吸取劑量的測量湖北省腫瘤醫院放療科徐利明吸取劑量的測量方法吸取劑量測量的原理照射量與吸取劑量的概念照射量轉換為吸取劑量測量吸取劑量的條件和技術要求介質、設備和技術要求電離室的校準標準和規范Cλ和CE方法IAEA277號報告及其修定GB吸取劑量測量的原理二者概念完全不同照射量表達的是電離輻射對空氣電離的本事；吸取劑量表達的是電離輻射在物質中沉積的能量的多少。二者的關系

D空氣=f·X吸取劑量的測量電離室測量吸取劑量的原理電離室的工作原理表明，它的作用是收集被電離的空氣中的電離電荷，以電離電流的大小來反映電離輻射的強度的，所以電離室實際測量的是照射量。在空氣中每產生一對正負離子所消耗的電子動能，對全部能量的電子來講，基本上是一個常數，即平均電離能為W/e=33.97J/C。因此，便確定了吸取劑量的測量是通過兩步來完成的：

測量電離輻射產生的電離電荷；

利用空氣的平均電離能來計算電離產生的能量沉積，即吸取劑量。空氣中吸取劑量的測量假如用于測量的電離室為：①室壁由空氣等效材料制成；②室壁厚度（或加平衡帽后）可達到電子平衡；③氣腔體積可精確確定。式中：Q–氣腔中釋放的電離電荷，

ρ-氣腔中的空氣密度，

V–氣腔體積

A–傳輸系數，表示能量通過室壁的份額，其值略小于1。而吸取劑量則為：Da=X×W/e即：Da（J/kg)=X（R）×2.58×10-4(C/kg/R)×33.97(J/C)=0.876×10-2（J/kg·R）×X（R）Da（rad）=0.876（rad/R）·X(R)即：Da=f·Xf:倫琴-拉德轉換因子，或照射量-吸取劑量轉換因子。吸取劑量轉換為照射量的過程1電子電量e=1.6021×10-19庫侖在空氣中產生一對離子所消耗的平均電離能量W/e=33.97eV1eV=1.60×10-19J1R=2.58×10-14C·Kg-1∴2.58×10-14D空氣=

───────

×

33.97×1.60×10-19

1.6021×10-19=8.76×10-3Gy=0.876cGy

吸取劑量轉換為照射量的過程(μen/ρ)物質(μen/ρ)物質D物質=─────··D空氣=(8.76×10-3)·──────··X(μen/ρ)空氣(μen/ρ)空氣=f·X(μen/ρ)物質f=(8.76×10-3)·──────(Gy·R-1)(μen/ρ)空氣

(μen/ρ)物質─物質的質能吸取系數(μen/ρ)空氣─空氣的質能吸取系數吸取劑量轉換為照射量的過程D物質=f·Xf:照射量～吸取劑量轉換因子(Gy·R-1)介質、設備和技術要求測量介質（ICRU定義的模體）標準模體30立方厘米水模體勻整模體固態或干水，邊長30cm，不同厚度的組合，用于常規檢查人體模體標準人體外型，模擬人體不同組織器官密度，若干片狀組合，用于特殊治療的劑量學探討劑量精確性要求標準水模體的測量值為標準其它替代介質的精度要求誤差不超過標準水模體的1%。定義：對射線的散射和吸取的特性與人體組織相同的材料即為組織替代材料。材料的選擇總線性（或總質量）衰減系數與被替代的組織相同；質量密度（物理密度）近似相等；組織替代材料間的轉換不同能量的射線與替代材料的作用方式有所不同，則計算替換厚度的數學模型不同人體模型（組織替代材料）介質、設備和技術要求不同介質對水的吸取劑量的轉換(μen/ρ)wDw=Dm─────(μen/ρ)m不同介質對水的等效厚度的轉換

T水=T模體×ρ模體×(Z/A)模體／(Z/A)水介質、設備和技術要求不同介質對水的測量深度的校正在SCD固定不變的前提下，校正系數為：SF=dw/dm=μm/μw不同介質對水的額外散射的轉換

(μen/ρ)wDw=Dm─────·ESC(μen/ρ)m材料質量密度(g·cm-3)電子密度(電子數·g·cm-3)有效原子序數(光電效應)空氣1.29×10-33.89×10-37.78水1.003.347.42聚苯乙烯1.03～1.053.34～3.405.69有機玻璃1.16～1.203.76～3.896.48聚乙烯0.923.166.16石蠟0.87～0.933.00～3.215.42MIXD0.993.377.05M31.053.517.35常用組織替代材料的物理參數射線質低能X中能X高能X鈷-60γ電離室形狀平板柱形柱形柱形入射窗或室壁厚度薄膜＜0.1g·cm2＜0.1g·cm2＜0.1g·cm2收集極直徑≤20mm≤2mm≤2mm≤2mm保護極寬度＞3mm＞3mm氣腔內直徑≤7mm≤7mm≤7mm氣腔長度＜25mm＜25mm＜25mm材料入射窗，室壁與中心電極最好用相同低原子序數材料平衡帽+室壁厚度0.4～0.6g·cm2電離室的結構與技術要求適用于放射治療測量用的電離室的主要指標漏電流受電離輻射照射前，5min內小于10-14A，照射后1min內小于5×10-13A和5min內小于10-13A重復性鈷-60照射5Gy，讀數重復性應在0.5%之內桿效應10cm×35cm射野內電離室主軸與射野長軸平行，照射后的讀數與照射野旋轉90°后的讀數差別應在0.5%之內能量響應電離室對中低能X線（HVL=2mm鋁到4mm銅）的響應與鈷-60γ線的響應系數差別小于0.5%角度依賴性指形電離室沿主軸旋轉，角度依賴性應小于0.5%極化效應X（γ）光子輻射條件下，改變收集極極性，電離室響應差別小于0.5%收集效率“雙電壓”法測量加速器X線，劑量率4Gy/min，收集效率應好于99.5%環境影響非密閉型電離室的靈敏體積，應在1小時內達到于環境的熱平衡適用于放射治療測量用的靜電計的主要指標預熱預熱10min后，零點漂移24小時應小于1mV本底電流電離輻射照射前及照射后30秒內，本地電流小于5×10-15A桿效應10cm×35cm射野內電離室主軸與射野長軸平行，照射后的讀數與照射野旋轉90°后的讀數差別應在0.5%之內刻度線性好于0.01%環境敏感性環境溫度變化每攝氏度，零點漂移小于150μA反饋電容泄漏靜態時，靜電計讀數變化率每分鐘小于0.5%示值非線性

儀表在不同量程范圍內示值偏離線性的百分偏差。電離室置于恒定輻射場內合適的劑量率點上，在被檢量程內選點5個以上，記錄從0累積到不同示值的時間，以量程示值的中點測量的時間歸一，計算各點示值偏離線性的百分偏差：

ti1△Ki=（──×──-1）×100%2t0ρi式中：ti─第i點的測量時間；t0─量程示值中點的測量時間；

ρi─相應點的百分比（相對滿量程）。標準：工作級≤±1.0%；次級標準≤±02.%參考源及其應用參考源的意義亦稱監督源或檢驗源，用于對劑量儀的檢驗和校準。同位素鍶-90（90Sr），半衰期=28.1年，釋放β射線（最高能量0.54MeV）。應用一般以120s為測量基準歸一；測量值應運用10%以上量程參考源原則上只能在檢定周期（一年）內應用應用電離室劑量儀的留意事項定期送國家計量部門檢定；儀器靈敏度不得隨意調整，電離室不得隨意拆卸，運用加長電纜時，加長電纜須與電離室同時校準；防潮、防震、防塵、防霉；電離室壁薄而脆，應用時應當心謹慎，勿碰撞和擠壓盡可能不運用塑料材料制成的電離室；留意電離室與模體的環境條件平衡；測量不同質的輻射場時，留意電離室的能量響應；實際測量時，應留意使劑量儀主機盡可能遠離輻射場，電離室電纜應盡量拉直，以削減輻射場對電纜的有效照射長度。規程演變1964年，ICRU第14號報告：1973年，ICRU第23號報告：《單束X或Υ射線照射體模中吸取劑量的測定》；1983年，美國物理與醫學學會(AAPM)出版之TG21號議定書；1987年，國際原子能機構IAEA第277號報告《光子和電子束中的吸取劑量測定》1989年，國家技術監督局頒布JJG589－89號規程：《60Co遠距離治療輻射源》1990年，國家技術監督局頒布JJG664－90號規程：《醫用加速器X輻射源》規定的劑量定標方法與ICRU23號報告一樣，1991年，國家技術監督局頒布JJG1026－91號規程：《光子和高能電子束吸取劑量的測定方法》轉換到了IAEA277號報告的方法。1999年，AAPM頒布了新的議定書TG51.2001年,國家技術監督局頒布JJG664－90號規程：《外照射治療輻射源》規程演變（ICRU）1964年ICRU第14號報告和1973年ICRU第23號報告：《單束X或Υ射線照射體模中吸取劑量的測定》；Cλ＝｛f·(μab/ρ)med，wall·Swall,air·kc+(1-f)·Sm,air·ka｝·W/e上式中，f為光子在電離室氣腔內發生作用的份額，μab/ρ為光子質能吸取系數，k為電離室擾動修正，腳標med,wall,air和a,b分別代表電離室外介質、壁材料、腔內空氣和氣腔內徑、平衡帽外徑。規程演變（AAPM）1983年，美國物理與醫學學會(AAPM)出版物TG21號議定書；1999年，AAPM頒布了新的議定書TG51.將照射量轉換系數Nx氣轉換為氣腔校正系數（CavityGasCalibrationFactor)Ngas來修正電離室，即：規程演變（IAEA）1987年，國際原子能機構IAEA第277號報告：《光子和電子束中的吸取劑量測定》1997年，國際原子能機構IAEA第277號報告：《光子和電子束中的吸取劑量測定，國際好用規定》1997年其次版將比釋動能因子Nk轉換為空氣吸取劑量系數ND來修正電離室，即：Nd=Nk×（1-g）×Katt×Km或：Nd=Nx×（W/e）×Katt×KmKatt電離室材料對射線吸取和散射的校正因子；Km電離室材料空氣不完全等效的校正因子；規程演變（IAEA與ICRU的差異）兩個報告實際結果的差異為2.0％；IAEA277號報告引進了有效測量點的新概念，估計由這項位移引入的差異為0.8%；W/e數據帶來的差異約0.7%；綜合考慮上述因素，這兩個報告的系統差異約為0.8%。規程演變（W/e的變更）從上述演化可以看出，無論是Cλ還是ND或Ngas中均含有W/e（在空氣中產生一對離子所須要的平均能量）項，而W/e的公布數據是變更的：60年頭：33.73J/C70年頭：33.85J/C現在：33.97J/CCλ＝0.95是W/e=33.73時代的數據,假如考慮到W/e的變更,Cλ應增加0.7%（0.8%),由此算得的劑量也應當增加0.7%(0.8%)。電離室的校準現場運用的電離室，須經國家標準試驗室的照射量基準或空氣比釋動能基準校準Nx=Xc/Mc或Nk=Ka,c/McM─儀表讀數c─輻射質近似關系：Nk=Nx（W/e）電離室的校準在60-Coγ或（X）射線下，依次用標準照射量計和被檢照射量計在同樣的輻射條件下測量照射量率，分別得到測量值Xa和Xm，則被檢照射量計的校準因子為：nc=（Nc×Xa）/Xm式中：Nc─標準照射量計的校準因子Xa─經過空氣密度校正的標準照射量計測量值Xm─經過空氣密度校正的被檢照射量計測量值參考條件：溫度20℃，氣壓101.32kPa注：密封電離室須進行靈敏度校正，無須空氣密度校正。校正因子的運用僅對被檢量程有效，若須運用其它量程，必需另行校準；對于60-220kV的X射線，至少在5個射線質下確定校正因子；不同能級的校準因子不能混用；工作級照射量計校準因子的不確定度：標準級照射量計校準因子的不確定度；檢定過程中的傳遞誤差；被檢照射量計的固有誤差；置信度：99%Cλ和CE方法電離室校準輻射場：鈷-60γ射線或2MVX射線滿足電子平衡鈷-60γ射線在水中的吸取劑量為：鈷-60γ射線照射量-吸取劑量轉換因子Cλ因此

Dw=R·N·Cλ射線質量Cλ（水中）Cλ（組織中）鈷-600.950.944MV0.940.948MV0.930.9212MV0.920.9116MV0.910.9020MV0.900.8930MV0.890.87不同物質在不同能量時的Cλ值對高能電子束，水中吸取劑量計算的標準公式為：

Dw=R·N·CE吸取劑量的測量實踐（Cλ和CE方法）準備工作溫度平衡：模體置于加速器室2小時現場氣壓、溫度和濕度數據的獲得儀器擺放：電纜、電池等加速器準備：預熱、10×10cm照射野空氣密度校正DW=MU×NX×Cλ×KPT測量深度校準DW=MU×NX×Cλ×KPT×PDDCλ和CE方法的問題空氣照射量校準因子模體中的吸取劑量有相當部分源于低能散射光子，且隨深度和射野變更，不同于空氣中校準時的狀況，且校正困難；等效材料的沖突Cλ方法將電離室假定為水的等效材料，而CE法時又將電離室假定為空氣的等效材料；不同置換因子的應用沖突沒有考慮輻射質和深度的影響。IAEA277號報告電離輻射的測量結果在相當大的程度上受電離室的尺寸、結構、形態和材料的影響，而Cλ和CE方法由于當時對輻射理論相識的局限性，卻又在相當大的程度上忽視了這些因素的影響，因而使這種方法存在著較大的誤差。80年頭ICRU23和24號報告對此做了確定的修正，但未解決根本問題。IAEA提出了有效測量點的概念，同時更加關注電離室尺寸、結構、形態和材料的影響。修正系數Katt、Km隨所用的電離室不同（主要是收集電極、壁材料不同）有所變更；因此，引進對特定電離室的修正就顯得特殊必要，盡管此項修正數據的來源部分基于理論計算，仍有有待完善之處。事實上，在ICRU報告的Cλ計算公式中除W/e外的每一項都與特定的電離室有關，但ICRU報告在發布Cλ值時僅將其作為能量的函數列出。假如認為ICRU當時的做法是認為Cλ因電離室不同的變更不大，那么，隨著現在用于放射治療定標電離室的品種和材料的增加，這兩項修正的乘積可以從0.950(EXRADIN0.5cm3)到0.990(CAPINTEC0.65cm3PR0.6C),變更幅度達4%。吸取劑量的測量實踐（國標方法）JJG589-2001以IAEA277號報告為引用文獻:Absorbeddosedeterminationinphotonandelectronbeams,AnInternationalcodeofPractice,SecondEdition,IAEATech.RerSer.No.277,VIENNA1997術語組織體模比（Tissue-PhantonRatio）TPR輻射源到探測器的距離（SCD）恒定，在與輻射軸垂直并包含探測器的平面上，以探測器為中心的照射野取以特定值，在模體不同中心軸上，探測器測得的吸取劑量與這個特定值的比值即為TPR，當這個特定值最大劑量深度時，即為TMR。吸取劑量的測量實踐（國標方法）術語rPPeff（電離室）有效測量點（TheeffectivePiontofmeasurement（ofanionizationchamber))模體中有了電離室的空氣空腔后，輻射的注量梯度將與無腔時的注量梯度不同，電離室測出的吸取劑量將不是電離室幾何中心處的吸取劑量，而是有效測量處的吸取劑量。吸取劑量的測量實踐（國標方法）術語電離室劑量計（Dosemeterwithionizationchamber)以電離室為探測器的測量吸取劑量的儀器，通常由一個或幾個電離室及平衡帽、測量單元和穩定性檢驗源組成。吸取劑量的測量實踐（國標方法）術語校準深度（CalibrationDepth）在模體中進行吸取劑量校準測量時，探測器的有效測量點所在的深度。校準因子（CalibrationFactor）計量檢定機構給出的劑量值與被檢定劑量計對該劑量的顯示值的比值。校準因子可以是吸取劑量（ND）、比釋動能（NK）或照射量（NX）的校準因子。吸取劑量的測量實踐（國標方法）術語極化效應（Polarityeffect）對相同的電離輻射，當電離室的極化電壓大小相等但極性相反時，得到的極性電流的確定值分別是|Ｉ+|和|Ｉ-|，（|Ｉ+|-|Ｉ-|）則2———————（|Ｉ+|+|Ｉ-|）即為該電離室的極化效應，這種效應不是由電離輻射產生的電離或絕緣不好形成的電荷（流）所產生的效應，而是極化電壓極性不同引起的效應。吸取劑量的測量實踐（國標方法）術語吸取劑量的測量實踐（國標方法）D20/D10SSD=100cm，模體表面照射野為10×10cm，在輻射中心軸上，模體內深度分別為20cm和10cm測得的吸取劑量的比值。術語吸取劑量的測量實踐（國標方法）TPR20/10SCD=100，在電離室有效測量點所在的并與輻射軸垂直的平面上，以輻射束軸為中心的照射野為10×10cm，在為20cm和10cm測得的吸取劑量的比值。20cm10cm術語最大吸取劑量（MaximumAbsorbedDose）輻射在模體內沿輻射中心軸產生的吸取劑量最大者，稱為最大吸取劑量。幾何野（GeometricalField）模體表面上由光野限定的范圍，為幾何野；在模體的不同深度處，幾何野的投影與幾何野的大小相同；反散射因子（BackscatterFactor）模體表面處的吸取劑量與在同一點處無模體時的吸取劑量的比值。吸取劑量的測量實踐（國標方法）吸取劑量的測量實踐（國標方法）確定有效測量點ND的確定等效材料轉換現場準備工作測量并計算結果有效測量點的規定高能電子束0.5r高能X射線0.75r鈷-60γ射線0.5r中能X射線幾何中心IAEA修訂(1997)：建議高能X射線和鈷-60γ射線都以0.6r

為宜。電離室的有效測量點吸取劑量的測量實踐（國標方法）固體模有效測量點的確定在校準深度下，以有效測量點深度處的PDD計算dm處的吸取劑量。以可調整深度的水箱，精確將測量深度調整至有效測量點，然后對固體模進行比對后校準。電離室的有效測量點吸取劑量的測量實踐（國標方法）校準深度有效測量點深度固體模有效測量點的確定在校準深度下，以有效測量點深度處的PDD計算dm處的吸收劑量。0.6r吸取劑量的測量實踐（國標方法）校準深度電離室幾何中心深度水箱中有效測量點的確定以可調整深度的水箱，精確將測量深度調整至有效測量點，然后對固體模進行比對后校準。公式0.6r吸取劑量的測量實踐（國標方法）不同射線深度劑量特性的比較0100DoseDepth━深部X線━鈷-60γ線━加速器高能X線━加速器電子線吸取劑量的測量實踐（國標方法）電離室校準因子（ND）的確定照射量校準因子NX為：ＸNX=———（C/kg）Ｍ式中：