【放射物理基础知识】照射量、比释动能、吸收剂量
2020/3/29 11:02:17 放疗医生

    

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     照射量、比释动能、吸收剂量是放射治疗和放射防护中度量电离辐射的基本辐射量，它们之间有着内在的联系和各自的详细定义，在日常工作当中，务必要对这三个辐射量有一个清楚地认识和理解。

    

    

     NO.1

     照射量

     照射量X是指X(?)辐射在质量为dm的空气中释放的全部次级电子完全被空气阻止时，在空气中形成的同一种符号的离子总电荷的绝对值(不包括因吸收次级电子发射的轫致辐射而产生的电离)dQ与dm的比值。 X=dQ/dmX的单位为C/kg，未定义专用名。曾用单位为伦琴(R)，1R=2.58x10-4C/kg-1。照射量是用来衡量X(?)辐射致空气电离程度的一个量，不能用于其他类型辐射(如中子或电子束等)和其他物质(如组织等)。根据照射量的定义，dQ中不包括次级电子发生轫致辐射被吸收后产生的电离。这点在X(?)射线能量较高时会有明显意义。在实际测量中，为使用方便，照射量可不只限于空气介质，如常提到的在其他介质如水介质中的照射量。对此可以理解为，在水介质中某点处一小体积单元，以空气替代后测得的照射量。简而言之，水中某点的照射量。

    

     NO.2

     比释动能

     比释动能(kerma)符号为K，是指不带电电离粒子,在质量为dm的某种物质中释放出来的全部带电粒子的初始动能总和dE除以dm.写成公式为： K=dE/dmK的单位为J/kg-1，SI单位为戈瑞(Gy)，暂可使用的非法定计量单位还有拉德(rad)。根据定义，比释动能适用于X和γ射线以及中子等不带电致电离粒子。当定义的物质为空气时,即为空气比释动能。

     比释动能表示某种物质中体积元的辐射量。物质中各点位置应有各自的比释动能值，因此，给出比释动能值时应指明相应的位置。

    

     NO.3

     吸收剂量

     吸收剂量是指电离辐射给予单位质量物质的能量。严格的定义是电离辐射给予质量为dm的物质的平均授予能量dE被dm除所得的商，用D表示。

     D=dE/dm

     D的单位为J/kg-1， SI单位是戈瑞(Gy)，曾用单位是拉德(rad)，1Gy=1J/kg-1=100rad。

     吸收剂量是度量单位质量受照物质吸收辐射能量多少的一个量，它在辐射效应的研究中是极为重要的。因为辐射作用于物质引起的效应主要决定于该物质所吸收的辐射能量。

     吸收剂量适用于任何类型和任何能量的电离辐射，以及适用于受到照射的任何物质，由于在同样照射条件下，不同物质吸收辐射能量的本领不一样，所以在论及吸收剂量时，应该明确辐射类型、介质种类和特定位置。

    

     NO.4

     关联和区别

     一、X(?)光子在介质中发生的能量转移和吸收

     如图所示，光子进入介质，经与介质相互作用损失能量，可分为两步：第一步：入射光子将其部分或全部能量转移给介质而释放出次级电子；第二步：获得光子转移能量的大部分次级电子再与介质原子中的电子作用，以使原子电离或激发的形式损失能量，即被介质所吸收，而少数次级电子与介质原子的原子核作用，发生轫致辐射产生X射线。

     二、电子平衡

     利用比释动能来计算吸收剂量必须附加电子平衡条件。电子平衡(或带电粒子平衡)是辐射计量学的一个重要概念。如图所示，设体积为V的介质受到X(?)射线的照射，通过相互作用，X(?)光子在其中释放出次级电子。由于次级电子具有一定的射程，X(?)光子在其中O点附件的小体积△v内交给次级电子的能量，因次级电子a逃逸小体积△v而不能全部被△v吸收，同时在小体积△v外产生的次级电子b也可能把部分能量带入△v内，如果所有离开△v的次级电子带走的能量，恰好等于进入△v的次级电子带入的能量，则在O点处存在“电子平衡”。要达成电子平衡，客观上要求满足两个条件：(1)小体积△v周围的辐射场必须是均匀的，这要求小体积周围的辐射强度和能谱不变，而且周围介质是均匀介质；(2)小体积△v在各个方向离介质边界的距离d要足够大，至少要大于次级电子在介质中的最大射程Rmax。而要满足上述条件，严格意义讲，是难以实现的，在实践中，只能作适当的近似处理。

     三、照射量和比释动能根据照射量的定义，在电子平衡条件下，且X(?)光子辐射的能量低于1.25MeV(钴60射线)以下时，由于次级电子发生轫致辐射的份额g很低，约为0.003，如忽略不计，则照射量和比释动能有如下等式关系：K=X·(W/e)其中(W/e)=33.97J/C四、照射量和吸收剂量同理，当满足电子平衡时，在空气介质中，可得到照射量和吸收剂量数值上的关系为：Da=X · (W/e)式中角标a表示空气介质。如取(W/e)=33.97J/C则有：

     Da(J/kg)=X(R)·2.58×10^-4C/kg·33.97(J/C)

     Da(cGy)=X(R)·2.58×10^-4C/kg·33.97(J/C)×100 =0.876(cGy/R)·X(R)

     由以上关系式可计算出，当满足电子平衡条件时，空气中照射量转换为吸收剂量的系数为0.876，由此可进一步对电离室进行修正后计算出吸收剂量校准的转换因子。

     五、吸收剂量和比释动能当满足电子平衡时条件，并且又次级电子产生的轫致辐射可以忽略时，吸收剂量和比释动能在数值上相等。当不能满足上述条件时，数值上要引入一个电子平衡系数qe，它表示X(γ)光子辐射在某一小体积单位内沉积的能量Edep与 X(γ)光子辐射在同体积单元内电离过程中释放出的能量Ecol之比，即qe=Edep/Ecol。

     吸收剂量和比释动能随介质深度变化如下图所示。

    

    

    

     来源：放疗实践

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