放射物理学课件11
合集下载
《放射物理与防护》教学课件：11第十一章放射线的屏蔽防护
• 由于这些材料都是由低原子序数物质构成的，因 此，可用经验公式将它们的实际厚度（d材料）折 合成等效的混凝土厚度（d混凝土）。
d混凝土= d材料（ρ材料/ρ混凝土）
式中， ρ材料、ρ混凝土分别为某建筑材料和混凝土的密度。
X、γ射线常用屏蔽材料的密度
材料
平均密度 材料
平均密度
混凝土
砂子灰泥
1540
5. 水
• 有效原子序数7.4，密度为1000 kg·m-3。 • 缺点：水的结构性能和防护性能较差； • 优点成本低、透明、可流动，常以水池的形式
贮存放射源。 • 在强辐射的情况下，水会分解生成有害的气体，
所以用于辐射屏蔽的水，以无离子水为好。
ห้องสมุดไป่ตู้
（三）各种屏蔽材料厚度的折算
• 若在现有建筑内安装X线机或其他放射源，在屏 蔽计算时应考虑建筑物中原有的砖、灰浆、石料 等建筑材料对屏蔽的贡献。
（二）结构性能
屏蔽材料除应具有很好的屏蔽性能， 还应成为建筑结构的部分。因此，屏蔽 材料应具有一定的结构性能；
包括：物理形态 力学特性 机械强度 等
（三）稳定性能
为保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽 材料稳定性能好，也就是材料具有抗 辐射的能力，而且当材料处于水、汽、 酸、碱、高温环境时，能耐高温、抗 腐蚀。
二、距离防护
• 距离防护是指在不影响工作质量的前提
下，尽量延长人员到X线管和散射体的距 离。
• 对于点状源，若不考虑空气对射线的吸收，X 线按平方反比法则衰减，可见距离防护是十分 有效的。
三、屏蔽防护
• 欲减少人员的受照剂量，单靠时间防护和距离 防护是不够的，往往还需要采用屏蔽防护。
• 屏蔽防护是指在放射源和人员之间，放
d混凝土= d材料（ρ材料/ρ混凝土）
式中， ρ材料、ρ混凝土分别为某建筑材料和混凝土的密度。
X、γ射线常用屏蔽材料的密度
材料
平均密度 材料
平均密度
混凝土
砂子灰泥
1540
5. 水
• 有效原子序数7.4，密度为1000 kg·m-3。 • 缺点：水的结构性能和防护性能较差； • 优点成本低、透明、可流动，常以水池的形式
贮存放射源。 • 在强辐射的情况下，水会分解生成有害的气体，
所以用于辐射屏蔽的水，以无离子水为好。
ห้องสมุดไป่ตู้
（三）各种屏蔽材料厚度的折算
• 若在现有建筑内安装X线机或其他放射源，在屏 蔽计算时应考虑建筑物中原有的砖、灰浆、石料 等建筑材料对屏蔽的贡献。
（二）结构性能
屏蔽材料除应具有很好的屏蔽性能， 还应成为建筑结构的部分。因此，屏蔽 材料应具有一定的结构性能；
包括：物理形态 力学特性 机械强度 等
（三）稳定性能
为保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽 材料稳定性能好，也就是材料具有抗 辐射的能力，而且当材料处于水、汽、 酸、碱、高温环境时，能耐高温、抗 腐蚀。
二、距离防护
• 距离防护是指在不影响工作质量的前提
下，尽量延长人员到X线管和散射体的距 离。
• 对于点状源，若不考虑空气对射线的吸收，X 线按平方反比法则衰减，可见距离防护是十分 有效的。
三、屏蔽防护
• 欲减少人员的受照剂量，单靠时间防护和距离 防护是不够的，往往还需要采用屏蔽防护。
• 屏蔽防护是指在放射源和人员之间，放
原子核与放射性ppt课件
Zmp Nmn c2 mNc2 E 结合能
结合能：E Zmp Nmn mN c2 mc 2
质量亏损： m Zmp Nmn mN
质量亏损是单独的核子结合成核后其总的静质量的 减少。
11
质量亏损： m Zmp Nmn mN ZmH Nmn ma
﹡核力与电荷无关。质子和质子，质子和中子，中子 和中子间的作用力是一样的。
﹡在核的线度内，核力比库仑力大得多。
10
⑵原子核的结合能
由于核力将核子聚集在一起，所以要把一个核 分解成单个的中子和质子时必须克服核力做功，为 此所需的能量叫做核的结合能。它也是单个核子结 合成一个核时所能释放的能量。
核子结合成一个核时，根据能量守恒：
如果将核看成球形，则核的半径R和 A1/3 成正比，即
R R0 A1/3 R0 1.2fm 1.21015m
56Fe 核的半径为4.6fm，238U核的半径为7.4fm。
原子核的密度：
M V
M
4 R3
3
Au 3u
4 3
R03
A
4R03
各种核的密度都是一样的。
同位素在元素周期表中处于同一位置。
如：氢原子的三种同位素：
1 1
H
2 1
H
氘
3 1H氚Fra bibliotek碳的同位素有：68C,69C,, 162C,163C,, 260C 等
7
天然存在的各元素中各同位素的多少是不一样的，各 种同位素所占比例叫作各该同位素的天然丰度。
如：在碳的同位素中，12C 的天然丰度为98.9﹪，13C的 为1.1﹪，而14C 的只有 1.31010% .
结合能：E Zmp Nmn mN c2 mc 2
质量亏损： m Zmp Nmn mN
质量亏损是单独的核子结合成核后其总的静质量的 减少。
11
质量亏损： m Zmp Nmn mN ZmH Nmn ma
﹡核力与电荷无关。质子和质子，质子和中子，中子 和中子间的作用力是一样的。
﹡在核的线度内，核力比库仑力大得多。
10
⑵原子核的结合能
由于核力将核子聚集在一起，所以要把一个核 分解成单个的中子和质子时必须克服核力做功，为 此所需的能量叫做核的结合能。它也是单个核子结 合成一个核时所能释放的能量。
核子结合成一个核时，根据能量守恒：
如果将核看成球形，则核的半径R和 A1/3 成正比，即
R R0 A1/3 R0 1.2fm 1.21015m
56Fe 核的半径为4.6fm，238U核的半径为7.4fm。
原子核的密度：
M V
M
4 R3
3
Au 3u
4 3
R03
A
4R03
各种核的密度都是一样的。
同位素在元素周期表中处于同一位置。
如：氢原子的三种同位素：
1 1
H
2 1
H
氘
3 1H氚Fra bibliotek碳的同位素有：68C,69C,, 162C,163C,, 260C 等
7
天然存在的各元素中各同位素的多少是不一样的，各 种同位素所占比例叫作各该同位素的天然丰度。
如：在碳的同位素中，12C 的天然丰度为98.9﹪，13C的 为1.1﹪，而14C 的只有 1.31010% .
放射物理学PPT课件
第29页/共47页
立体定向适形放射治疗 立体定向适形放射治疗是一种精确的放射治疗技术，
在肿瘤靶体积受到高剂量照射的同时，其肿瘤靶体 积以外的正常组织则受到较低剂量的照射。
CT扫描机激光 定位系统
第30页/共47页
适形治疗(Conformal Therapy)是一种提高治疗增益的较为有效的物理措施。适形放射治 疗为一种治疗技术，使得：高剂量区的形状在三维方向上与靶区（病变）的形状一致。 从这个意义上讲，学术界将它称为三维适形放射治疗(3DCRT)
A第射32野页形/共状47适页 形
B射野内强度调节
适形放射治疗的分类 经典适形放射治疗 （Classical Conformal Radiation Therapy） 只满足第一个必要条件 调强适形放射治疗 （Intensity--Modulated Radiation Therapy, IMRT） 同时满足两个必要条件
第1页/共47页
➢ 约60-70%的恶性肿瘤病人在病程中的某一阶段要使用放疗。 ➢ 放疗疗效肯定,据1998年WHO统计, 目前有45%的恶性肿瘤可以治愈(手术
治愈22%,放疗治愈18%,化疗治愈5%)。
第2页/共47页
✓ 口咽、舌根、扁桃体癌的放疗治愈： 37%～53%，
✓ 上颌窦、鼻腔筛窦癌：
• 晚期癌症病人有明显的恶病质，如消瘦、脱水、营养状 况极差，无法进行放疗者可作为绝对禁忌证。
• 食管癌已穿孔，腔内合并大量积液，肺癌合并大量癌性 胸水，肝癌合并大量腹水等均应作为禁忌证。
• 对放射线不敏感的肿瘤，如软组织肉瘤：纤维肉瘤、平 滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、脂肪肉瘤、滑膜肉瘤、成骨肉 瘤、神经纤维肉瘤及黑色素瘤等应视为相对的禁忌证。 一般不做放疗。
立体定向适形放射治疗 立体定向适形放射治疗是一种精确的放射治疗技术，
在肿瘤靶体积受到高剂量照射的同时，其肿瘤靶体 积以外的正常组织则受到较低剂量的照射。
CT扫描机激光 定位系统
第30页/共47页
适形治疗(Conformal Therapy)是一种提高治疗增益的较为有效的物理措施。适形放射治 疗为一种治疗技术，使得：高剂量区的形状在三维方向上与靶区（病变）的形状一致。 从这个意义上讲，学术界将它称为三维适形放射治疗(3DCRT)
A第射32野页形/共状47适页 形
B射野内强度调节
适形放射治疗的分类 经典适形放射治疗 （Classical Conformal Radiation Therapy） 只满足第一个必要条件 调强适形放射治疗 （Intensity--Modulated Radiation Therapy, IMRT） 同时满足两个必要条件
第1页/共47页
➢ 约60-70%的恶性肿瘤病人在病程中的某一阶段要使用放疗。 ➢ 放疗疗效肯定,据1998年WHO统计, 目前有45%的恶性肿瘤可以治愈(手术
治愈22%,放疗治愈18%,化疗治愈5%)。
第2页/共47页
✓ 口咽、舌根、扁桃体癌的放疗治愈： 37%～53%，
✓ 上颌窦、鼻腔筛窦癌：
• 晚期癌症病人有明显的恶病质，如消瘦、脱水、营养状 况极差，无法进行放疗者可作为绝对禁忌证。
• 食管癌已穿孔，腔内合并大量积液，肺癌合并大量癌性 胸水，肝癌合并大量腹水等均应作为禁忌证。
• 对放射线不敏感的肿瘤，如软组织肉瘤：纤维肉瘤、平 滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、脂肪肉瘤、滑膜肉瘤、成骨肉 瘤、神经纤维肉瘤及黑色素瘤等应视为相对的禁忌证。 一般不做放疗。
放射物理与防护全套ppt课件
56
57
3）管电压的影响： 在相同mAs同种靶物质的条件下， X线的量与管电压的n次 方成正比。
58
3、X线的质 X线的质又称线质，它表示X线的硬度，即穿透物质本领的 大小。X线质完全由光子能量决定，而与光子个数无关。 在实际应用中是以管电压和滤过情况来反映 X 线的质。这 是因为管电压高、激发的X线光子能量大，即线质硬；滤过 板厚，连续谱中低能成分被吸收的多，透过滤过板的高能成 分增加，使 X线束的线质变硬。在滤过情况一定时，常用管 电压的千伏值来粗略描述X线的质。 在工作中描述X线质除千伏值外，还用半价层、半值深度等 物理量来表示X线质。
34
2、激发 高速电子通过物质时，作用于轨道电子，轨道电子获得 能量从低能态轨道跃迁到高能态轨道，这种现象称为激发。 此时原子处于受激态，不稳定。当该电子退激时（跃迁）， 获得的能量将以光能或热能的形式释出。外层轨道电子受激 退激时产生热能，内层轨道电子受激退激时产生射线。
35
3、散射 电子受到物质原子核库仑电场的作用而发生方向偏折，称 散射。散射对测量及防护都有一定程度的影响。
38
下图是使用钨靶 X 线管，管电流保持不变，将管电压从 20KV 逐步增加到 50KV ，同时测量各波段的相对强度而绘制成的 X 线谱。
39
2、连续X线的最短波长、最强波长、平均波长及最大光子 能量。
40
最短波长：
41
42
最强波长：
λ
最强
= 1.5 λ
min
平均波长 λ 平均 = 2.5λ
放射物理与防护
Radiological Physics and Radiation Protection
1
第一章 物质结构 一、原子的基本状况
放射性基础知识ppt课件
放射性基础知识
完整编辑ppt
1
电离辐射标志
完整编辑ppt
2
电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
完整编辑ppt
3
放射性（电离辐射）
性质 。具有衰变的性质
。特点 （1）能自发放出射线，与此同时衰变成别 的核素。 （2）有一定的半衰期。 （3）原子核数目服从指数年规律减少。
完整编辑ppt
4
放射性分类
放射性射线主要有α射线（带正电）、β 射线（带负电）、γ射线（不带电）。
三种射线的穿透能力比较： γ射线（混凝土或铅板）>β射线（铝板）> α射线（纸）
完整编辑ppt
6
放射性半衰期
原子核数目减少到原来数目一半所需的时 间称为该核素的半衰期。用T1/2表示。不同 的核素半衰期不一样，如：
。氚-3（12.3年）、钴-60 （ 5.27年）、铯-137 （30.2年）、镭-226（1600年）、铀-238（45亿 年）、铱-192（74.2天）、氡-222（3.8天）、碘源自31（8天）完整编辑ppt
17
现场工作注意防护
利用仪器
。利用辐射仪器可判断放射源是否存在。同时， 也能判断辐射剂量的大小。
。注意标志
。放射源的三叶标志，工作场所有警示标志（当 心电离辐射），放射源的包装体或铭牌上有放射 源的标志。
。依靠经验
a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 度大小的不同，采取不同的防护措施。
完整编辑ppt
12
放射源分类
根据对人的危害程度，分为5类。
Ⅰ类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触几分钟到1 小时就可致人死亡。
Ⅱ类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触几小时到几 天可致人死亡。
完整编辑ppt
1
电离辐射标志
完整编辑ppt
2
电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
完整编辑ppt
3
放射性（电离辐射）
性质 。具有衰变的性质
。特点 （1）能自发放出射线，与此同时衰变成别 的核素。 （2）有一定的半衰期。 （3）原子核数目服从指数年规律减少。
完整编辑ppt
4
放射性分类
放射性射线主要有α射线（带正电）、β 射线（带负电）、γ射线（不带电）。
三种射线的穿透能力比较： γ射线（混凝土或铅板）>β射线（铝板）> α射线（纸）
完整编辑ppt
6
放射性半衰期
原子核数目减少到原来数目一半所需的时 间称为该核素的半衰期。用T1/2表示。不同 的核素半衰期不一样，如：
。氚-3（12.3年）、钴-60 （ 5.27年）、铯-137 （30.2年）、镭-226（1600年）、铀-238（45亿 年）、铱-192（74.2天）、氡-222（3.8天）、碘源自31（8天）完整编辑ppt
17
现场工作注意防护
利用仪器
。利用辐射仪器可判断放射源是否存在。同时， 也能判断辐射剂量的大小。
。注意标志
。放射源的三叶标志，工作场所有警示标志（当 心电离辐射），放射源的包装体或铭牌上有放射 源的标志。
。依靠经验
a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 度大小的不同，采取不同的防护措施。
完整编辑ppt
12
放射源分类
根据对人的危害程度，分为5类。
Ⅰ类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触几分钟到1 小时就可致人死亡。
Ⅱ类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触几小时到几 天可致人死亡。
最新医学影像物理学(第3版绪论教学讲义ppt课件
16
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(4)超声影像学中的开拓者
埃尔·居里和雅克·居里发现压电效应 压电效应的发现成为超声探头的基础，为超声医学 的建立提供了理论依据
朗之万 医学超声影像的奠基人
绪论
17
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(5)红外线影像中的开拓者
赫歇尔发现了红外 维恩发现了热辐射定律 刘忠齐开创了热断层成像系统 热断层成像是近十年来世界物理技术领域的重要突破
第一张人体X光片
德国物理学家伦琴
绪论
10
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(2)磁共振影像中的开拓者
菲利克斯·布洛赫和爱德华·普塞尔第一个核磁共振实验
布洛赫 USA 斯坦福大学
1 9 5 2 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖
珀塞尔 USA
坎伯利基哈佛大学
绪论
11
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
绪论
4
绪论
5
绪论
6
绪论
7
一、医学影像物理学的主要内容
3.医学图像质量保证和控制的物理原理
医学图像是对人体内部情况的可视化表达 获得的医学图像应该是人体真实情况的反演 必须准确地反演人体内部的各种信息(解剖、生理、心理) 通过成像设备得到的人体信息夹带了各种噪声和伪影 需要消除或有效控制
绪论
(2)磁共振影像中的开拓者 2003年诺贝尔医学或生理学奖获得者
美国科学家保罗·劳特伯 尔
英国科学家彼德·曼斯菲尔德
绪论
12
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(2)磁共振影像中的开拓者 1991年诺贝尔化学奖
恩斯特R.R.Ernst 瑞士物理化学家
临床放射物理学基础PPT课件
（肿瘤深度 ）
❖ 百分深度剂量 ❖ 建成效应 ❖ 等剂量曲线
❖ 半影 ❖ 几何半影 ❖ 穿射半影 ❖ 散射半影
精选ppt课件最新
8
放射源(S)
射线源
在没有特别说明的情况下，一 般指放射源的前表面的中心，或 产生射线的靶面中心。
精选ppt课件最新
9
射野中心轴/射线中心轴
射线束的中心对称轴线。
临床上一般用放射源S穿过照 射野中心的连线作照射野中心 轴。
❖ 射线能量高，皮肤剂量低，最大剂量点(Dm)深度 大约为该射线能量值的1/4。
❖ 随着射线能量增加，Dm点的位置下移，皮肤表面 剂量下降，深部剂量增加。
❖ 放射源与皮肤距离固定时，百分深度剂量随射线 能量、照射野面积的增大而增大。
❖ 固定野照射时，应将病灶前缘放在Dm点之后，限 束器距照射野皮肤表面应＞5cm。
17
等剂量曲线
等剂量曲线
❖射线束在一定组织深部中心轴处的剂量最高，远离中心轴则逐渐减弱， 把不同深度但相同剂量的各点连成一线称为等剂量曲线。 ❖模体中百分深度剂量相同的点连接起来即成等剂量曲线。 ❖射线能量越高，等剂量曲线越趋平坦，对治疗有利。 ❖用来描述吸收剂量的二维或三维分布。 ❖能够直观地给出整个照射野在二维方向上模体对放射线的吸收情况。
❖ 靶皮距（FSD）：靶面到皮肤的距离（肿瘤深度 ）。
精选ppt课件最新
13
放射源
射 野 中 心 轴 照 射野
肿瘤中心点
源 皮 距
源 瘤 距
靶 皮 距
❖ 放射源(S) ❖ 射野中心轴(SA) ❖ 照射野(A) ❖ 参考点 ❖ 校准点 ❖ 肿瘤中心点(C) ❖ 源皮距 (SSD) ❖ 源瘤距 (STC) ❖ 源轴距 (SAD) ❖ 靶皮距 (Dc)
❖ 百分深度剂量 ❖ 建成效应 ❖ 等剂量曲线
❖ 半影 ❖ 几何半影 ❖ 穿射半影 ❖ 散射半影
精选ppt课件最新
8
放射源(S)
射线源
在没有特别说明的情况下，一 般指放射源的前表面的中心，或 产生射线的靶面中心。
精选ppt课件最新
9
射野中心轴/射线中心轴
射线束的中心对称轴线。
临床上一般用放射源S穿过照 射野中心的连线作照射野中心 轴。
❖ 射线能量高，皮肤剂量低，最大剂量点(Dm)深度 大约为该射线能量值的1/4。
❖ 随着射线能量增加，Dm点的位置下移，皮肤表面 剂量下降，深部剂量增加。
❖ 放射源与皮肤距离固定时，百分深度剂量随射线 能量、照射野面积的增大而增大。
❖ 固定野照射时，应将病灶前缘放在Dm点之后，限 束器距照射野皮肤表面应＞5cm。
17
等剂量曲线
等剂量曲线
❖射线束在一定组织深部中心轴处的剂量最高，远离中心轴则逐渐减弱， 把不同深度但相同剂量的各点连成一线称为等剂量曲线。 ❖模体中百分深度剂量相同的点连接起来即成等剂量曲线。 ❖射线能量越高，等剂量曲线越趋平坦，对治疗有利。 ❖用来描述吸收剂量的二维或三维分布。 ❖能够直观地给出整个照射野在二维方向上模体对放射线的吸收情况。
❖ 靶皮距（FSD）：靶面到皮肤的距离（肿瘤深度 ）。
精选ppt课件最新
13
放射源
射 野 中 心 轴 照 射野
肿瘤中心点
源 皮 距
源 瘤 距
靶 皮 距
❖ 放射源(S) ❖ 射野中心轴(SA) ❖ 照射野(A) ❖ 参考点 ❖ 校准点 ❖ 肿瘤中心点(C) ❖ 源皮距 (SSD) ❖ 源瘤距 (STC) ❖ 源轴距 (SAD) ❖ 靶皮距 (Dc)
放射性元素的衰变PPT课件
注意：要以实验为基础，不能杜撰。
.
3
请看下列两个通过实验检验的方程：
U 238
92
234 90
Th +24
He
23940Th29314Pa 10e
大家能看出哪些规律呢？
1、用单箭头，不用等号；
2、质量数守恒，质量守恒;
3、电荷数守恒，电荷守恒；
4、方程及生成物要以实验为基础，
不能杜撰。
.
经n个3.8天后
剩余氡核数N
N
N0 2
N N0 22
N N0 23
.
N N0 2n
23
二、半衰期
1、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的 时间，叫做这种元素的半衰期。
放射性元素的剩余质量
m m ( 12 ) 与原有质量的关系：
t
0
N
N
0
(
1 2
t
)
.
24
二、半衰期(T)
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
注意： γ射线总是伴随衰变或衰变产生的电磁波，它不能单独发 生且不改变电荷数与质量数。
.
18
6.课堂检验：
练习1：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原
来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒
子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判
定（ BD ）
a
A、该核发生的是α衰变
4
放射性元素的衰变又有怎样的规律呢？
1.衰变的定义：
2.衰变的原则：
3.衰变的分类：
4.衰变的通式：
5.衰变的实质：
.
5
放射性元素的衰变又有怎样的规律呢？
.
3
请看下列两个通过实验检验的方程：
U 238
92
234 90
Th +24
He
23940Th29314Pa 10e
大家能看出哪些规律呢？
1、用单箭头，不用等号；
2、质量数守恒，质量守恒;
3、电荷数守恒，电荷守恒；
4、方程及生成物要以实验为基础，
不能杜撰。
.
经n个3.8天后
剩余氡核数N
N
N0 2
N N0 22
N N0 23
.
N N0 2n
23
二、半衰期
1、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的 时间，叫做这种元素的半衰期。
放射性元素的剩余质量
m m ( 12 ) 与原有质量的关系：
t
0
N
N
0
(
1 2
t
)
.
24
二、半衰期(T)
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
注意： γ射线总是伴随衰变或衰变产生的电磁波，它不能单独发 生且不改变电荷数与质量数。
.
18
6.课堂检验：
练习1：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原
来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒
子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判
定（ BD ）
a
A、该核发生的是α衰变
4
放射性元素的衰变又有怎样的规律呢？
1.衰变的定义：
2.衰变的原则：
3.衰变的分类：
4.衰变的通式：
5.衰变的实质：
.
5
放射性元素的衰变又有怎样的规律呢？
放射治疗物理学基础
2020/1/21
国家医学考试中心
4
电磁辐射
电磁辐射有那些： X射线，射线，光波，无线电波，紫外线，
红外线，雷达波，电视波，电场波 能量与频率的关系：正比
频率越高，能量越大； 波长越小，能量越大。
E=h•
2020/1/21
国家医学考试中心
5
质能关系
质量和能量可以互相转化，一定的质量反映 它具有一定的能量
3、射野设计应尽量提高治疗区域内的剂量，降低 照射区正常组织受量
4、保护肿瘤周围重要器官免受照射，至少不能使 它们接受超过其耐受量的范围。
2020/1/21
国家医学考试中心
25
靶区 （gross target volume，GTV）
靶区：要治疗的肿瘤区，指肿瘤的临床灶，为一 般的诊断手段（CT/MRI）能够诊断出的可见 的具有一定形状和大小的恶性病变的范围，包 括转移的淋巴结和其他转移的病变。
2020/1/21
国家医学考试中心
41
9、适形放射治疗
2020/1/21
国家医学考试中心
42
10、 X（r）线立体定向治疗
SRS， SRT 小野集束照射 剂量分布特点
2020/1/21
国家医学考试中心
43
SRT实现方式
瑞典Elekta r刀装置使用201个钴-60源（30Ci）， 分布于头顶部北半球的不同纬度和经度上，经准 直后聚焦以一点（焦点），源到焦点的距离为 39.5cm，焦点处射野大小为4，8，14，18 mm
t
0
N N 0
00
te t
d0t
1
t
放射性及其衰变规律放射性
精品课件
4
法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒 尔 (Antoine Henri Becquerel,1852—1908)
后来的进一步研究发现，即使不在阳光照射 下，铀盐也会发射射线；且这种射线并非X射 线，只是具有一些与X射线相似的性质。放射 性现象被发现了。
发现放射性的初期，人们不知它的危害， 贝克勒尔由于毫无防护下长期接触放射物质， 健康受到严重损害，50多岁就逝世了。科学界 为了表彰他的杰出贡献，将放射性物质的射线 定名为“贝克勒尔射线”。
△ N＝－λN△t
精品课件
14
放射性核素衰变规律
求解上式，得
N(t)＝N0e-λt
N0是开始时的原子核数 N(t)是t时刻的原子核数
λ是放射性核素衰变常数（s-1)
精品课件
15
放射性核素衰变规律
放射性核素按时间的指 数规律衰减的基本公式，它 适用于任何一种单一存在的 放射性核素
精品课件
16
精品课件
8
放射性
经过多位科学家的研究，通过实验证实 了某些天然核素的原子是不稳定的，它 们
能自发地转变成另一种核素的 原
子，并伴随着发射出某种粒子
这种物理现象称为放射性，这种不稳定的
核素称为放射性核素，这个转变过程称
为放射性衰变 精品课件
9
放射性-原子核为什么要衰变
与核的稳定性有关。是否稳定，与核内的质子数和
的卓越贡献。
精品课件
3
法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒尔 (Antoine Henri Becquerel,1852—1908)
亨利·贝克勒尔是法国科学院院士，擅长于荧光和磷 光的研究。实验中，终于找到了铀盐有这种效应，他 用厚黑纸包了一张感光底片，纸非常厚，即使放在太 阳下晒一整天也不至于使底片变翳。他在黑纸上面放 一层铀盐，然后拿到太阳下晒几个小时，显影之后， 他在底片上看到了磷光物质的黑影。然后他又在磷光 物质和黑纸之间夹一层玻璃，也作出同样的实验，证 明这一效应不是由于太阳光线的热使磷光物质发出某 种蒸气而产生化学作用所致。于是得出结论：铀盐在 强光照射下不但会发可见光，还会发穿透力很强的X射 线。
《放射物理与防护》教学课件：11第十一章放射线的屏蔽防护
在X线防护的特殊需要中，还常采用含铅制品：
• 铅橡皮 ：可制成铅橡胶手套、铅橡胶围裙、 铅橡胶活动挂帘和各种铅橡胶个人防护用 品等；
• 铅玻璃：保持了玻璃的透明特性，可做X 线机透视荧光屏上的防护用铅玻璃，以及 铅玻璃眼睛和各种屏蔽设施中的观察窗。
2. 铁
• 原子序数26，密度7800 kg·m-3。 • 优点：铁的机械性能好，价廉，易于获得，有较
防护的好材料，但在施工中应使砖缝内的砂浆 饱满，不留空隙。
4.混凝土
• 由水泥、粗骨料（石子）、砂子和水混合做成， 密度约为2300 kg·m-3，含有多种元素。
• 混凝土的成本低廉，有良好的结构性能，多用作 固定防护屏障。
• 为特殊需要，可以通过加进重骨料（如重晶石、 铁矿石、铸铁块等），以制成密度较大的重混凝 土。（重混凝土的成本较高，浇注时必须保证重 骨料在整个防护屏障内的均匀分布。）
（二）结构性能
屏蔽材料除应具有很好的屏蔽性能， 还应成为建筑结构的部分。因此，屏蔽 材料应具有一定的结构性能；
包括：物理形态 力学特性 机械强度 等
（三）稳定性能
为保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽 材料稳定性能好，也就是材料具有抗 辐射的能力，而且当材料处于水、汽、 酸、碱、高温环境时，能耐高温、抗 腐蚀。
置能有效吸收放射线的屏蔽材料，从而 衰减或消除射线对人体的危害。
在屏蔽防护中主要研究的问题是： 屏蔽材料的选择 屏蔽厚度的确定
第二节 屏蔽材料
一、对屏蔽材料的要求
一般来说，任何物质或多或少都能使穿过的射线 受到衰减，但并不都适合作屏蔽防护材料。
在选择屏蔽防护材料是，必须从材料的防 护性能、结构性能、稳定性能和经济成本 等方面综合考虑。
• 由于这些材料都是由低原子序数物质构成的，因 此，可用经验公式将它们的实际厚度（d材料）折 合成等效的混凝土厚度（d混凝土）。
放射物理与防护___第11章 放射线的屏蔽防护讲解
普通X线透视，医生应充分做好暗适应，有条件应尽 量采用带影像增强的电视透视。
X线摄影，应优选投照条件，不出或少出废片，以减 少重复照射。
第十一章 放射线的屏蔽防护
（二）外照射防护的基本方法_距离防护
距离防护：在不影响工作质量的前提下，尽量延长人 员到X线管和散射体的距离。
X线的距离衰减是按平方反比法则衰减，即离X线管 的距离增加一倍，射线强度将衰减为原来的1/4。
第十一章 放射线的屏蔽防护
知识拓展：确定射线屏蔽厚度的依据和方法
确定屏蔽厚度的依据 当量剂量限值和最优化 屏蔽材料的防护性能 居留因子
屏蔽用途和距离 工作负荷 利用因子
确定屏蔽厚度的计算方法 透射量计算法、查表法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第十一章 放射线的屏蔽防护
小结
外照射防护有三种基本方法：时间防护、距离防护和 屏蔽防护。时间防护就是要求在给受检者实施射线检 查时，应在各个环节尽量缩短照射时间；由于射线对 于距离按平方反比法则进行衰减，因此一切人员尽量 远离射线是一种有效的防护方法；物质可以吸收射线， 根据需要采用不同的屏蔽材料进行防护为屏蔽防护。 对于屏蔽射线的材料的选择应从材料的防护性能、结 构性能、稳定性能和经济成本等方面时行综合考虑。 在确定屏蔽厚度时，应考虑多种因素，可通过公式进 行计算，也可通过查表确定。
从放射线的衰减理论讲，经屏蔽后的放射线剂量永远 不会变成零。放射线的屏蔽设计，并不在于确定一个 完全吸收放射线的物质层厚度，而是设法找到穿过屏 蔽层的放射线剂量降低若干倍，并满足剂量限值的屏 蔽层厚度。做到既安全可靠，又经济合理。
或者说是按照辐射产生的随机性效应及确定性效应分 类，保障辐射防护所提供的职业人员与被检者个人防 护在保障不发生确定性效应的前提下，将随机性效应 发生率控制在可合理做到的最低水平
(肿瘤放射物理学课件)01.1肿瘤放射物理的概论
在一定深度（建成深度）以内，总吸收剂量随深度的增加而增加—建成区
（1）当高能的X（γ）射线入射到人体或模体时，在体表或皮下组织中产生高能次级电子； （2）高能次级电子要穿过一定的组织深度直至其能量耗尽后才停止； （3）由于前面两个原因，造成在最大电子射程范围内，由高能次级电子产生的吸收剂量随深度的增加
附一肿瘤科李英
二 常用放射线的物理特性
光子（X、 γ ）射线与物质（肿瘤）的相互作用方式
（2）康普顿效应： 光子与外层电子相互作用，随着入射光子能量的
增加，光子将部分能量转移给电子，使电子快速前 进(反冲电子)，而光子本身则以减低之能量，改变 方向，继续前进(散射光子) 。
特点：①与原子序数无关 ②主要发生在高能X线（0.2-7MeV） ③骨吸收≈肌肉≈脂肪
而增加，大约在电子最大射程附近达到最大； （4）但是由于高能X（γ）射线的强度随组织深度的增加而按指数和平方反比定律减少，造成产生的高
能次级电子随深度的增加而减少，其总效果，
附一肿瘤科李英
三 放射线的临床剂量学特性
临床剂量学的基本特征 百分深度剂量
高能电子线的PDD分布特点：
（1）剂量建成区：从表面到dmax深度区域，宽度随射线 能量增加而增宽。表面剂量高，建成效应不明显。
（1）光电效应： 入射光子作用于吸收物质的原子的内层电子，发生能量传
递，把内层电子打出来形成光电子，其能级上的空位由外层轨 道上的电子来填充，在电子能级跃迁的过程中产生光子特征辐 射。入射的光子的能量全部传递给了光电子，这一过程叫作光 电效应。
.
特点：①与原子序数Z3正比（内层电子发生） ②主要发生在低能量的X线 ③骨吸收>肌肉>脂肪
附一肿瘤科李英
附一院肿瘤科 李英 2017.2
（1）当高能的X（γ）射线入射到人体或模体时，在体表或皮下组织中产生高能次级电子； （2）高能次级电子要穿过一定的组织深度直至其能量耗尽后才停止； （3）由于前面两个原因，造成在最大电子射程范围内，由高能次级电子产生的吸收剂量随深度的增加
附一肿瘤科李英
二 常用放射线的物理特性
光子（X、 γ ）射线与物质（肿瘤）的相互作用方式
（2）康普顿效应： 光子与外层电子相互作用，随着入射光子能量的
增加，光子将部分能量转移给电子，使电子快速前 进(反冲电子)，而光子本身则以减低之能量，改变 方向，继续前进(散射光子) 。
特点：①与原子序数无关 ②主要发生在高能X线（0.2-7MeV） ③骨吸收≈肌肉≈脂肪
而增加，大约在电子最大射程附近达到最大； （4）但是由于高能X（γ）射线的强度随组织深度的增加而按指数和平方反比定律减少，造成产生的高
能次级电子随深度的增加而减少，其总效果，
附一肿瘤科李英
三 放射线的临床剂量学特性
临床剂量学的基本特征 百分深度剂量
高能电子线的PDD分布特点：
（1）剂量建成区：从表面到dmax深度区域，宽度随射线 能量增加而增宽。表面剂量高，建成效应不明显。
（1）光电效应： 入射光子作用于吸收物质的原子的内层电子，发生能量传
递，把内层电子打出来形成光电子，其能级上的空位由外层轨 道上的电子来填充，在电子能级跃迁的过程中产生光子特征辐 射。入射的光子的能量全部传递给了光电子，这一过程叫作光 电效应。
.
特点：①与原子序数Z3正比（内层电子发生） ②主要发生在低能量的X线 ③骨吸收>肌肉>脂肪
附一肿瘤科李英
附一院肿瘤科 李英 2017.2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MLC静态调强由于每个子野照射结束后，射线必须切断，才能转到 下一个子野。这样因加速器的射线的“ON”、“OFF”动作，影响剂 量率的稳定性，因此它只能在带有“栅控”电子枪的新型加速器上 才可能实现这种照射。
调强实现方法
调强治疗实现方法分类
MLC动态调强是利用多叶准直 器的互相对应的一对叶片的相 对运动，实现对射野强度的调 节。该技术的特征是叶片运动 过程中，射线一直处于“ON” 的位置。叶片运动的特点是一 对相对叶片总是向一个方向运 动。
常组织受照范围的减小，可导致靶区处方剂量的进一步提高和周 围正常组织并发症的减低，并且在上述几种癌瘤的临床增量计划
研究中得以证实。理论认为，靶区剂量提高，必然导致肿瘤局部
控制率的提高，进而提高生存率。
IMRT提高癌症患者生存率的假设 提高肿瘤局部控制剂量 或减低周围重要器官剂量
提高肿瘤局部控制率 或减少肿瘤远地转移率
8.5±11.8
22.3±12.5 6.3±8.4
28.8±28.9
50.5±22.8 19.4±24.4
适形放射治疗的临床价值 肿瘤对放射线的抗拒和肿瘤的个体差异，造成剂量响应曲线随 剂量继续增加变得平坦，会减弱由于靶剂量增加带来的治疗增 益的提高；但由于三维适形治疗使靶区外周(边缘)剂量得到提
第一节
适形放射治疗的分类及历史发展
适形放射治疗定义 适形治疗(Conformal Therapy)是一种提高治疗增益的较为有效 的物理措施。适形放射治疗为一种治疗技术，使得：高剂量区的 学术界将它称为三维适形放射治疗(3DCRT)
形状在三维方向上与靶区（病变）的形状一致。从这个意义上讲，
为达到剂量分布的三维适形,必须满足下述必要条件 1. 在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的投影形 状一致。 2. 射野内诸点的输出剂量率必须按要求的方式进行调整，使 得靶区病变内及表面的剂量处处相等：
量控制和射野验证等突出优点。但可能因 水银蒸发引起水银气污染，一直未被FDA
批准临床应用。目前正在积极开发和研制
类似的新型的二进制的固体调强准直器， 主要思路是将棋盘准直器中的全阻挡单元 分成上、下两层，靠上、下层阻挡块的平 移调整露空单元野下的剂量，实现调强。
调强实现方法
作为MLC的一个特例，独 立准直器可看作是两对 互相垂直的独立的MLC叶 片。利用它们的相对运 动，也可以实现调强。 其方法类似于静态调强 技术，将射野分成若干 个矩形子野，进行分步 照射。因子野总是矩形 野，照射效率比静态调 强技术的低得多。 与现今流行的调强技术相比，IC静态调强具有下述优点：（1）因 IC已成为新一代加速器的标准配置，IC比MLC更为经济；（2）与 MIC运 动要比MLC运动更为可靠，故障机会大为减少。Webb氏最近提出IC 技术加调强补偿片（MASK）方法，可将其照射效率大大提高。目前 该技术正在发展中。
二维物理补偿器技术具有可靠、易于质量保证（质量控制）工作。 但因每个野都需要使用补偿器，给模室制作和治疗摆位都带来不 便。补偿器作为一种滤过器，也会影响原射线的能谱分布。但仍 是目前用得最为广泛的调强器。
MLC静态调强是将射 野要求的强度分布进 行分级，利用MLC形 成的多个子野进行分 步照射。
其特征是每个子野照射完毕后，照射切断，MLC调到另一个子野， 再继续照射，直到所有子野照射完毕。所有子野的流强相加，形成 要求的强度分布。
第十一章 调强适形放射治疗
放射治疗与手术治疗一样是一种局部治疗手段，其追求的
目标是提高放射治疗的治疗增益此，即最大限度地将剂量集中
到病变(靶区)内，杀灭肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少 受或免受不必要的照射。X射线立体定向治疗和高能质子治疗 的临床成功经验揭示与证明，采用物理手段改善病变(靶区)与 周围正常组织和器官的剂量分布，能够有效地提高治疗增益。
处聚焦。全阻挡单元由12cm厚的固体射
线衰减材料制成，不让射线穿过。全开 放单元全部露空，对射线无阻挡。
照射时，通过气泵向露空单元内按预定方 式充入一定厚度的水银（补偿器厚度），
完成一次照射；然后准进器平移一个单元
的位置，或旋转90º 角，露空单元和阻挡 单元互换位置，再照射一次，完成调强过
程。该种准直器具有简单、可靠、易于剂
提高癌症患者生存率或 改善癌症患者愈后生存质量
肿瘤局部控制的最低剂量
大量临床报告证明:高剂量照射会提高肿瘤的局部控制 率和无瘤生存率
（Fletcher 1973）
适形放射治疗的临床研究
3D适形照射和双侧等中心旋转标准照射治疗前列腺癌的有关剂量学参数的比较
对比参数 观察例数 靶区 剂量高于靶处方剂量的体积（%） ICRU 剂量（靶处方剂量）(Gy ) 肿瘤最低剂量(Gy) 92.9±13.9 69.1±2.6 66.3±5.3 92.9±10.8 69.2±2.6 63.5±8.6 3DCRT 87 SRT 87
意义。
由具有逆向计划设计的计划系统，提供每个射野的强度分布 （Фij），然后转换成补偿材料的厚度（tij），输出给PC控制的 补偿生成器，进行补偿器的制作。调强补偿器可作为射野挡块的 一部分，放置于治疗机的挡块托架上。
a.一维补偿器 b.铝块或铅片叠 放式补偿器 不同厚度的铝方 块或铅片按强度 分布或组织厚度 分布人工叠放 c.补偿器生成器生 成的二维补偿器
适形放疗中，靶区内 及靶区表面各点的剂 量应相等，即各野到 达某点的剂量率和照 射时间的乘积之和应 为常数。
A 射野形状适形（BEV）
B射野内强度调节
适形放射治疗的分类 经典适形放射治疗 （Classical Conformal Radiation Therapy） 只满足第一个必要条件 调强适形放射治疗 （Intensity--Modulated Radiation Therapy, IMRT） 同时满足两个必要条件
调强定义
调强:将直线加速器或钴-60治疗机的均匀剂量(率)输出的
射野变为不均匀剂量(率)输出的射野的过程。
调强装置(器或方法): 实现调强过程的装置。
为什么要开展IMRT？
1.放疗中约有30%的病例是凹形靶区，只有用调强方法才能得
到这种形状的高剂量分布，而周围正常组织剂量很小。 2.能够作调强治疗的设备和技术已商业化。 3.照射可实现数字化。 4.用于IMRT的射野注量(强度)分布的逆向设计算法已经成熟。
调强实现方法
调强治疗实现方法分类
条形挡块移动技术是利用一个长条
吸收体横跨平野，以不同速度运动， 形成一维强度分布。长条吸收体由
计算机控制，连同驱动电机一起构
成的附件，直接放入加速器的挡块 托架上。
第四节 三维适形放疗对设备的要求
放射治疗全过程包括病变(靶区)和重要器官及组织的空间定位、 治疗计划设计、治疗方案的模拟及治疗方案的实施四个阶段。 70年代CT的出现给放射治疗的肿瘤定位提供了一种较有效的 和较精确的工具，特别对轮廓的勾画和组织密度(通过CT值转换) 为放疗医师、放射物理师提供了第一手的资料。但因常规CT只能 提供两维的信息，病变(靶区)、器官和组织的三维结构是在治疗 计划系统中通过简单的坐标叠加和勾画形成，这样形成的三维轮 廓的精确性随CT扫描层厚和间距的加大而变劣，改进的方法是利 用现代的螺旋CT和三维重建技术。配有立体定位框架的螺旋CT将 是作三维适形放疗(3DCRT)的一种必备的工具，因为它能提供直 接的准确的病变(靶区)及器官的三维信息。为放射治疗定位目的， MRI是作为CT定位的一种辅佐工具。为此，需要发展CT与MRI图像 的融合技术(软件技术)。
肿瘤平均剂量(Gy)
肿瘤最高剂量(Gy) 危及器官 剂量高于或等于65 Gy的直肠体积(%)
69.8±2.6
71.7±2.4 33.7±15.0
69.7±2.8
71.3±2.8 62.7±21.0
剂量高于或等于70Gy的直肠体积(%)
剂量高于或等于65 Gy的膀胱体积(%) 剂量高于或等于70Gy的膀胱体积(%)
绕患者作N次等中心旋转；每一次旋转过程中，MLC不断（一般 每间隔5º ）改变射野的大小和形状，完成一组“子野”的照射。 因为MLC旋转调强时MLC运动的范围和次数都低于MLC动态调强 和MLC静态调强，效率较高。
断层治疗技术，因模拟X射线计算机断层技术而得名，它是利用特
殊设计的MLC形成的扇形束绕患者体纵轴（此轴一般与加速器机架 旋转轴一致）旋转照射，完成一个切片治疗。然后利用床的步进，
高，靶剂量的提高总体上能提高局部控制率。同样，因肿瘤局
部控制率的提高，也会因肿瘤的远地转移减少而提高生存率。
临床适应症
•肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤
•因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤 •解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹形靶区; 或多靶 点的肿瘤的治疗 •常规放疗疗效很好，希望进一步减少放射并发症和改进患 者疗后的生存质量
完成下一个切片的治疗。本方法类似于英国Green氏在20世纪60年
代倡导的循迹扫描技术。按床的行进方式的不同，在美国的两个不 同地方，分别独立地发展了两种不同的断层治疗方式：步进
（Index）方式和螺旋（Spiral）方式。
调强治疗实现方法分类
步进式是在每次旋转照射完毕后，床
步进一段距离。
螺旋方式是采取螺旋CT扫描方式，机
调强适形放射治疗的历史 早在1959年日本的Takahashi医师提出了适形放射治疗的概念。 Takahashi医师及其同事设计了一套机械控制系统，用它来控 制多叶准直器，在围绕患者旋转照射时射野形状与靶区的形 状一致。Proimos及其同事1960年提出了同步挡块旋转照射方 法。Green1959年提出了循迹扫描原理。Umegaki1971年在直 线加速器上安装了多叶准直器。用机械方式控制，逐渐发展 到今天用微机控制。 调强适形放射治疗是由Bjarngard，Kijewski及其同事在20世 纪70年代最先提出，但由于当时的技术条件在临床上还不能 实现，逆向治疗计划方法的提出和微机控制MLC技术的发展， 为IMRT的临床应用提供了必要的条件。