表1 课程学时分配表
章次 第1章 放射剂量第3章 学篇 教学内容 外照射光子射野剂量学 光子不规则野剂量学 高能电子束射野剂量学 近距离照射剂量学 测量设备和方法 治疗计划设计的物理原理和生物学基础 治疗计划的设计与执行 三维剂量计算模型和治疗方案的优化 放射治疗的治疗保证和质量控制 学时分配 6 4 4 4 4 6 4 4 4 4 4 2 第2章 第4章 第5章 第6章 计划 设计 第7章 基础 第8章 篇 第9章 放疗技术篇 第10章 适形放射治疗 第11章 调强适形放射治疗技术 第12章 肿瘤的分次放疗 总计 50 剂量学篇
第1章 外照射光子射野剂量学（6学时）
教学目标
1.人体模型和百分深度剂量比
了解：组织替代材料间的转换，模体的分类，剂量准确性的要求；理解：组织替代材料的概念，模体及其各个类别的概念和特点；应用：组织替代材料的选择。 2.百分深度剂量分布
应用：照射野及其相关的概念，百分深度剂量的定义和建成效应及其各个影响因素。 3.组织空气比
了解：不同源皮距百分深度剂量的计算(组织空气比法)，旋转治疗剂量计算和散射空气比；理解：组织空气比的概念及其影响因素，反散因子的概念和影响因素及其关系；应用：组织空气比与百分深度剂量的关系及其应用。
4.组织最大剂量比
了解：原射线和散射线区别；理解：射野输出因子和模体散射因子的概念和作用，散射最大剂量比的概念；应用：组织模体比和组织最大剂量比的概念和意义。 5.等剂量分布与射野离轴比
理解：等剂量曲线的概念，加速器X射线束射线质变化的规律；应用：等剂量曲线的特点及其影响因素，射野离轴比的概念和影响因素及其意义，束流权重和等剂量曲线的合成。 6.处方剂量计算
了解：加速器和钴-60的剂量计算；理解：离轴点剂量计算-Day氏法及其本质；应用：处方剂量的概念和表示方法及其含义。
本章主要参考书
1.肿瘤放疗物理学,胡逸民主编,原子能出版社,1999年9月出版，P149~226
2.田志恒编，辐射剂量学（初版）（M），高等学校试用教材，1992年6月第一版，P197~P237
讲稿:
第1章 外照射光子射野剂量学（6学时）
外照射剂量学（external radiation dosimetry）研究以人体为主的各种客观受体外辐射源照射的剂量学问题。对于医学照射、工业照射、各种照射实验和某些事故照射，可以利用受特定射束照射的体模来测量或者计算照射剂量。这些测量和计算结果也是确定辐射防护水平照射剂量的基础资料。
第一节 人体模型
一、组织替代材料
X（γ）射线、电子束及其他重粒子入射到人体并与组织发生相互作用，由于散射和吸收，能量和强度逐渐损失。为了模拟测量和计算受外部辐射源照射的人体、实验动物或辐照产品中的吸收剂量分布，设计制作了一些具有约定尺寸和替代材料（tissue substitutes）构成的模型称为体模（phanton）。为了研究人体受照情况，需要组织等效的剂量学人体模型。这里所说的组织等效，指的是材料对不带电粒子的衰减系数、能量转移系数、和能量吸收吸收以及对带电粒子的碰撞阻止本领、辐射阻止本领和散射本领等均与组织接近，因而对电离辐射的吸收、衰减和散射作用于组织近似1。要具有这种近似必须使替代材料与被模拟的组织与射线相互作用相同的有关物理特点，如原子序数、电子密度、质量密度、甚至化学成分等。
组织替代材料的选择需考虑被替代组织的化学组成和辐射场的特点，因目前没有一种化合物的组成与人体组织相同，只能用与人体组织成分相同的液体混合物代替。因液体混合物用起来很不方便，常用某一种材料，这种材料的主要成分能够近似模拟被替代组织与射线的相互作用。
对X（γ）射线，若某种材料的总线性衰减系数与被替代组织的完全相同，则等厚度的该种材料和被替代组织使X（γ）射线衰减到相同程度，则此种材料为被替代组织材料的X（γ）射线替代材料。因在不同能量段的X（γ）射线与物质的作用方式不同，材料的原子序数Z和电子密度对其等效性有较大的影响。对电子束，如果等厚度的替代材料和被替代组织对电子束的吸收与散射相同的话，则它们的总线性阻止本领和总线性角散射本领一定完全相同。所以一般情况下适合X（γ）射线的组织替代材料的元素一定是电子束的组织替代材料。对于中子束，因其主要与组织中元素的原子核发生作用，替代材料的元素构成必须与被替代组织的相同，即它们的H、C、 1
田志恒编，辐射剂量学（初版）（M），高等学校试用教材，1992年6月第一版，P197
N、O的质量相对份数完全相等，这样才能保证替代材料与被替代组织对中子的吸收与散射相等。对重离子，因其与组织的相互作用主要是电子碰撞，所以线性碰撞本领是选择组织替代材料的首要条件。但对于π-介子，除考虑线性碰撞本领外，还应考虑被替代组织及组织替代材料的分子结构。
为了保证等体积的组织替代材料和被替代组织的质量相等，两者的质量密度必须近似相同。 因人体组织特别是软组织中含有大量的水、使得水对X（γ）射线、电子束的散射和吸收几乎与软组织和肌肉的很近似，而水又是最容易得到和最廉价的组织替代材料。但水模也有缺点，如用电离室等做探头时，必须加防水措施，使测量免受影响，所以近年来又发展了干水和其他组织替代材料。表1-1列出了人体组织和目前临床上常用的组织替代材料的有关物理参数。商售的组织替代材料中有机玻璃和聚苯乙烯最为常用。
表1-1 人体组织及常用的组织替代材料的物理参数
材料 化学成分 质量密度 (g?cm-3) 肌肉 H(0.102)，C(0.123)，N(0.035)，O(0.729)，Na(0.0008)，Mg(0.0002)，P(0.002)，S(0.005)，K(0.003)，Ca(0.00007) 脂肪 H(0.112)，C(0.573)，N(0.011)，O(0.303)， S(0.00006)，K(0.003) 骨 H(0.064)，C(0.278)，N(0.027)，O(0.410)， Mg(0.002)，P(0.070)，S(0.002)， Ca(0.147) 空气 水 N(0.755)，O(0.232)，A(0.013) 1.293?10?3 3.89?10?3 电子密度 (电子数?cm-3) 3.44 有效原子序数 (光电效应) 7.64 1.040 0.916 3.06 6.46 1.650 5.26 12.31 7.78 7.42 5.09 6.48 6.16 5.42 7.05 H2O 1.00 1.03~1.05 1.16~1.20 0.92 0.87~0.93 0.99 3.34 3.34~3.40 3.76~3.89 3.16 3.00~3.21 3.37 聚苯乙烯 （C8H8）n 有机玻璃 （C5O2H8）n聚乙烯 石蜡 MIXD （CH2）nCnH2n+2 石蜡60.8%，聚乙烯30.4% 氧化镁6.4%，二氧化钛2.4% M3 石蜡70%，氧化镁29.06%，碳酸钙0.94% 1.05 3.51 7.35 二、组织替代材料间的转换
组织替代材料的效果，决定于被测射线与模体材料的相互作用。对中高能X（γ）射线，以康普顿效应为主，当两种模体材料的电子密度相等时，则认为他们彼此等效。对水的等效厚度T水为：
T水=T模体??模体?(Z/A)模体/(Z/A)水 （1-1）
式中T水为T模体的等效水厚度（cm）；?模体为模体材料的物理密度（g?cm-3）；Z为材料的原子序数；A为材料的原子量。
例如，若材料为有机玻璃，它的分子式为，水的分子式H2O，用6C，O，H三种（C5O2H8）81n元素和原子序数和质量数代入式1-1，可得：(Z/A)有机玻璃=0.540；(Z/A)水=0.555。设有机玻璃的密度为1.18g?cm-3，则1cm厚的有机玻璃相当于1.18???0.540??=1.148cm水。 0.555??对低能量X射线，光电效应占优势，两种模体材料通过下式等效为：
T水=T模体??模体?(Z模，有效/A水，有效)3 1-2
??式中Z有效=?(ni/n0)?Zi3为模体材料的有效原子序数；ni为组织模体材料的第i种元素的
???i?电子数；n0为模体材料的总电子数。对水，Z有效=[(2/10)?1+(8/10)?8]?7.42；对有机玻璃，Z有效=[(30/54)?31.18?(6.48/7.42)?1/3331/331cm厚的有机玻璃相当于6+(8/54)?31+(16/54)?31/3?8]；则6.48水。 0.79cm对于高能X射线，电子对效应占优势，两种模体材料通过下式等效：
T水=T模体??模体?(Z模，有效/A水，有效) 1-3
式中Z有效=?(n/n)?Zi0ii，对水，Z有效=6.6；对有机玻璃，Z有效?5.85；则1cm有机玻璃相
当于1.18?(5.85/6.6)?1.05cm水。
对电子束，模体材料是通过模体中电子注量进行等效的：
T水=T模体??模体?(R0)模体/(R0)水 或 T水=T模体?Cpl 1-4
式中(R0)模体，(R0)水分别为电子束在两种材料中的连续慢化近似射程，它随电子束能量而变化，对有机玻璃和聚苯乙烯的(R0)模体/(R0)水的值分别为1.123和0.9812，Cpl为模体材料中电子射程或深度转换为水材料中的射程或深度的比例系数3，它相当于AAPM TG-25的有效密度。
三、模体
23
IAEA技术报告丛书第277号。 IAEA技术报告丛书第381号。
由组织替代材料组成的模体(phantom)是用于模拟各种射线在人体组织或器官中因散射和吸收所引起的变化，即模拟射线与人体组织或器官的相互作用的物理过程。ICRU第23号，第24号。第30号报告中对各种模体做了分类和定义：
标准模体(standardphantom) 长、宽、高分别为30cm的立方体水模，用于X(γ)射线、电子束、中子束吸收剂量的测定与比对。低能电子束，水模体的高度可以薄一些，但最低高度不能低于5cm。
均匀模体(homogeneousphantom) 用固态或干水组织替代材料加工成的片形方块，构成边长为30cm或25cm的立方体，代替标准水模体作吸收剂量和能量的常规检查（如图1-1）。
人体模体 人体模体分均匀型和不均匀型两种，均匀型是用均匀的固态组织替代材料加工而成类似于标准人体外形或组织器官外形的模体。不均匀型用人体各种组织(包括骨、肺、气腔等)相应的组织替代材料加工而成，类似标准人体外形或组织器官外形的模体。人体模体主要用于治疗过程中的剂量学研究，包括新技术的开发与验证、治疗方案的验证与测量等，不主张用它作剂量的常规校对与检查。图1-2为调强头颈模体，它使用了多种组织替代材料模拟人体的肌肉、骨、肺和气腔等。因他模拟标准人体的外形，又称假人(如图1-3)，横向分切成相同厚度(2.0~2.5cm)的薄层片，煤层中备有测量小孔，以便置放热释光测量元件。图1-4是四川大学制造的人体模型。
图1-3 人体模体
图1-4 CDP体模的断面和内部脏器结构
图1-1 有机玻璃构成的固体模体
图1-2 调强头颈模体
组织填充模体(bolus) 用组织替代材料制成的组织补偿模体，直接放在射野入射侧的患者皮