临床放射物理学.ppt
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1、临床放射物理学临床放射物理学目录目录n n第一章第一章 放射源和治疗机放射源和治疗机n n第二章第二章 电离辐射的剂量测量电离辐射的剂量测量n n第三章第三章 X()线射野剂量学线射野剂量学n n第四章第四章 治疗计划的设计与执行治疗计划的设计与执行n n附录附录 治疗治疗计划系统秀治疗治疗计划系统秀第一章第一章 放射源和治疗机放射源和治疗机n n放射源种类n n照射方式n n几种放射性同位素源n n深部X线治疗机n n钴60治疗机n n医用加速器n n高LET射线第一节第一节 放射源种类放射源种类 n n放射性同位素放出的、线n nX线治疗机和各种加速器产生的X线n n各类加速器产生的电子束
2、、质子束、中子束、及其它重离子束第二节第二节 照射方式照射方式n n外照射:将放射源与病人身体保持一定距离,射线从病人体表穿透进人体内一定深度,达到治疗肿瘤的目的。n n近距离放疗(内照射):将放射源密封置于肿瘤内或肿瘤表面,如放入人体的天然腔内或组织内进行照射,即采用腔内,组织间插植及模型敷贴等方式进行治疗。第三节第三节 几种放射性同位素源几种放射性同位素源n n天然放射性元素镭-226n n铯-137n n钴-601 1、天然放射性元素镭、天然放射性元素镭-226-226n n镭的放射可分为带有正电荷的射线,带有负电荷的射线不带电荷的射线。n n镭疗主要是用其中的射线。镭的线能谱复杂,平均
3、能量为0.83MeV,半衰期为1590年。n n镭的产量有限,来源困难,防护处理复杂,易污染。2 2、铯、铯-137-137n n铯-137是人工放射性同位素n n其线能量是单能的为0662MeV,半衰期为33年。n n铯-137在组织内同镭具有相同的穿透力,是取代镭且优于镭的娇好同位素之一。3 3、钴、钴-60-60n n钴60是用天然的没有放射性的59钴在核反应堆的作用下,受热中子轰击后成为带有放射性质的60钴。n n 59Con60Con n钴60蜕变时放射出射线,其平均能量为1.25MeV。钴60治疗机结构简单操作方便,容易维修,发展很快。第四节第四节 深部深部X X线治疗机线治疗机n
4、 n概述n n类型1 1、概述、概述 n n深部X线治疗机通常是指管电压在180400千伏特之间的X线机,这种机器在结构和X射线产生的原理上与接触治疗机相同。但由于该机管电压比接触治疗机高,其产生的X线强度及穿透能力均较大,故多用于良性疾病和位于较表浅的恶性肿瘤的治疗。2 2、深部、深部X X线治疗机的几种类型线治疗机的几种类型n n可用作60钴治疗机和加速器高能X线治疗的辅助手段,补充浅层部位剂量的不足。n n固定照射型n n摆动照射型n n旋转照射型第五节第五节 钴钴6060治疗机治疗机n n概述n n组成n n优点n n缺点1 1、概述、概述n n钴60治疗机俗称钴炮“n n钴60是一种
5、人工生产的放射性核素。n n钴炮是以60钴做放射源,用射线杀伤癌细胞,对肿瘤实施治疗的装置。2 2、钴、钴6060治疗机组成治疗机组成 n n一个密封的放射源;n n一个源容器及防护机头;n n具有开关的遮线器装置;n n具有定向限束的限光筒,n n支持机头的机械系统及其附属的设备n n一个操纵台构成3 3、6060钴治疗机优点钴治疗机优点n n射线穿透力强即可治疗相当深度的肿瘤。n n保护皮肤钴60射线在表皮剂量相对较小。n n骨和软组织有同等的吸收剂量n n旁向散射小保护周边外的正常组织。n n经济、可靠,结构简单、维修方便。4 4、钴、钴6060治疗机缺点治疗机缺点n n钴60能量单一,
6、钴60深度剂量偏低,n n钴60半衰期短,需定期换源。n n钴60属放射线核素,不断有射线释放,防护复杂,工作人员受量大。n n钴60存在半影问题,使野外的正常组织受一定的剂量影响。第六节第六节 医用加速器医用加速器n n概述n n电子感应加速器n n电子直线加速器n n电子回旋加速器1 1、概述、概述n n五十年代初期开始应用于临床。n n加速器是人工利用电场和磁场的作用力,把带电粒子加速到高能的一种装置或设备。n n加速器既可产生高能电子束,又可产生高能X线和快中子,其能量范围在450MeV之内。2 2、电子感应加速器、电子感应加速器n n优点n n技术上比较简单,制造成本低,n n容易做
7、到25兆电子伏特这样的高能量n n产生的电子线输出量足够大,能量可调范围较宽。n n缺点n nX线输出量比较低,照射野小,体积大。3 3、电子直线加速器、电子直线加速器 n n优点n n优点是克服了电子感应加速器的缺点。n n对电子线和X线均有足够高的输出量,从而有潜力扩大照射野,并可采用偏转系统做等中心治疗。n n缺点n n结构复杂、成本较贵、维修要求高。4 4、电子回旋加速器、电子回旋加速器 n n既有电子感应加速器的经济性,n n又具有直线加速器的高输出量特点,n n其电子线和X线的能量在医疗上使用皆很理想。n n总之它结构简单,体积小,成本低,是直线加速器的发展方向。第七节第七节 高高
8、LETLET射线射线n n物理特性n n生物特性n n缺点n n高LET射线1 1、物理特性、物理特性n n高LET射线在物体内射程末端形成布雷格(Bragg)峰高剂量区,在这个峰区后面剂量急剧下降。n n如选择不同能量的粒子束综合使用,则可将峰区宽度按肿瘤大小调整。这样可使肿瘤区得到充分的剂量,而正常组织所受的剂量可大为减少。2 2、生物特性、生物特性n n高LET射线对生物的效应不依赖于组织的氧含量。n n对于分裂周期处于静止状态的肿瘤细胞,同样起到破坏作用。3 3、高、高LETLET射线的缺点射线的缺点n n高LET射线设备庞大,结构复杂。n n能量控制困难。n n造价昂贵。4 4、高、
9、高LETLET射线射线n n中子n n负介子n n重离子第二章第二章 电离辐射的剂量测量电离辐射的剂量测量n n辐射量和单位n n光子与物质的相互作用n n带电粒子与物质的相互作用n n中子与物质的相互作用n n吸收剂量的测量n n射线质的测定第一节第一节 辐射量和单位辐射量和单位n n照射量(ExposureDose)n n吸收量(Asorbeddose)n n放射强度(Radioactivity)n n剂量率(Doserate)n n放射性能量(Energyofradiation)1 1、照射量(、照射量(Exposure DoseExposure Dose)n n照射量是dQ/dm,其中
10、的值是在质量为的空气中,由光子释放的全部电子(负电子和正电子)在空气中完全被阻止时,在空气中产生一种符号的离子总电荷的绝对值。n n曝射量的剂量单位是伦(R)。2 2、吸收量(、吸收量(Asorbed doseAsorbed dose)n n电离辐射给予单位质量的平均能量。n n吸收剂量单位是拉德(rad).1dar为1g受照射物质吸收100尔格的辐射能量。即1rad100尔格g0.01kg。n n现在吸收剂量单位改为Gy,是ICRU规定的,1Gy100rad。3 3、放射强度(、放射强度(RadioactivityRadioactivity)n n放射强度又称为放射活度。n n是指单位时间内
11、放射物质锐变(衰变)的多少,不表示具体剂量。n n放射活度单位为贝克勒尔(Becquerel)符号Bq,表示每秒钟有一个原子蜕变。4 4、剂量率(、剂量率(DoserateDoserate)n n距放射源某一距离处,单位时间的剂量n n以Gy/min为单位。5 5、放射性能量、放射性能量n n指电离辐射贯穿物质的能力.n n能量单位为MeV。n n2MeV以下X线勉强用管电压表示贯穿物质的能力,但这类射线的能谱是连续的,通常是用半价层(HVL)来表示平均能量。第二节第二节 光子与物质的作用光子与物质的作用n n光电效应(photoelectriceffect)n n康普顿效应(Comptone
12、ffect)n n电子对产生(electronpairproduction)1 1、光电效应、光电效应n n光子与介质的原子相互作用时,整个光子被原子吸收,其所有能量交给原子中的一个电子。该电子获得能量后就离开原子而被发射出来,称为光电子。光电子能继续与介质作用。2 2、康普顿效应、康普顿效应n n光子只将部分能量传递给原子中最外层电子,使该电子脱离核的束缚从原子中逸出。光子本身改变运动方向。被发射出的电子称康普顿电子,能继续与介质发生相互作用。3 3、电子对产生、电子对产生n n能量大于1.02MeV的光子在物质中通过时,可与原子核碰撞,转变成一个电子和一个正电子,从原子中发射出来。被发射出
13、的电子和正电子还能继续与介质发生相互作用。第三节第三节 带电粒子与物质的作用带电粒子与物质的作用n n电离(ionization)n n激发(excitation)n n散射(scattering)n n轫致辐射(bremsstrahlung)n n吸收(absorption)1 1、电离(、电离(ionizationionization)n n带电粒子在从吸收物质原子旁掠过时,由于它们与壳层电子之间发生静电库仑作用,壳层电子便获得能量。如果壳层电子获得的能量足够大,它便能够克服原子核的束缚而脱离出来成为自由电子。2 2、激发(、激发(excitationexcitation)n n带电粒子给
14、予壳层电子的能量较小,还不足以使它脱离原子的束缚而成为自由电子,但是却由能量较低的轨道跃迁到较高的轨道上去,这个现象称为原子的激发。n n处于激发态的原子是不稳定的,它要自发地跳回到原来的基态。3 3、散射(、散射(scatteringscattering)n n散射是带电粒子与被通过的介质的原子核发生相互作用的结果。n n在这种作用下,带电粒子只改变运动方向,不改变能量。n n方向改变的大小与带电粒子的质量有关。4 4、轫致辐射、轫致辐射(bremsstrahlungbremsstrahlung)n n带电粒子与被通过的介质原子核相互作用,带电粒子突然减速,一部分动能转变为电磁辐射释放出来。
15、n n这种作用随粒子的能量增加而增大。n n与粒子的质量平方成反比。n n与介质的原子序数Z的平方成正比。5 5、吸收(、吸收(absorptionabsorption)n n带电粒子在介质中通过,由于与介质相互作用耗尽了能量而最终停止下来,这种现象称为被介质吸收。第四节第四节 中子与物质的相互作用中子与物质的相互作用n n弹性散射(elasticscattering)n n非弹性散射(inelasticscattering)n n中子俘获(neutroncapture)1 1、弹性散射、弹性散射(elastic scatteringelastic scattering)n n弹性散射是中子通
16、过物质时损失能量的重要方式。n n原子核从中子动能中得到一部分能量而形成反冲核,中子则失去部分动能且偏离原方向。反冲核越轻、反冲角越大、反冲核得到的能量越多。n n反冲核动能和入射中子能量成正比。2 2、非弹性散射、非弹性散射(inelastic scatteringinelastic scatteringinelastic scatteringinelastic scattering)n n入射中子与原子核作用形成复合核,复合核放出中子后如处在激发态,则会立即会放出射线而回到基态。n n入射中子的能量必须大于原子核的最低激发能,非弹性散射才可能发生。3 3、中子俘获、中子俘获(neutron
17、 captureneutron capture)n n慢中子或热中子与物质作用时,很容易被原子核俘获而产生核反应。n n核反应的产物可能是稳定核素,也可能是放射性核素,同时还释放出光子和其它粒子。n n感生放射性核素和感生放射性。第五节第五节 吸收剂量的测量吸收剂量的测量n n概述n n水模体中吸收剂量的测定n n空气中测量照射量并转换为水模体中吸收剂量的方法n n吸收剂量的定期测量1 1、概述、概述n n用带有空腔电离室照射量仪表测定光子束、电子束的吸收剂量分两个步骤进行n n将空腔电离室在射线或Co60射线下校准,目的是校对照射量仪表的刻度;n n将校准过的照射量仪表的电离室放到介质中测定
18、吸收剂量,这时仪表的测量值是以伦琴。然后通过仪表读数校准因子和吸收剂量转换因子,计算吸收剂量。2 2、水模体中吸收剂量的测定、水模体中吸收剂量的测定 n n测量条件n n测量方法n n空气中测量照射量并转换为水模体中吸收剂量的方法n n吸收剂量的定期测量A A、测量条件、测量条件n n照射量仪表n n水模体n n其它必备用具a a、照射量仪表、照射量仪表 1 1 n n照射量仪表必须每年经计量部门标准实验室校准一次。使用仪表前应检查仪表的稳定性或调节仪器的灵敏度;然后检查仪表的漏电、零点漂移等,使其对测量值的影响在以内。n n电离室体积小于立方厘米,外径小于厘米,电离室能量响应在范围内。a a
19、、照射量仪表、照射量仪表 2 2n n有效测量点:对、射线建议将电离室的几何中心定为有效测量点;对电子束建议将电离室有效测量点定为从几何中心向射线源方向移电离室内半径。n n备有足够长电缆并加电离室防水套。n n根据实际情况选择合适的测量量程b b、水模体、水模体n n水模体壁用有机玻璃或聚苯乙烯制作。n n使用中要求在最大照射野边缘外至少有厘米的富裕,一般为厘米。n n如果备有电离室插孔,孔与电离室要密合,不能有空隙。c c、其它必备用具、其它必备用具n n计时器n n温度计n n气压计n n电离室支架n n测距尺B B、测量方法、测量方法n n校准点吸收剂量的测定n n校准点处吸收剂量的计
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- 临床 放射 物理学
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