医用直线加速器的检测
浙江省肿瘤医院放射物理室 狄小云
加速器的发展历史






1895年伦琴发现X线 1899年在瑞典首次使用电离辐射治疗癌症 1940年美国Keirt 发明电子感应加速器 1944年苏联Vekslert提出电子回旋加速器原理 1949年美国用电子感应加速器进行放射治疗 1972年中国开展医用电子感应加速器的研究 1977年北京、南京、上海先后研制成医用电子直线加速 器 1987年北京研制成驻波医用电子直线加速器 1975年中国引进医用电子直线加速器 1977年浙江省肿瘤医院引进医用电子直线加速器进行放
剂量比法（D20/D10）
测量方法：源至水模表面距离SSD=100cm， 模体表面的辐射野10cm×10cm，射线束 轴与模体垂直。若用圆柱形电离室，电 离室轴线与束轴垂直；若用平行板电离 室，束轴垂直于平行板电离室的入射面。 电离室的有效测量点沿束轴移动,分别测 出水深为10cm与20cm处的吸收剂量D10 与 D20，并确定D20/D10的比值。
式中的M是经温度、气压修正后的仪表读数；Sw，air为水对空气的阻止本 领比（其值见表11）；Pu为扰动因子（图16）, 校正电离室物质非水物质的等效性；Pcel为电离室中心电极的修正，仅 仅考虑室壁与平衡帽的非空气等效引起的修正是不够的，中心电极的非 空气等效性也可引起测量的误差。 当电离室壁材料是石墨，中心电极材料为铝时，Pcel=1.000。
组织模体比、剂量比与能量的相应关系
TPR2010 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 (0.57 D20/D10 0.520 0.535 0.550 0.570 0.585 0.600 0.615 0.630 0.640 0.645 0.655 0.660 0.675 0.500 MV 3.5 3.9 4.4 5.0 5.8 7.0 8.0 9.5 10.5 12.0 14.0 20.0 25.0 60Coγ 射线 )
电离室中心电极的修正Pcel
DW=Mu· D· W,air· u· cel N S P P

见IAEA TRS №277表ⅩⅨ
P65

电子：1.008
计算水模中校准点处的吸收剂量DW

DW=Mu·D·W,air·u·cel N S P P
Mu 是经温度、气压修正后的剂量计读数；
SW,air 为水对空气的阻止本领比（见IAEA TRS №277表ⅩⅢ、Ⅹ）； 光子：表13 电子：表10，
百分深度剂量（Percentage Depth Dose,PDD）
固定照射野和源皮距条件下，模体 内任意深度d处的吸收剂量率Dd 与射束 轴上参考点（一般取最大剂量点）d0的 吸收剂量率Dd0的百分数比值PDD，即:
PDD= Dd/Dd0100%。
剂量参考点（Dose Refernence Point）
一般情况下，为剂量计算或测量参考而规定的体 模表面下照射野中心轴上的一个点。对400kV以下 X射线，参考点取在体模表面；对高能X（γ ）射 线，参考点取在体模表面下最大剂量点或依射线
能量不同规定的特定深度。
参考(校准)深度:
在模体中对辐射进行吸收剂量测量时，探测器的有 效测量点所在的深度。
校准因子: 计量检定机构给出的剂量值与被检定的剂量计对该剂量 值的显示值的比值。校准因子可以是吸收剂量校准因子 ND、比释动能校准因子NK或照射量校准因子Nx。
R=dQ/dm=C· -1(库仑· kg 千克-1） 单位：R(伦琴）IR=2.58 ×10-4C· -1 kg

吸收剂量（Absorbed Dose）
吸收剂量是指电离辐射在单位质量的介质中 沉积（Imparted）的平均能量。
D=dE/dm
单位:戈瑞 SI:J/kg 1rad==10-2J/kg=1cGy
E0
的关系 查表 表2 表Ⅳ P5 P24
见JJG 589-2001 见IAEA 277报告
确定
E0
方法2：公式计算 利用蒙特卡罗方法模拟高能电子束百分 深度剂量 固定SCD： E 2.33 R 固定SSD ： E 0.656 2.059R 0.22( R ) 或

50
D 50 D 50 2
射治疗。
直线加速器的种类
一、电子感应加速器
二、电子直线加速器
三、电子回旋加速器 四、质子加速器 五、重粒子加速器
三、医用直线加速器
类型：行波、驻波 治疗模式：X射线模式、电子线模式、特殊治 疗模式 射线能量：X射线： 6-18MV 电子线： 4-21MeV
医用直线加速器机型：
低能单光子：（4 ～ 6MV X 线） 中能：4～10MVX线 + ≤14Mev电子线 高能：6 ～ 28MVX线 + 4～21Mev电子线
参考标准

中华人民共和国计量检定规程 JJG 589 2001 IAEA TRS-277报告 IAEA TRS-381报告


吸收剂量的测算是临床辐射剂量学的一项主要内容，当光 子和电子束等电离辐射进入人体组织后，通过和人体组织 中的原子相互作用，而传递电离辐射的部分或全部能量。 人体组织吸收电离辐射的能量后，会产生一系列的物理、 化学和生物学变化，最终导致组织的生物学损伤，即生物 效应。生物效应的大小正比于组织中吸收的电离辐的能量。 因此，只要确定组织中所吸收的电离辐射的能量，就能正 确地评估放射治疗的疗效和它的副作用。 测量吸收剂量的方法很多，而电离室法是临床上测量 吸收剂量的最主要和最实用的方法。
国家标准
(1)
现场仪器
次级标准
(2)
如果一个电离室的校准因子是通过（1）与国 家标准比较或者（2）区域性校准试验室的次 极表准比校而得出的，那麽这个校准因子就是 “可追搠于国家标准局的”。次极标准由国家 标准局的校准。
检测内容

辐射质

绝对剂量刻度 机器其它性能

参考标准

中华人民共和国计量检定规程 JJG 589 2001 IAEA TRS-277报告 IAEA TRS-381报告
确定X射线辐射质的测量方法示意图
加速器的刻度(绝对剂量测定)
加速器的刻度都是在标准条件下进行的,即SSD =100cm， 射野为10cm10cm的水模内射束中心轴上最大剂量点d0 处的输出量被刻度成1MU=1cGy（MU为加速器上监督剂量 仪的监测单位Monitor Unit）。具体由放射物理师负责 调节加速器上剂量监测系统的有关阈值电位器，使加速 器给出一个跳数（即1MU）的输出量精确等于通过国家 标准实验室校准过的剂量计在上述标准条件下测算的结 果1cGy。



计算空气比释动能校准因子NK

NK = NX (W/e) / (1-g)
NX 照射量校准因子（Co-60射线） 来自刻度证书 W/e 在空气中形成每对离子（电荷为1个电子的电荷）所 消耗的平均能量。 W/e = 33.97J/C


Km Kat
t
值
水对空气的阻止本领比SW,air
DW=Mu· D· W,air· u· cel N S P P
E 0.818 1.935R50 0.040( R50 )
J J
2
RD50、RJ50 与Ēo的关系（SSD=100cm，宽束） Ēo/MeV 4 5 6 7 8 9 10 12 RD50/cm 1.6 2.1 2.5 3.0 3.4 3.8 4.3 5.1 RJ50/cm 1.6 2.1 2.5 3.0 3.4 3.8 4.3 5.1 Ēo/MeV 14 16 18 20 22 25 30 35 RD50/cm 6.0 6.8 7.8 8.6 9.4 10.7 12.8 14.6 RJ50/cm 5.9 6.7 7.6 8.4 9.2 10.4 12.3 14.0
E0（或Rp）；校准深度Z（dmax） IAEA TRS №277表Ⅹ
电子束 水/空气阻止本领比Sw,air与E0和水深的关系
扰动因子Pu
DW=Mu· D· W,air· u· cel N S P P
1）校准深度能量EZ：从E0 ，Z/Rp得到EZ/E0，求出EZ （ IAEA 277 表5） 2）电离室空腔内半径r （查电离室指标） 3）扰动因子Pu（IAEA 277 表11）
赛博刀（影像引导）
加速器机头结构示意图
偏转磁铁 初级准直器 波导
可调准直器
挡块、楔形 板、补偿器 插槽 Patient
多叶准直器（MLC）
电子枪
电子枪中的电子经阳极和阴极之间的脉冲 负高压（45KV左右）的作用进入加速管， 同时磁控管或速调管将微波功率送入加速 管，电子被加速到所需能量，获得了高能 的电子束经偏转磁铁偏转，直接引出得到 电子束或打靶产生Ｘ线。


检测仪器
静电计，电离室，水箱，温度计，气压计 等
有效测量点

指型电离室 Zp-Zeff = 0.5r
平行板电离室：入射面中心点

电子束的辐射质
IEAE277规程规定： 由水模表面的平均能量 线质。
E0
表示电子束射
标准：测量结果与实际使用的数值的偏 差应不超过3%。
确定
E0

方法1：
D J R 根据 R50 、 50 与
Pu 为扰动因子即电离室本身非水等效的修正（见IAEA TRS №277表Ⅺ、
圆柱(指形)形电离室:
圆柱形电离室的结构见下图，图中a在中心部位有一 个空气腔和球形体空气介质。b为以固体空气等效材 如石墨）代替空气外壳，其内表面涂 有电极位于中心，为收集 极（如铝）。
水模体中加速器X射线与放射源γ射线的吸收 剂量测量