放射物理学

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1、放射物理学戴晓波第一节学习放射物理学的重要性1、放射治疗的基本原理(1 )、利用放射线治疗肿瘤，基于放射线的穿透性及电离生物效应等物理特性。(2 )、基于肿瘤组织与正常组织之间的放射敏感性的微4遂异。(3 )、基于不同的放时源，放射范氤 放时剂的可控制性。2、放射治疗的目的要求：尽可能地杀灭肿瘤组织，尽可能地保护正常组织3、放射治疗医生的基本要求(1)、具备射线的物理知识，熟悉各种放疗设备的基本结构、性能。(2 )、熟悉各种射线的特点、特性及其应用，在做放射治疗时正确选择放射源和治疗方式(3)熟悉临床剂学，了解剂计算，使肿瘤得到最大最均匀的照射，正常组织受到最低 的照射。第一节放射源的种类及照

2、射方式一、放射源的种类:1、Y、B射线放射性同位素。2、普通X射线(KV级)一X线治疗机。高X射线(MV级)一加速器。3、电子束、质子束、中子束、负介子束重粒子束一一加速器。X线与丫线，本质上都是属电磁辐射、而B线、电子束、质子束等属于粒子辐射。二放疗的基本照射方式1、体外照射（外照射）：又称体外远距离照射（teletherapy）:放射源位于体外一定距 离（80-100厘米），集中照射人体某一部也2、体内照射（包括组织间放疗和腔内放疗）：又称近距离治疗（Brachytherapy），指将 放射源密封直接放入被治疗的组织内（组织间放疗）或放入人体的天然体腔内（腔内放疗）进 行照射。放射源与被治

3、疗的部位距8在 5cm以内，故称近距离。第三节射线的产生及放射治疗机一、X射线的产生及治疗机（-X X线的产生X线是具有很高能量的光子束，它是由高速运动的电子突然受到靶物质的阻滞而产生。KV级（千伏级）X线VX线机MV级佻伏级）X线医用加速器（二X X线的特性1、X线的平均能量（光子强度最大处）约等于最高能量的1/4-1/3, X线机 及加速器上所标称的能量是其产生X线的最高能量。2、X线适宜放射治疗的能量范围为0.2 - 7MeV（平均能量），相当于最高能量1-22MV范围标识特征谱光子相对强度连续谱200KeVXlOOKeV 0KfiV 655 X5010。，15。20。光子能量图2-3-

4、3 X线的能谱图A】* 各种能量X线在骨情、肌肉，脂防中的相对瞰收相对质量吸收系数三）、普通乂线与高能X线的比较普通X线高能乂线1、穿透性弱，深部剂量低，只适用强，深部剂量高，适用于于浅部肿瘤治疗深部肿瘤治疗2、皮肤反应最大剂量吸收在皮肤表最大剂吸收在皮下一定面，皮肤反应重深度(随能量增加深度增加)，皮肤反应轻3、组织吸收4、旁向散射以光电效应为主，不同组以康普顿效应为主，骨、织之间吸收剂量差别很软组织有同等的吸收剂大，骨组织损伤大.，骨的损伤小旁向散射大，射野边缘以旁向散射小，次级射线主外正常组织受高，全身要向前，全身反应小反应较大四乂线治疗机 主要指利用400KV以下X线治疗肿瘤的装置。由

5、于其产生的X线能量低，易于散射，剂量分布差等缺点，已很少用。五医用电子直线加速器除打靶产生高能X线(MV)外，还能直接引出高能电子束，其能范围450MeVN单能X线加速器单能乂线+电子线加速器双能乂线+电子线加速器三能乂线+电子线加速器二Y线的产生及钻60治疗机1、丫线的产生及其特性(1)产生：丫线是由放射性同位素产生的，具有不同的能量和半衰期.临床上常见的线 同位素有镭-226( Ra226)、钻-60 ( Co60)、铯-137 (Cs137)、铱-192(Ir192)等。最常用的是Co60Y线，其次为Ir192 y线。2人几种常见y线同位素源及其特性同位素能量MeV半衰期应用缺点镭-22

6、6平均0.831590 年70年代以前作能谱复杂近距离治疗半衰期长环境污染钻-601.17 1.33平均1.255.24 年远距离治疗及半影问题高剂量率后装换源问题近距离治疗铯-1370.66233年中、低剂量率后化学提纯难敖装近距离治疗射比度不高铱-1920.3674天高剂率后装近距离治疗换源问题2钻-60远距离治疗机：是利用放射性同位素钻-60发射出的射线治疗肿瘤的装置。其产生的线平均能量1.25MV相当于4MV左右加速器产生的X线。3、钻-60治疗机的半影问题半影的定义：射野边缘剂量随离开中心轴距离增加而急剧变化的范围，用P90-10%或P80-20%表示.有下列三种原因造成钻-60治疗

7、机有半影（图2-1-9）散射举影剂呆分布/几何半影剂垦分布穿射半影剂信分布图2-3-7三类半影的产生及制景分布三、医用加速器与360治疗机的比较医用加速器Co60治疗机1、产生的射线X线、电子线，多档Y射线（1.25MV），单能2、源的特点 不需换源,不加高压无射需定期换源，随时有射线线产生防护好.产生，防护困难。3、半影半影小，射野剂分布均半影大，均匀性和对称性匀，对称性好差.4、剂率剂量率高，束流稳定，剂不断衰减，剂量率不稳定计算准确，治疗时间短剂量计算准确性低，治疗时间延长5、结构与费用结构复杂，维修复杂费用结构简单，维修方便，费昂贵用低，经济适用四、高能电子束电子束是带电粒子，由加速器

8、产生。具有以下临床剂量学特点： 在组织中具有一定的射程，射程深度与电子能呈正比，从加速器中引出的电子能量可以调节，可以根据病变的不同深度选择合适的电子能量作治疗。电子线的能量：E=3xd（肿瘤深+23MeV。 剂量曲线：从表面到一定深度，剂量分布均匀，达到一定深度后，剂量迅速下降，可保护病变后面的正常组织。 不同组织如骨肌肉脂肪对电子束的吸收差别不显著，但对组织中气腔应进行剂量效正。 单野照射治疗表浅及偏心部位的肿瘤。百分深度髭%)72 MV 3C 线4S讥户束A、/。钻了线024681。撰 m 161H X。 22 水深（厘米,图2-4-心a 高能电f束中心轴深度量曲线五、高线性能传递射线（

9、简称高LET射线）线性能量传递（LET）:是致电离粒子在组织中沿次级粒子径迹上单位长度的能转换。普通X射线，钻-60y线，加速器的X射线，电子束，其特点是LET值较小（一般 lOOKeV/闵故称之为低LET射线，这类射线的生物效应大小对细胞的含02情况及细胞的生长周期依赖较大，即：对乏02细胞和GO期细胞作用小。尸 s* 舞 R 察薄w。839ialwaiw 、鼻案奇*孚 3ttnAsmm0、0&SISS、s iss&ss SSNi4, fflwli3B9ss!W3I, fiasss0s富(absorbed doseb)：知 HUmA副丑腰sIK3ils。EMS%渔 、0ssss、应邕sli

10、曲售allsalol音 w-sssitf dm3膏3喜腰 dE 郭 IU dm n a -Dnddm -胃-H5au、kg)4lfta*saKGy)。 IGynekg、II，XSS1S9SNS( 1ml$lM(PDD)尸 s, - 93iH ilslM ?- SIEmx o n Dd。NcvsnH冷蚩苗丑富h-ioasIIHmH。PDDnDdDdoxlo泉2、百分深度剂的临床应用：肿瘤量=处方xPDD (DT=DmxPDD)（二）、等剂量曲线我们将射野内百分深度剂量相同的点连结起来，即成为等剂量曲线。（图2-2-8）阕2-1-10 等剂单分布第五节治疗计划设计原理及照射技术 一、治疗计划设计中

11、的几个概念1,BE（target volume）包括瘤体本身及周围潜在受侵犯组织以及临床估计可能转移的范暇EB: S 如S景胃、KkEasMS si- .MISiss、MISSKSSSRi 吊 点*卷ss宗、ssss N. SS8S J-Esis IEiss ,lI .MS&SSMistt&w、ss ,、IDE,s- 8 earnIX e9SI0Msimwili&3 - f ESWH d M+Cs耍区美sslnn*尊费fc骨胃肖m+cs区fi 膜。区fc煎frs&K。s区ssmws备 os: SEaM ps.spgD 凶eR吊。区sZEsfc煎 s、utemiffisissltts - Es_

12、o J 。区墨nnBJ蕾ffi、1、sss、SSESSS* -摩.HLOO2-4-13 理想剂量学曲线、aamstts野的斟相对剂量射野间距厘米）图2-4-55 对野照射间距25厘米）各种能量X线形成的剂量分布02461012 1416 18 20人体厚度（厘米）图2-4-14 a 四种不同射线（对野照射）的剂量曲线3、横断面的等剂量分布图指线阕2-4-14 b 放疗中剂量:学原则说明图6-1-18 食管癌胸中段如钻三野照射（气管剑突水平）剂量分布前野宽6厘米 后野宽5厘米 后野内绿距脊柱中线5&厘米脊髓量最高50%照射剂量分布前野宽：6厘米 后野宽5厘米 后野内绿距脊柱中线67原来脊髓量最高

13、55%三、治疗计划设计步骤体模阶段计划设计计划确认计划执行确定1肿瘤位置和范靶区及正常组织确认计划，检查治疗机物理、几国，重要器官，周围范围及剂，选择计划，以适应机何参数设置，射组织相互关系，人体治疗设备，能量，器和病人要求，野和处方设轮廓图（治疗断面射野（入射角，剂作出体表标记。定，图）比，楔形板，组治疗摆位，体位织补偿）最佳方案固定，挡野装置CT/MRITPS邮机钻-60机直线加速器放疗医生放疗医生放疗医生技术员物理师物理师物理师技术员放疗医生第六节放疗新技术简介一、立体定向放射治疗（俗称加、丫刀）1、概念：立体定向放射治疗采取立体定向、等中心技术，通过三维空间把放射线聚集、投照到病灶，实施多次小剂照射，使其病灶区域受量很高，而周围正常组织受 量很低。如为单次大剂量照射，则又称为立体定向放射外科根据其使用的射线不可线 或X线）故称为丫刀瞅刀。犹如外科手术刀切除病灶一样。2、剂量学特点：、. Misuess n-、着Rx wZIA，ZII$SI胃 Nsft、m 药最暮最*馨RSL s J(Ad5eo-se PSB3POE aMUSUDfcw置ffiB,lI减少正常组织受，减少放疗并发症，提高生存质量。图2-1-1 电子非弹性散射示意图图2-1-3康普顿效应原理