Зависимость глубины дозы излучения в лучевой терапии
Главный физический принцип основан на разной энергии пучков излучения. Важно понимать, что энергия и проникающая сила ионизирующего излучения тем больше, чем больше частота колебания фотона и меньше длина волны. Также при увеличении энергии глубина максимальной дозы увеличивается (Dmax — см. эффект накопления, который обсуждался выше).
Для низких энергий, таких как 250 кэВ, максимум дозы находится на поверхности кожи. У пучка ускорителя 4 МэВ (4 млн электрон-вольт) Dmax находится на глубине 1 см, при энергии 6 МэВ — на 1,5 см, а при 22 МэВ — на 3,5 см и т. д. Зная это, легко понять, почему излучение более высокой энергии лучше использовать для лечения глубоко расположенных опухолей таких органов, как матка или шейка матки.
Пучки высокой энергии будут избирательно защищать поверхностно расположенные ткани. Кривые максимума дозы и изодозные распределения — области, получающие сходные дозы, — для различных энергий показаны на рисунке ниже.
Эффект снижения дозы на кожу супервольтного излучения по сравнению с ортовольтным (диапазон измеряется в кэВ) объясняется физическими характеристиками радиации. Чем выше энергия, тем мощнее поступательное движение энергетического каскада по направлению основного пучка, а боковое рассеяние излучения меньше. С увеличением энергии возрастает ее проникающая способность, и фотоны, а также образовавшиеся свободные электроны проникают глубже в вещество. Поэтому доля излучения на определенной глубине по сравнению с поверхностной дозой тем больше, чем выше энергия.
Итак, преимущество энергии более 400—800 кэВ заключается в том, что фотоны с высокой энергией меньше повреждают кожу в месте проникновения; ионизация на глубине больше, чем на поверхности и меньше боковое рассеяние излучения в тканях. К тому же при высоких энергиях излучения фотоэлектрический эффект менее выражен и, следовательно, меньше поглощение радиации костной тканью.
Сравнение изодозных кривых и глубинного дозного распределения одного поля.
Каждый аппарат производит фотоны различных энергий. Заметьте, что аппараты высоких энергий подводят излучение глубже при такой же поверхностной дозе.
Обратите внимание на защиту кожи при использовании пучков 6 и 20 МэВ. Различия в боковом рассеянии: при увеличении энергии фотонов пучок «вытягивается» вглубь, боковое рассеяние уменьшается
РИП — расстояние источник-поверхность.
