放射剂量学简介

2）空气电离性的物理效应
I=e ·N0 ·ε/ω e 电子电荷，1.6×10-19库仑 N0 单位时间内进入电离室的辐射粒子数 ε 电离辐射在某种气体中损失的能量 ω 该种气体的平均电离能
第三节 照射野剂量学
在放射治疗中，患者所接受的辐射剂量，一般不能 在患者的体内直接测量，通常是在人体组织替代材 料。如水模体中，对各种类型的外照射治疗机进行 剂量校准，剂量分布测定等，并将水模体中的吸收 剂量转换为患者所接受的剂量。为此需要利用和发 展外照射照射野剂量学系统。以下将简要介绍照射 野剂量分布的描述和X(γ)射线及高能电子束剂量分 布的特点。
一、照射野及照射野剂量分布的描述
射线束(beam) 从放射源出发沿着光子或电子 等辐射粒子传输方向，其横截面的空间 范围 称为射线束。
射线束中心轴(beam axis) 定义为射线束的 对称轴，并与由光阑所确定的射线束中心， 准直器的旋转轴和放射源的中心同轴。
名词定义
照射野(fleld) 由准直器确定射线束的边界， 并垂直于射线束中心轴的射线束平面称为照 射野。照射野的大小一般有两种定义方法。 一是几何学照射野，即放射源的前表面经准 直器在模体表面的投影；再一为物理学照射 野，这是剂量学概念，即以射线束中心轴剂 量为100％，照射野相对两边50％等剂量线 之间的距离，为照射野的大小。
放射治疗的物理基础
放射性射线的穿透性
放射性射线的电离性
放射性射线的穿透性
放射性射线的穿透性就是指射线与物质相互 作用时能穿透到物质内一定深度。射线的穿 透深度，穿透曲线的形状与射线的种类，射 线的能量及被穿透物质的性质有关。
放射性射线的电离性
放射性射线能使受照物质的分子，原子电离。 故称作为“致电离辐射射线”，这是放射性 射线的重要物理性质，构成了放射治疗的物 理基础。
高LET：次级电子多、密。如中子、α粒子、 负π介子等。
放射物理的基本物理量及单位
1.照射量（χ） 1）照射量定义：照射量是指X线或γ线的光子
在单位质量空气中释放出来的所有次级电子， 当它们完全被空气阻止时，在空气中所形成 的任何一种符号离子的总电荷量的绝对值。
Χ=dQ/dm
2）照射量的单位 国际制单位：库仑 千克-1（C.Kg-1） 暂时沿用的专用单位：伦琴（R） 1R=2.58x10-4 C.Kg-1 1R=103mR=106μR
(五)散射空气比(scatter air ratio，SAR)和散 射最大剂量比(scatter maximum ratio，SMR) 应用散射空气比和散射最大剂量比是为了计 算模体中的散射线的剂量。分别计算原射线 和散射线的剂量在不规则形状照射野的剂量 学中具有特别意义。
散射空气比定义为水模体中某一深度的散射 线剂量，与空间同一点空气中吸收剂量的比 值。因模体中某一点的散射线剂量影等于该 点的总剂量减去原射线剂量。用实验方法可 以测量得到照射野中某一位置原射线剂量， 这一照射野定义为零野。则某一照射野的散 射空气比可以用该照射野的组织空气比与零 野的组织空气比计算得出。
(二)百分深度剂量(percentage depth dose， PDD) 百分深度剂量是最常用的照射野剂量 学参数之一，定义为水模体中以百分数表示 的，射线束中心轴某一深度处的吸收剂量， 与参考深度的吸收剂量的比值。
(三)组织空气比(tissue air ratio，TAR) 组织空气比是
2.照射量率 1).照射量率定义：照射量率是单位时间内照射
量的增量
χ=dX/dt 2).照射量率的单位 国际制单位：库仑 千克-1秒-1（C.Kg-1S-1） 暂时沿用的专用单位：伦琴秒-1（RS-1）
3.吸收 剂量（D） 1）.吸收剂量定义：吸收剂量是任何电离辐射与
质量为dm的物质的平均能量dε除以dm所得的 商
名词定义
源皮距(SSD) 从放射源前表面沿射线束中心 轴到受照物体表面的距离。
源轴距(SAD) 从放射源前表面沿射线束中心 轴到等中心的距离。
参考点(reference point) 模体中沿射线束中 心轴深度剂量确定为100％的位置。对于势能 低于400kV的X射线，该点定义为模体表面， 高能X()射线，定义为最大剂量点位置。
临床采用的射线类型及治疗设备
射线分类：
光子射线→不带电

⑴低能X线： 深部X线治疗机

⑵高能X线： 直线加速治疗机

⑶γ射线： ６０Co治疗机
非光子射线（粒子） 1) 电子线（β）：加速器治疗机产生 2) 中子治疗机（原子裂变） 3) 负Л介子： 4) α粒子 5) 质子、重离子He、C、O
γ射线是放射性同位素的原子核释放出来的，γ 射线和X射线在组织中被吸收，其作用方式是 通过与外周电子发生相互作用并使外周轨道电 子发生移动。
在放射肿瘤学中常用的能量范围内，常常以康 普顿效应的方式被吸收。
中子线
回旋加速器常能产生。对于快中子的深度— 剂量特性（7～14MeV）类似于钴60。中子 是高LET射线，但是中子是不带电粒子，在 组织，水或其他介质中以指数方式衰减，不 具有其他高LET射线的物理特点。快中子治 疗的优点主要在生物学方面。快中子OER值 低，约1.5～1.6，相对生物效应不仅随着能 量变化，而且随着介质深度和分次照射而变 化，比较复杂，应用时要做实际测量。
加拿大物理学家Johns于20世纪50年代初提出的，目的 是解决钴-60和中低能量等光子射线束旋转治疗的剂量 计算。组织空气比定义为水模体中射线束中心轴某一深 度的吸收剂量，与空气中距放射源相同距离处，在一刚 好建立电子平衡的模体材料中吸收剂量的比值。
(四)组织模体比(tissue phantom ratio，TPR)和 组织最大剂量比(tissue maximum ratio，TMR) 对于高能量光子，不依赖于源皮距离变化而改变 的剂量学参数是组织模体比，定义为水模体中， 射线束中心轴某一深度的吸收剂量，与距放射源 相同距离的同一位置，校准深度处吸收剂量的比 值。
治疗设备
１、X线治疗机 特点：优点（１）、产生低能X线，穿透能力
弱（２）、适于治疗浅表病灶 缺点（３）、骨组织中吸收增多
（４）、产生皮肤高剂量区域
Co -６０治疗机
特点：（１）、产生γ射线，穿透能力高于深 部X线

（２）、最高剂量在皮下０.5厘米，产
生皮肤减免作用

（３）、骨组织吸收明显低

集中在原发肿瘤区和局部侵犯区。
临床剂量学要求：剂量准确；治疗区域内剂 量分布均匀；尽力提高肿瘤区剂量；降低正 常组织剂量；保护重要器官（如脊髓等）。
常用的放射性射线的种类
（1）射线发生器产生的：
电子线 （ e ） X线(x) 中子射线(n) 质 子射线(p) 重离子射线 负π介子射线(π-)
（2）放射性同位素产生的：
于浅表疾病（包括肿瘤），主要近距离放射 1913年 Coolidge发明千伏X线球管。当时仅用
于诊断摄片。 1922年 产生了千伏X线治疗机，由此，开始了
深部疾病的放疗，但治疗结果不能重复 同年的巴黎国际放射会议，Coutard和Hautant
报导了放射治疗喉癌获得成功
放射治疗发展史
– 1934年 Coutard创造了长疗程多次分割 照射的放疗方法一直至今沿用
名词定义
校准点(calibration point) 国家技术监督部门 颁布的剂量学规程所规定的放射治疗机剂量 校准的测量点。
射线质(beam quality) 用于表示射线束在水 模体中穿射本领的术语，该质是带电和非带 电粒子能量的函数。
剂量学参数
(一)平方反比定律(inverse square law，ISL) 平方反比定律是放射源在空气中放射性强度 (可表示为照射量率和吸收剂量率)随距离变化 的基本规律。
D= dε/dm 2）.吸收剂量的单位： 国际单位制单位：焦耳 千克-1（J Kg-1) 专名：戈瑞（Gy)
1Gy=100cGy
5.吸收剂量与照射量的关系： 吸收剂量（D）和照射量（X）是两个概念完 全不同的辐射量，但在两个量之间，在相同 的条件下又存在下述关系：
D=f.X f--照射量—吸收剂量转换系数
肿瘤，结合其它射线使剂量分布均匀等
4、感应加速器：电子回旋加速 5、中子加速器：由中子直线加速 6、其它放射治疗机:质子加速器等
放射治疗辅助设备
1. CT：分为诊断性和治疗性二种使用价值 2. 模拟机：模拟治疗机下的X透视机 主要目的： ⑴.定出射野部位、设野、布置其大小，然后反
（４）、适于治疗深部肿瘤
缺点（５）、半衰期5.26年，需要换源
（６）、半影较大
直线加速器
原理：电子在加速管内直线运行，不断加速，使得能量不 断加大，当电子速度加大到一定程度后 -→与金属板碰 撞（如金）→产生高能X线直接引出→电子束
特点： （１）产生高能X线，穿透能力强于６０Co （２）最高剂量在皮下某一深度 （３）表面量（如皮肤量）低 （４）半影小 （５）适于治疗大部分肿瘤，尤其是深部肿瘤 （6）电子线特性，使其产生特殊用法，如治疗偏心的浅表
映于体表 ⑵.摄片以核对用，及后装治疗中计算机的剂量
优化
3. TPS（治疗计划系统）：
CT片上画出肿瘤范围--→将图象输入电脑-→医生要求达到的剂量分布方案及布野设计-→优化出最佳布野方案剂量分布，各照射野 所给以的剂量比例--→打印和绘图机--→治疗 病人
第二节
放射物理学基础
原则：最佳的临床治疗要求使放射线的焦点
重粒子辐射
质子在物理上有一个Bragg峰，根据能量变化 Bragg峰位置可发生改变。
是 高 LET （ 线 性 能 量 传 递 Linear Energy Transfer ）电离性辐射
低LET：由于次级电子少、稀。虽然有些高能 X线穿透力强，但能量传递水平很低。包括低 能X线光子束，高能X线，电子线等。
– 30年代 产生更高能量的X线 – 50年代产生60Co治疗机 – 70年代产生直线加速器肿瘤无选择性 作用，而对肿瘤周围的健康组织却有损害。 提高肿瘤治愈率就使要减轻正常健康组织的 损伤，同时要增加肿瘤杀死的效应。为此掌 握电离辐射产生和吸收的物理基础，掌握放 射生物效应，以及了解肿瘤生长和正常组织 的愈合，对于从事肿瘤治疗工作者来说是更 为重要。
测量单位
放射活性元素是表达为每秒蜕变的数量。放射活性 单位过去是居里（Ci），相等于3.7×1010每秒蜕变 数 （ 很 粗 等 于 1G 镭 的 活 性 ） 。 代 替 Ci 的 SI 单 位 是 Becquere （ Bq ） ， 确 定 为 每 秒 1 次 蜕 变 。 1 个 Ci （居里）等于3.7×1010 Bq。 放射防护单位集合了物理吸收剂量（Gy）和有关放 射生物作用的限制因素（Q）。雷拇rem（rad×Q） 已经被Sievert（Sv）所代替；1Sv等于100rem。
1）电离性的生物效应
I）间接效应
间接效应就是指放射性射线使水电离所引起的 生物效应
“水的原发辐射产物”如下式：
射 线照射
H2O————H++OH
_
+e_ag+H2+H2O+H3O+
Ⅱ）直接效应 直接效应就是指放射性射线直接对生物物体作
用所产生的生物效应
RH___射__线___照__射___RH++e_→R++H++e_
α射线
β射线 γ射线
常用的放射性同位素有
钴-60（60Co) 铯-137 (137Cs) 铱-174 (174Ir) 碘-131 (131I) 镭-226 (226Ra) 锎-252 (252Cf)
电磁波（光子）线。
包括X射线和γ射线，连续的电磁光谱尚包括无 线电波和光。
X射线是通过一种装置将电子加速到高能状态， 并冲击合适的靶（钨和铜）而产生。靶所阻挡 的能量一部分以热能方式释放，另一部分转换 X线射线。
放射剂量学简介
第一节
肿瘤放射治疗学总论
定义与组成
利用放射性射线的物理特性及生 物特性来治疗恶性肿瘤即为放射 治疗，作为一门临床学科来说即 称为放射治疗学。
包括临床放射治疗学、放射物理 学、放射生物学。放射剂量学是 放射物理学的一个分支。
放射治疗发展史
1896年 居里夫人发现镭α、β、γ线 1899年 第一例用放射治愈病人被报告，但仅限