平行板电离室对全身皮肤电子束治疗的吸收剂量测量
作者：张绍刚 于世平 刘原照 程金生 李开宝
单位：张绍刚(北京医院 100730)；刘原照(北京医院 100730)；于世平(北京医科大学第一医院)；程金生(卫生部工业卫生实验所)；李开宝(卫生部工业卫生实验所)
关键词：
中华放射医学与防护杂志000121 全身皮肤电子束照射(total skin electron irradiation,TSEI)适用于治疗表浅皮肤恶性肿瘤如蕈样霉菌病等。为防止深部组织受到不必要的照射，电子束能量要求在2.5～4.5 MeV[1]。IAEA等国际有关组织对电子束在模体表面的平均能量
0=10 MeV以下，建议使用平行板电离室对吸收剂量进行测量；低于5 MeV必须使用平行板电离室；而在0=10 MeV以上，平行板电离室也非常适于吸收剂量测量[2]。对此，为开展全身皮肤电子束照射，使用平行板电离室在模体中对加速器产生的射束进行校准是必须的。下面是作者使用PTW/Markus 23343 0.055 ml平行板电离室对美国Varian 2100 C 6 MeV电子束的吸收剂量测量方法。
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一、材料和方法
1.放疗设备：美国Varian 2100 C电子直线加速器6 MeV电子束。测量仪器：英国NE Farmer 2570/1 A剂量计；德国PTW/Markus 23343 0.055 ml平行板电离室及23343/12有机玻璃模体；英国NE 2571 0.6 ml圆柱形电离室；瑞典RFA-3射野分析仪。
2.测量方法：TSEI的吸收剂量测量。加速器的准直器开至最大，机架旋转90度(GA)，射束呈水平入射，机头转角(HA)45度，源距测量模体表面距离SSD=350 cm。测量在模拟病人治疗时，使用高剂量率全身皮肤电子束(HDTSe)治疗模式下进行，在该模式下，射束到达病人身体治疗深度的吸收剂量率约为1.5 Gy/min。把PTW 23343平行板电离室固定在专用的有机玻璃模体23343/12中，为保证在测量中电离室能够接受到足够的反向散射，将一定厚度的30 cm×30 cm有机玻璃板置于模体23343/12的后面。在距测量模体表面10 cm处放置不同厚度的有机玻璃散射屏，表1是作者改变有机玻璃散射屏的厚度后，使用RFA-3射野分析仪在水模中的测量结果，它表明散射屏的作用之一是减弱射线的能量，对6 MeV电子束，散射屏的厚度从0增至10 mm，其模体表面平均入射能量0可减弱到2.5 MeV左右；二是皮肤量Ds也由75%提高到100%，最大剂量点Dm向皮肤逐渐靠近。这样，医生可根据患者病变的深度选用0～10 mm之间厚度的有机玻璃散射屏。d80和d50分别是百分深度剂量80%与50%所在的深度；Rp为该电子束在水模中的射程。
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连接电离室到NE Farmer 2570/1 A剂量计，接通电源对仪器预热后，取5次测量读数的平均值Mpp1。
3.计算方法：平行板电离室的测量有效点在相当于水模中校准深度的吸收剂量计算公式为：D=Mpp.NppD,air.Sw,air.PQ。式中，Mpp为Mpp1经校正后的平均测量值；NppD,air为平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子；Sw,air为水对空气的平均阻止本领比；PQ为总扰动因子。
(1)平行板电离室在有机玻璃模体中的校准深度的计算：当0<5 MeV时，电离室测量有效点(电离室空腔前表面中心)在水模中的校准深度定在Dm上[3]。如我们使用的电子束在SSD=350 cm和大野的条件下，选用5 mm散射屏在水模中实测的水模表面平均能量0=4 MeV,Dm=6 mm(见表1)，即平行板电离室在水模中的校准深度Zw(Dm)=6 mm。由于测量模体为有机玻璃，根据公式：Zpl=Zw.(ρtable/ρuser).l/Cpl[4]计算出有机玻璃相对于水的等效深度Zpl，式中ρuscer为用户现场使用的有机玻璃模体的密度值。为避免现场
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表1 散射屏厚度对深度剂量曲线数据的影响 散射屏厚度(mm)
Ds
(%)
Dm
(mm)
d80
(mm)
d50
(mm)
Rp
(mm)0
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(MeV)
0
75
12
18
21.5
28
5.4
3
86
9
15
19
25
, 百拇医药
4.8
5
89
6
12
16
23
4.0
8
97
3
9
13
21
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3.3
10
100
1
7
10
18
2.5
使用的有机玻璃的密度来自不同样品的差别，ρuser=1.175 g.cm-3应由用户对自己使用的有机玻璃模体的密度进行实测，ρtable为IAEA公布的有机玻璃模体密度的参考值，Cpl为有机玻璃模体相对于水中测量深度的转换系数，它与ρtable的数值可由IAEA第381号报告的表Ⅷ中查出。ρtable=1.190 g.cm-3，Cpl=1.123[5]，Zpl=6×(1.190/1.175)×(1/1.123)=5.4 mm。使用5 mm有机玻璃散射屏，平行板电离室在有机玻璃模体中的校准深度Zpl=5.4 mm，相当于在水模中测量的深度Zw=6 mm。
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作为吸收剂量测量用的面积为30 cm×30 cm的有机玻璃板最薄为1 mm，当校准深度为5.4 mm时，可在电离室表面复加5 mm和6 mm有机玻璃板，分别测得给予相同辐射的仪表读数，并在两读数之间用内插法计算出校准深度为5.4 mm时的数值。
(2)对仪表平均读数Mpp1的修正的计算：电离室空气密度效应的修正PTP。由于平行板电离室是非密封空气电离室，为避免因温度、气压变化对电离室内空气质量的影响，须对电离室内空气密度进行修正即PTP=[(273.2+T)/(273.2+T0)].P0/P。T和P是测量时的温度和气压；T0和P0是温度和气压的参考值(20℃和101.3 kPa)若当时室内的温度、气压分别为T=24 ℃，P=100.5 kPa,则该电离室在测量时空气密度效应的修正因子PTP=1.022。
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电离室离子收集效率的修正Ps。辐射在电离室空腔中产生的电离，一部分因复合效应而损失，因此要对电离室的电离收集效率进行修正。测量方法：电离室的极化电压取V1和V2，V1为正常的工作用极化电压，分别用相同的辐射辐照电离室，测量相应的电离电荷Q1和Q2，根据V1/V2，Q1/Q2的比值和表2中所查数据，由公式Ps＝a0+a1(Q1/Q2)a2(Q1/Q2)2计算出Ps值。如V1/V2=3，Q1/Q2=1.010，a0=1.198，a1=-0.875，a2=0.677,则该电离室离子收集效率的修正因子Ps＝1.005。
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因水模体中校准深度与有机玻璃模体中相应校准深度的电子注量不同而引入的hm因子的修正。MW和Mpl分别是标准剂量计在水和有机玻璃中相应校准深度的仪表读数，其间关系为Mw=Mpl.hm，式中hm为Mw与Mpl的比例因子。在使用5 mm散射屏条件下，由表1可知0=4 MeV,Rp=23 mm,Zw(Dm)=6 mm，通过公式Z=0(1-Z/Rp)则在水模中6 mm处的平均能量Z=3.0 MeV，根据Z从表3可查出hm=1.008。表3数据分别取自IAEA No.381报告中的表XI、XVII和XVIII。
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表2 利用双压法测量脉冲Ps值的二次项拟合系数 电压比(V1/V2)
a0
a1
a2
2.0
2.337
-3.636
2.299
2.5
1.474
-1.587
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1.114
3.0
1.198
-0.875
0.677
3.5
1.086
-0.542
0.463
4.0
1.022
-0.363
0.341
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5.0
0.975
-0.188
0.214
对总的仪表读数的修正：Mpp=Mpp1.PTP.Ps.hm=1.035 Mpp1。
(3)平行板电离室在水模中校准深度的水对空气的平均阻止本领比Sw,air和总扰动因子PQ(Pppcav.Pppwall)的确定：通过平行板电离室表面在水模体中校准深度ZW和射束在水模表面的平均能量0，均可由国家计量技术规范JJG 1026-91及IAEA 277或381报告等有关内容确定水对空气的阻止本领比Sw,air。如使用5 mm散射屏，水模中校准深度Zw=6 mm，射束在水模表面的平均能量0=4 MeV，则水模中校准点的水对空气的平均阻止本领比Sw,air=1.079。
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由平行板电离室表面在水模中校准深度Zw和水模表面平均能量0确定的Z，通过表3可查出PQ(Pppcav.Pppwall)=0.983。Pppcav与Pppwall分别是平行板电离室空腔和室壁的扰动因素，其乘积为电离室的总扰动因子。
(4)平行板电离室空腔吸收剂量因子NppD,air的计算：由国家标准实验室直接给出平行板电离室的照射量校准因子。NppX=XC/MppCo，式中Nppx为平行板电离室使用60Co γ射线在空气中的照射量校准因子；MppCo为平行板电离室接受照射量为标准值Xc时的剂量计读数。如作者使用的PTW/23343平行板电离室的非SI单位的照射量刻度因子NppX=0.454/div，Katt与Km的乘积为0.985[7]，则该平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子为：
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表3 不同能量(Z)时的hm，PQ和Prefcav值 Z(MeV)
hm
PQ
PrefcavZ(MeV)
hm
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PQ
Prefcav
2
1.009
0.978
0.961
10
1.004
0.998
0.991
3
1.008
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0.983
0.966
12
1.003
0.999
0.992
4
1.008
0.987
0.970
14
1.002
0.999
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0.993
5
1.007
0.990
0.974
15
1.002
0.999
0.994
6
1.007
0.993
0.977
, 百拇医药
16
1.001
0.999
0.995
7
1.006
0.995
0.983
18
1.000
1.000
—
8
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1.005
0.996
0.988
20
1.000
1.000
—
NppD,air=NppX.w/e.Katt.Km
NppD,air=0.454×33.97×0.985×2.58×10-4
, 百拇医药
NppD,air=0.392×10-2(Gy/div)
Gy/div为仪表单位读数对应的吸收剂量Gy值。
二、结果
表4是使用PTW23343平行板电离室在专用的有机玻璃模体23343/12中完全模拟病人治疗条件下在距测量模体表面10 cm处放置5 mm散射屏，加速器上的监督剂量仪给出350 MU(监测单位)时的测量结果。同时表中还列出了在相同条件下使用圆柱形电离室的测量结果，进行比较。
表4 平行板与圆柱形电离室对TSEI吸收剂量的测量结果 电离室
修正后的
仪表读数
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吸收剂量
(×10-2Gy)
误差
(%)
不确定度
(%)
平行板电离室
121.3(Mpp)
50.43(Dpp)
—
0.70
圆柱形电离室
, 百拇医药
54.7(Mref)
49.40(Dref)
2.0
—
Dpp=Mpp.NppD,air.Sw,air.PQ
=121.3×0.392×10-2×1.079×0.983
=50.43×10-2 Gy
Dref=Mref.NrefD,air.Sw,air.Pu
, 百拇医药
=54.7×0.880×10-2×1.079×0.951
=49.40×10-2 Gy
式中Pu(Prefcav.Prefwall.Prefcel)为参考电离室的总扰动因子，是对电离室的空腔、室壁及中心电极的修正。Prefcav值可由公式Prefcav=1-0.02155re-0.1224Z[8]或查表3获得，r为电离室半径。Prefcav=0.953，Prefwall=1，Prefcel=0.998；NrefD,air=0.880×102 Gy/div。
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三、讨论
1.国内为数不多的开展TSEI治疗的医院或放疗中心，其水平不一。对加速器产生的能量0=4 MeV或6 MeV的电子束，源皮距从100 cm延长至350 cm和在病人皮肤表面前10 cm处放置一定厚度的有机玻璃散射屏使该射束到达人体表面的平均能量0降至2.5 MeV～4.5 MeV，其在水模中的测量深度ZW(Dm)约在8 mm～1 mm间(见表1)，而相应的在有机玻璃模体23343/12中的等效测量深度就会更小，约在7 mm以下，使用圆柱形电离室进行TSEI的吸收剂量测量，其室壁的外径(如2571型电离室)达(6.99±0.04)mm，由于它的圆柱形几何形状和较大的外径极不适合在很小深度的水模或有机玻璃模体中进行吸收剂量测量，这就是IAEA等国际有关组织对0<5 MeV时，规定必须应用平行板电离室取代圆柱形电离室进行吸收剂量测量的主要原因之一。从表4的测量结果可知，使用圆柱形电离室对TSEI的吸收剂量测量相对平行板电离室误差可达2.0%。
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2.应用平行板电离室对TSEI吸收剂量测量的误差分析如下。
(1)测量仪器的重复性：机器给出350 MU，剂量计测量5次并经修正的仪表读数均为121.3，重复性很好。
(2)源皮距误差的影响：应用钢板尺测量源距模体表面的距离SSD=350 cm，其钢板尺的分度值为1 mm，测量的最大误差约为±10 mm，输出量按距离的反平方定律计算(350/349)-2和(350/351)2，则误差为±0.57%。
(3)电离室前表面中心(测量点)偏离射野中心轴的误差：由于源皮距从100 cm延长至350 cm，其光野的中心十字线变粗，导致测量点偏离射野中心轴的误差加大，最大约为±5 mm。作者使用美国Kodak X-Omat V胶片和日本SAKURA PDI-10黑度计在0.5 cm厚有机玻璃模体中和完全模拟病人治疗条件下测量射野的均匀度，在射野中心，半径为5 cm圆的范围内均匀度为99%；在半径为5 mm圆范围内，均匀度为100%，这样测量时，测量点偏离射野中心轴±5 mm，对测量结果无影响。
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(4)周围物体散射的影响：由于有机玻璃测量模体23343/12置于材料为复合木板的治疗床面上，首先我们对床面木板对吸收剂量测量结果的影响进行测试。测量方法：在测量模体的上面加一块与下面床板材料和厚度相同的木板进行实测，照射条件与不加时完全相同，其测试结果为121.8，这样可以确定由床板散射造成的误差(121.8-121.3)÷121.3=0.41%。
墙壁对测量结果的影响：测量模体后面距墙壁0.5 m，我们在模体后表面与水泥墙壁中间加一块大于模体面积和厚度为1 cm的有机玻璃板，其测量结果与不加时相同，而电离室前表面中心距两侧水泥墙壁均在3 m以上，距屋顶约2 m；距地面1.3 m。用上述方法进行测量，其测定结果均无改变。结果表明，除床面产生的散射使测量结果增加0.41%外，周围的墙面、地面及屋顶对测量结果均无影响。造成这样的结果原因有2个，一是测量在30 cm×30 cm×20 cm的有机玻璃模体中进行的。二是入射到模体表面的电子束平均能量仅4.0 MeV，且电子束产生的次级电子造成的散射远不如高能X射线。
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由源皮距的变化和床板散射造成的误差用均方根计算出的不确定度为0.70%。
3.技术力量和条件较好的医院对平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子NppD,air的确定，可不必将其送检国家标准实验室，只要把国家实验室鉴定过的常规的0.6 ml圆柱形电离室即参考电离室与平行板电离室在用户的加速器上产生的高能电子束和相同的辐射条件下对比即可。它可分为两步，第一步应在国家标准实验室里对用户的参考电离室即圆柱形电离室(如NE 2571 0.6 ml 电离室No2085)使用60Co γ射线在空气中进行刻度，Nx=Xc/MCo。Xc为照射量的标准值，单位：C/kg，若用伦琴R作照射量单位时，1 R=2.58×10-4 C/kg；MCo为剂量计读数；Nx为参考电离室的照射量刻度因子，如Nx=1.019/div是由国家标准实验室给出的该电离室的照射量校准因子。参考电离室空腔的空气吸收剂量因子NrefD,air=Nx.w/e.Katt.Km。Katt是校准电离室时，室壁及平衡帽对60Coγ射线的吸收和散射的修正；Km是室壁与平衡帽材料对60Coγ射线非空气等效的修正，对该电离室，Katt.Km=0.985[6];w/e是空气中形成一个电子电荷的每对离子消耗的平均能量，w/e=33.97J/C。则此电离室的空气吸收剂量因子NrefD,air=1.019×33.97×0.985×2.58×10-4≈0.880×10-2(Gy/div)。
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第二步用户使用医院的加速器产生的高能电子束在水模中，对参考电离室和平行板电离室进行对比，以确定平行板电离室空腔空气吸收剂量因子NppD,air。电子束能量要求15 MeV<0<25 MeV，在水模中，水表面距电离室有效测量点应在3～4 cm即近似于该电子束能量的校准深度，SSD=100 cm，使用的限光筒在12 cm×12 cm以上。对两电离室在水模中相同辐射条件下各自的仪表读数Mref和Mpp均应使用双压法对其电离室的离子收集效率Ps进行修正。平行板电离室的空腔吸收剂量因子NppD,air=NrefD,air.(Mref/Mpp).(Prefwall.Prefcav.Prefcel)/(Pppwall.Pppcav)，式中平行板电离室的总扰动因子PQ(Pppwall.Pppcav)等于室壁与空腔扰动因子的乘积，它和参考电离室的扰动因子Prefcav均可根据计算出的水模中校准深度Z值，由表3查出；对室壁材料为石墨的NE2571参考电离室的扰动因子Prefwall=1和直径为1 mm铝的中心电极的修正因子Prefcel=0.998。
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通常用户也可在空气或水模体中使用60Co γ射线进行对比，确定NppD,air值，只不过NppD,air的计算公式有所不同。
对于平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子NppD,air的确定本文中所介绍的方法，各有利弊，究竟选择哪种刻度和计算方法，那要根据本单位的条件和所在省、自治区的标准实验室是否具备其能力及国际、国家有关部门予以的认证。■
参考文献
[1]冯宁远，余耘，余子豪.电子线全身照射的剂量学方法和测量结果.中华放射学杂志，1987，21：103-104.
[2]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.38.
, 百拇医药
[3]张兴宝译.ICRU，第35号报告.1～50 MeV电子束辐射剂量学.北京：原子能出版社，1994.199.
[4]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.74.
[5]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.77.
, 百拇医药
[6]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane prallel ionization chambers in high energy electorn and photon beams,an international code of paractice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.79.
[7]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.83.
[8]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.70.
收稿日期:1998-12-25, http://www.100md.com
单位：张绍刚(北京医院 100730)；刘原照(北京医院 100730)；于世平(北京医科大学第一医院)；程金生(卫生部工业卫生实验所)；李开宝(卫生部工业卫生实验所)
关键词：
中华放射医学与防护杂志000121 全身皮肤电子束照射(total skin electron irradiation,TSEI)适用于治疗表浅皮肤恶性肿瘤如蕈样霉菌病等。为防止深部组织受到不必要的照射，电子束能量要求在2.5～4.5 MeV[1]。IAEA等国际有关组织对电子束在模体表面的平均能量
0=10 MeV以下，建议使用平行板电离室对吸收剂量进行测量；低于5 MeV必须使用平行板电离室；而在0=10 MeV以上，平行板电离室也非常适于吸收剂量测量[2]。对此，为开展全身皮肤电子束照射，使用平行板电离室在模体中对加速器产生的射束进行校准是必须的。下面是作者使用PTW/Markus 23343 0.055 ml平行板电离室对美国Varian 2100 C 6 MeV电子束的吸收剂量测量方法。, http://www.100md.com
一、材料和方法
1.放疗设备：美国Varian 2100 C电子直线加速器6 MeV电子束。测量仪器：英国NE Farmer 2570/1 A剂量计；德国PTW/Markus 23343 0.055 ml平行板电离室及23343/12有机玻璃模体；英国NE 2571 0.6 ml圆柱形电离室；瑞典RFA-3射野分析仪。
2.测量方法：TSEI的吸收剂量测量。加速器的准直器开至最大，机架旋转90度(GA)，射束呈水平入射，机头转角(HA)45度，源距测量模体表面距离SSD=350 cm。测量在模拟病人治疗时，使用高剂量率全身皮肤电子束(HDTSe)治疗模式下进行，在该模式下，射束到达病人身体治疗深度的吸收剂量率约为1.5 Gy/min。把PTW 23343平行板电离室固定在专用的有机玻璃模体23343/12中，为保证在测量中电离室能够接受到足够的反向散射，将一定厚度的30 cm×30 cm有机玻璃板置于模体23343/12的后面。在距测量模体表面10 cm处放置不同厚度的有机玻璃散射屏，表1是作者改变有机玻璃散射屏的厚度后，使用RFA-3射野分析仪在水模中的测量结果，它表明散射屏的作用之一是减弱射线的能量，对6 MeV电子束，散射屏的厚度从0增至10 mm，其模体表面平均入射能量
0可减弱到2.5 MeV左右；二是皮肤量Ds也由75%提高到100%，最大剂量点Dm向皮肤逐渐靠近。这样，医生可根据患者病变的深度选用0～10 mm之间厚度的有机玻璃散射屏。d80和d50分别是百分深度剂量80%与50%所在的深度；Rp为该电子束在水模中的射程。, 百拇医药
连接电离室到NE Farmer 2570/1 A剂量计，接通电源对仪器预热后，取5次测量读数的平均值Mpp1。
3.计算方法：平行板电离室的测量有效点在相当于水模中校准深度的吸收剂量计算公式为：D=Mpp.NppD,air.Sw,air.PQ。式中，Mpp为Mpp1经校正后的平均测量值；NppD,air为平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子；Sw,air为水对空气的平均阻止本领比；PQ为总扰动因子。
(1)平行板电离室在有机玻璃模体中的校准深度的计算：当
0<5 MeV时，电离室测量有效点(电离室空腔前表面中心)在水模中的校准深度定在Dm上[3]。如我们使用的电子束在SSD=350 cm和大野的条件下，选用5 mm散射屏在水模中实测的水模表面平均能量0=4 MeV,Dm=6 mm(见表1)，即平行板电离室在水模中的校准深度Zw(Dm)=6 mm。由于测量模体为有机玻璃，根据公式：Zpl=Zw.(ρtable/ρuser).l/Cpl[4]计算出有机玻璃相对于水的等效深度Zpl，式中ρuscer为用户现场使用的有机玻璃模体的密度值。为避免现场, http://www.100md.com
表1 散射屏厚度对深度剂量曲线数据的影响 散射屏厚度(mm)
Ds
(%)
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d80
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18
2.5
使用的有机玻璃的密度来自不同样品的差别，ρuser=1.175 g.cm-3应由用户对自己使用的有机玻璃模体的密度进行实测，ρtable为IAEA公布的有机玻璃模体密度的参考值，Cpl为有机玻璃模体相对于水中测量深度的转换系数，它与ρtable的数值可由IAEA第381号报告的表Ⅷ中查出。ρtable=1.190 g.cm-3，Cpl=1.123[5]，Zpl=6×(1.190/1.175)×(1/1.123)=5.4 mm。使用5 mm有机玻璃散射屏，平行板电离室在有机玻璃模体中的校准深度Zpl=5.4 mm，相当于在水模中测量的深度Zw=6 mm。
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作为吸收剂量测量用的面积为30 cm×30 cm的有机玻璃板最薄为1 mm，当校准深度为5.4 mm时，可在电离室表面复加5 mm和6 mm有机玻璃板，分别测得给予相同辐射的仪表读数，并在两读数之间用内插法计算出校准深度为5.4 mm时的数值。
(2)对仪表平均读数Mpp1的修正的计算：电离室空气密度效应的修正PTP。由于平行板电离室是非密封空气电离室，为避免因温度、气压变化对电离室内空气质量的影响，须对电离室内空气密度进行修正即PTP=[(273.2+T)/(273.2+T0)].P0/P。T和P是测量时的温度和气压；T0和P0是温度和气压的参考值(20℃和101.3 kPa)若当时室内的温度、气压分别为T=24 ℃，P=100.5 kPa,则该电离室在测量时空气密度效应的修正因子PTP=1.022。
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电离室离子收集效率的修正Ps。辐射在电离室空腔中产生的电离，一部分因复合效应而损失，因此要对电离室的电离收集效率进行修正。测量方法：电离室的极化电压取V1和V2，V1为正常的工作用极化电压，分别用相同的辐射辐照电离室，测量相应的电离电荷Q1和Q2，根据V1/V2，Q1/Q2的比值和表2中所查数据，由公式Ps＝a0+a1(Q1/Q2)a2(Q1/Q2)2计算出Ps值。如V1/V2=3，Q1/Q2=1.010，a0=1.198，a1=-0.875，a2=0.677,则该电离室离子收集效率的修正因子Ps＝1.005。
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因水模体中校准深度与有机玻璃模体中相应校准深度的电子注量不同而引入的hm因子的修正。MW和Mpl分别是标准剂量计在水和有机玻璃中相应校准深度的仪表读数，其间关系为Mw=Mpl.hm，式中hm为Mw与Mpl的比例因子。在使用5 mm散射屏条件下，由表1可知
0=4 MeV,Rp=23 mm,Zw(Dm)=6 mm，通过公式Z=0(1-Z/Rp)则在水模中6 mm处的平均能量Z=3.0 MeV，根据Z从表3可查出hm=1.008。表3数据分别取自IAEA No.381报告中的表XI、XVII和XVIII。, http://www.100md.com
表2 利用双压法测量脉冲Ps值的二次项拟合系数 电压比(V1/V2)
a0
a1
a2
2.0
2.337
-3.636
2.299
2.5
1.474
-1.587
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1.114
3.0
1.198
-0.875
0.677
3.5
1.086
-0.542
0.463
4.0
1.022
-0.363
0.341
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5.0
0.975
-0.188
0.214
对总的仪表读数的修正：Mpp=Mpp1.PTP.Ps.hm=1.035 Mpp1。
(3)平行板电离室在水模中校准深度的水对空气的平均阻止本领比Sw,air和总扰动因子PQ(Pppcav.Pppwall)的确定：通过平行板电离室表面在水模体中校准深度ZW和射束在水模表面的平均能量
0，均可由国家计量技术规范JJG 1026-91及IAEA 277或381报告等有关内容确定水对空气的阻止本领比Sw,air。如使用5 mm散射屏，水模中校准深度Zw=6 mm，射束在水模表面的平均能量0=4 MeV，则水模中校准点的水对空气的平均阻止本领比Sw,air=1.079。, 百拇医药
由平行板电离室表面在水模中校准深度Zw和水模表面平均能量
0确定的Z，通过表3可查出PQ(Pppcav.Pppwall)=0.983。Pppcav与Pppwall分别是平行板电离室空腔和室壁的扰动因素，其乘积为电离室的总扰动因子。(4)平行板电离室空腔吸收剂量因子NppD,air的计算：由国家标准实验室直接给出平行板电离室的照射量校准因子。NppX=XC/MppCo，式中Nppx为平行板电离室使用60Co γ射线在空气中的照射量校准因子；MppCo为平行板电离室接受照射量为标准值Xc时的剂量计读数。如作者使用的PTW/23343平行板电离室的非SI单位的照射量刻度因子NppX=0.454/div，Katt与Km的乘积为0.985[7]，则该平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子为：
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表3 不同能量(
Z)时的hm，PQ和Prefcav值 Z(MeV)hm
PQ
Prefcav
Z(MeV)hm
, 百拇医药
PQ
Prefcav
2
1.009
0.978
0.961
10
1.004
0.998
0.991
3
1.008
, 百拇医药
0.983
0.966
12
1.003
0.999
0.992
4
1.008
0.987
0.970
14
1.002
0.999
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0.993
5
1.007
0.990
0.974
15
1.002
0.999
0.994
6
1.007
0.993
0.977
, 百拇医药
16
1.001
0.999
0.995
7
1.006
0.995
0.983
18
1.000
1.000
—
8
, 百拇医药
1.005
0.996
0.988
20
1.000
1.000
—
NppD,air=NppX.w/e.Katt.Km
NppD,air=0.454×33.97×0.985×2.58×10-4
, 百拇医药
NppD,air=0.392×10-2(Gy/div)
Gy/div为仪表单位读数对应的吸收剂量Gy值。
二、结果
表4是使用PTW23343平行板电离室在专用的有机玻璃模体23343/12中完全模拟病人治疗条件下在距测量模体表面10 cm处放置5 mm散射屏，加速器上的监督剂量仪给出350 MU(监测单位)时的测量结果。同时表中还列出了在相同条件下使用圆柱形电离室的测量结果，进行比较。
表4 平行板与圆柱形电离室对TSEI吸收剂量的测量结果 电离室
修正后的
仪表读数
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吸收剂量
(×10-2Gy)
误差
(%)
不确定度
(%)
平行板电离室
121.3(Mpp)
50.43(Dpp)
—
0.70
圆柱形电离室
, 百拇医药
54.7(Mref)
49.40(Dref)
2.0
—
Dpp=Mpp.NppD,air.Sw,air.PQ
=121.3×0.392×10-2×1.079×0.983
=50.43×10-2 Gy
Dref=Mref.NrefD,air.Sw,air.Pu
, 百拇医药
=54.7×0.880×10-2×1.079×0.951
=49.40×10-2 Gy
式中Pu(Prefcav.Prefwall.Prefcel)为参考电离室的总扰动因子，是对电离室的空腔、室壁及中心电极的修正。Prefcav值可由公式Prefcav=1-0.02155re-0.1224
Z[8]或查表3获得，r为电离室半径。Prefcav=0.953，Prefwall=1，Prefcel=0.998；NrefD,air=0.880×102 Gy/div。, 百拇医药
三、讨论
1.国内为数不多的开展TSEI治疗的医院或放疗中心，其水平不一。对加速器产生的能量
0=4 MeV或6 MeV的电子束，源皮距从100 cm延长至350 cm和在病人皮肤表面前10 cm处放置一定厚度的有机玻璃散射屏使该射束到达人体表面的平均能量0降至2.5 MeV～4.5 MeV，其在水模中的测量深度ZW(Dm)约在8 mm～1 mm间(见表1)，而相应的在有机玻璃模体23343/12中的等效测量深度就会更小，约在7 mm以下，使用圆柱形电离室进行TSEI的吸收剂量测量，其室壁的外径(如2571型电离室)达(6.99±0.04)mm，由于它的圆柱形几何形状和较大的外径极不适合在很小深度的水模或有机玻璃模体中进行吸收剂量测量，这就是IAEA等国际有关组织对0<5 MeV时，规定必须应用平行板电离室取代圆柱形电离室进行吸收剂量测量的主要原因之一。从表4的测量结果可知，使用圆柱形电离室对TSEI的吸收剂量测量相对平行板电离室误差可达2.0%。, 百拇医药
2.应用平行板电离室对TSEI吸收剂量测量的误差分析如下。
(1)测量仪器的重复性：机器给出350 MU，剂量计测量5次并经修正的仪表读数均为121.3，重复性很好。
(2)源皮距误差的影响：应用钢板尺测量源距模体表面的距离SSD=350 cm，其钢板尺的分度值为1 mm，测量的最大误差约为±10 mm，输出量按距离的反平方定律计算(350/349)-2和(350/351)2，则误差为±0.57%。
(3)电离室前表面中心(测量点)偏离射野中心轴的误差：由于源皮距从100 cm延长至350 cm，其光野的中心十字线变粗，导致测量点偏离射野中心轴的误差加大，最大约为±5 mm。作者使用美国Kodak X-Omat V胶片和日本SAKURA PDI-10黑度计在0.5 cm厚有机玻璃模体中和完全模拟病人治疗条件下测量射野的均匀度，在射野中心，半径为5 cm圆的范围内均匀度为99%；在半径为5 mm圆范围内，均匀度为100%，这样测量时，测量点偏离射野中心轴±5 mm，对测量结果无影响。
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(4)周围物体散射的影响：由于有机玻璃测量模体23343/12置于材料为复合木板的治疗床面上，首先我们对床面木板对吸收剂量测量结果的影响进行测试。测量方法：在测量模体的上面加一块与下面床板材料和厚度相同的木板进行实测，照射条件与不加时完全相同，其测试结果为121.8，这样可以确定由床板散射造成的误差(121.8-121.3)÷121.3=0.41%。
墙壁对测量结果的影响：测量模体后面距墙壁0.5 m，我们在模体后表面与水泥墙壁中间加一块大于模体面积和厚度为1 cm的有机玻璃板，其测量结果与不加时相同，而电离室前表面中心距两侧水泥墙壁均在3 m以上，距屋顶约2 m；距地面1.3 m。用上述方法进行测量，其测定结果均无改变。结果表明，除床面产生的散射使测量结果增加0.41%外，周围的墙面、地面及屋顶对测量结果均无影响。造成这样的结果原因有2个，一是测量在30 cm×30 cm×20 cm的有机玻璃模体中进行的。二是入射到模体表面的电子束平均能量仅4.0 MeV，且电子束产生的次级电子造成的散射远不如高能X射线。
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由源皮距的变化和床板散射造成的误差用均方根计算出的不确定度为0.70%。
3.技术力量和条件较好的医院对平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子NppD,air的确定，可不必将其送检国家标准实验室，只要把国家实验室鉴定过的常规的0.6 ml圆柱形电离室即参考电离室与平行板电离室在用户的加速器上产生的高能电子束和相同的辐射条件下对比即可。它可分为两步，第一步应在国家标准实验室里对用户的参考电离室即圆柱形电离室(如NE 2571 0.6 ml 电离室No2085)使用60Co γ射线在空气中进行刻度，Nx=Xc/MCo。Xc为照射量的标准值，单位：C/kg，若用伦琴R作照射量单位时，1 R=2.58×10-4 C/kg；MCo为剂量计读数；Nx为参考电离室的照射量刻度因子，如Nx=1.019/div是由国家标准实验室给出的该电离室的照射量校准因子。参考电离室空腔的空气吸收剂量因子NrefD,air=Nx.w/e.Katt.Km。Katt是校准电离室时，室壁及平衡帽对60Coγ射线的吸收和散射的修正；Km是室壁与平衡帽材料对60Coγ射线非空气等效的修正，对该电离室，Katt.Km=0.985[6];w/e是空气中形成一个电子电荷的每对离子消耗的平均能量，w/e=33.97J/C。则此电离室的空气吸收剂量因子NrefD,air=1.019×33.97×0.985×2.58×10-4≈0.880×10-2(Gy/div)。
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第二步用户使用医院的加速器产生的高能电子束在水模中，对参考电离室和平行板电离室进行对比，以确定平行板电离室空腔空气吸收剂量因子NppD,air。电子束能量要求15 MeV<
0<25 MeV，在水模中，水表面距电离室有效测量点应在3～4 cm即近似于该电子束能量的校准深度，SSD=100 cm，使用的限光筒在12 cm×12 cm以上。对两电离室在水模中相同辐射条件下各自的仪表读数Mref和Mpp均应使用双压法对其电离室的离子收集效率Ps进行修正。平行板电离室的空腔吸收剂量因子NppD,air=NrefD,air.(Mref/Mpp).(Prefwall.Prefcav.Prefcel)/(Pppwall.Pppcav)，式中平行板电离室的总扰动因子PQ(Pppwall.Pppcav)等于室壁与空腔扰动因子的乘积，它和参考电离室的扰动因子Prefcav均可根据计算出的水模中校准深度Z值，由表3查出；对室壁材料为石墨的NE2571参考电离室的扰动因子Prefwall=1和直径为1 mm铝的中心电极的修正因子Prefcel=0.998。, 百拇医药
通常用户也可在空气或水模体中使用60Co γ射线进行对比，确定NppD,air值，只不过NppD,air的计算公式有所不同。
对于平行板电离室空腔的空气吸收剂量因子NppD,air的确定本文中所介绍的方法，各有利弊，究竟选择哪种刻度和计算方法，那要根据本单位的条件和所在省、自治区的标准实验室是否具备其能力及国际、国家有关部门予以的认证。■
参考文献
[1]冯宁远，余耘，余子豪.电子线全身照射的剂量学方法和测量结果.中华放射学杂志，1987，21：103-104.
[2]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.38.
, 百拇医药
[3]张兴宝译.ICRU，第35号报告.1～50 MeV电子束辐射剂量学.北京：原子能出版社，1994.199.
[4]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.74.
[5]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.77.
, 百拇医药
[6]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane prallel ionization chambers in high energy electorn and photon beams,an international code of paractice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.79.
[7]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.83.
[8]IAEA Technical Reports Series No.381.The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams,an international code of practice for dosimetry.Vienna:IAEA,1997.70.
收稿日期:1998-12-25, http://www.100md.com