cm，则x=50%时，y=2.440，即R50，d=2.44cm，则E0=5.811。查表3-27，当电子束能量为5MeV时，Rp为2.52cm，当电子束能量为6MeV时，Rp为3.02cm，利用线性插值法计算得出当电子束能量为5.811MeV时，Rp=2.926cm。则Ez=3.230MeV。此时查看表3-28，首先利用线性插值法计算处当电离室半径r为3mm时对应表中各能量的Pu值，然后，再一次利用线性内插法计算当Ez=3.230MeV时，半径为3mm的电离室对应的Pu为0.958。

Sw，air水空气组织本领比，参考表3-27不同能量电子束在水中不同深度处的水与空气的阻止本领比值Sw/Sa，以6MeV为例，查表3-27，首先通过插值算法得出最大能量处深度1.3cm处，能量5MeV与6MeV对应的Sw，air，分别为1.090与1.071，再次利用插值算法计算当E0=5.811时，深度1.3cm对应的Sw，air为1.075。

KTP为温度和气压校正因子，测量时具体温度、气压值输入DOSE 1剂量仪中，由仪器进行校准。

Pcel为电离室中心收集极空气等效不完全的校正因子，对于石墨制成的中心收集极，Pcel=1。

3.结果

用以上查表及线性插值的方法计算出不同能量对应的各参数，对医科达precise直线加速器电子线5档能量进行标定，通过调整通道剂量，将误差控制在1%以内。

4.讨论

在国际上，国际原子能机构IAEA发布的第277号报告《光子和电子束中的吸收剂量测定》，已经作为剂量定标的通用标准[2]，但是由于从事物理师岗位人员的水平层次不齐，对于吸收剂量计算难免会有较大的偏差，尤其是高能电子线的计算，需要注意很多细节。

（1）单位的转换，W/e取值为33.9J/C，取吸收剂量单位为CGY，照射量的单位为伦琴（R），1 R=2.58×10-4C/KG，不能简单将Nx|W/e、Katt及Km相乘得出ND。

（2）加速器出厂时的标称能量，并不等于水表面的平均能量E0[5]。从计算得出的E0数值看，如果以标称能量简单代替E0，则会在整个计算中引入3%以上的误差。

（3）一个参数运算中存在多次插值运算求解的过程，万不可省略。