放射物理学PPT课件
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最新医学影像物理学 放射性核素显像精品课件
N2(t)12 N10[1e2t]
A2(t)A 1(01e2t)
13
第十三页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
例题 目前核医学临床最常用的核素发生器99Mo99mTc，99Mo半
衰期66.02h，99mTc半衰期6.02 h，
(1) 试计算99mTc的数目N2达到最大值N2m的时间tm， (2) N1(t)、N2(t)、A1(t)、A2(t)随时间的变化规律。
16
第十六页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
17
第十七页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
• 放射性核素发生器- Mo-Tc母牛
18
第十八页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
99Mo的衰变与99mTc的生长
时间(h) 99Mo的衰变活度(GBq) 99mTc的生长活度(GBq)
0
100
0
1
吸入放射性气体或气溶胶可使呼吸道、肺泡显影。
◆“弹丸”式静脉注入显像剂，通过心肺循环通道而获得
大血管、心房、心室影像(放射性核素心血管造影)
◆显像剂随血流从动脉向相应脏器血管床灌注时即可 获得该脏器的动脉灌注影像。同时还可获得大血管、 心脏和各脏器的血池影像，检出血液丰富的病变部位。
④ ……⑤ ……⑥ ……⑦ …… ⑧ ……⑨ …… ⑩ …… 不一一 列举。
最新医学影像物理学 放射性 核素显像精品课件
第一页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
第四节
核素的产生和显像机制
2
第二页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
一、医用放射性核素的制备原理 1、核素产生方式 ① 核反应堆 (reactor)和原子核裂变产物 ②加速器 (accelerator) ③放射性核素发生器
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
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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。
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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
第一章放射物理基础
③每一种放射性核素都有各自的λ值。
④若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则 多种衰变同时进行，互不影响：
1 2 n
半衰期:放射性核的数量因发生自发核衰 变而减少到原来核数一半所需的时间
N0 2
N0eT
可得：T ln 2 0.693
用半衰期表示衰变方程:
对递次衰变系列(T1»Ti, i=2,3,···)，有：
1N1 2 N 2 n N n
暂时平衡(transient equilibrium)
条件：
T1
T2 1
2
t 7 T1T2 T1 T2
结果： N 2 1 N1 2 1
A2 2 A1 2 1
1、卢瑟福的原子模型
α 粒子的散射实验
目的：检验汤姆逊模型的正确性 原理：带电粒子射向原子,探测出射粒子的角 分布。
实验装置和模拟实验
R:放射源； F:散射箔； S:闪烁屏； M：显微镜
B:圆形金属匣
（a)侧视图
(b)俯视图
α 粒子：放射性元素发射出的高速带电粒 子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的 电荷，质量约为4MH。
吸收能量
核外电子从一个电子 层跃迁到另一个电子 层时，吸收或释放一 定的能量，就会吸收 或释放一定波长的光，
释放能量
所以得到线状光谱。
电子在原子中如何分布？
密集的、带正电荷的原子核包含了原子的大部分质量，它被 带负电荷的电子包围
电子在原子中如何分布？
原子核外的电子是分层排布的，每一层都 可以叫做能层，可以分为K.L.M.N.O.P.Q这 7个能层，每个能层最多能排2n2个电子，每 个能层又可以为多个能级。
④若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则 多种衰变同时进行，互不影响：
1 2 n
半衰期:放射性核的数量因发生自发核衰 变而减少到原来核数一半所需的时间
N0 2
N0eT
可得：T ln 2 0.693
用半衰期表示衰变方程:
对递次衰变系列(T1»Ti, i=2,3,···)，有：
1N1 2 N 2 n N n
暂时平衡(transient equilibrium)
条件：
T1
T2 1
2
t 7 T1T2 T1 T2
结果： N 2 1 N1 2 1
A2 2 A1 2 1
1、卢瑟福的原子模型
α 粒子的散射实验
目的：检验汤姆逊模型的正确性 原理：带电粒子射向原子,探测出射粒子的角 分布。
实验装置和模拟实验
R:放射源； F:散射箔； S:闪烁屏； M：显微镜
B:圆形金属匣
（a)侧视图
(b)俯视图
α 粒子：放射性元素发射出的高速带电粒 子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的 电荷，质量约为4MH。
吸收能量
核外电子从一个电子 层跃迁到另一个电子 层时，吸收或释放一 定的能量，就会吸收 或释放一定波长的光，
释放能量
所以得到线状光谱。
电子在原子中如何分布？
密集的、带正电荷的原子核包含了原子的大部分质量，它被 带负电荷的电子包围
电子在原子中如何分布？
原子核外的电子是分层排布的，每一层都 可以叫做能层，可以分为K.L.M.N.O.P.Q这 7个能层，每个能层最多能排2n2个电子，每 个能层又可以为多个能级。
放射性基础知识ppt课件
放射性基础知识
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1
电离辐射标志
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2
电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
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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。
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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）
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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。
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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。
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1
电离辐射标志
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2
电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
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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。
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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）
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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。
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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。
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
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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。
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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 ）。
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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
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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。
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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 ）。
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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)
放射物理学基础ppt课件
7
模拟定位机
• X线模拟定位机：是用来模拟加速器或60Co治 疗机机械性能的专用X线诊断机。
• 作用：模拟各类治疗机实施治疗时的照射部位 及范围，进行治疗前定位。
• CT模拟机：是利用CT获取患者图像并进行三 维重建，同时将图像传给放射治疗计划系统， 进而对肿瘤实现精确定位的专用CT机。
8
近距离后装治疗机
• 现代后装治疗机主要包括：治疗计划系 统和治疗系统。
• 现代近距离治疗的特点： • 放射源微型化，程控步进电机驱动； • 高活度放射源形成高剂量率治疗； • 微机计划设计。
9
*辐射源种类和照射方式 辐射源种类
1．放射性同位素放出的α、β、γ射线 2．X 线治疗机和各类加速器产生的不同 能量的 X 线 3．各类加速器产生的电子束、质子束、 中子束、负π介子束以及其他重粒子束。
14
康普顿效应：
• 随着入射光子能量
的增加 ( 200kV-2
MV)，光子与轨道
上电子相撞，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)，这种现象叫
做康普顿效应。
15
电子对效应：
• 入射光子能量大 于1.02MV时， 光子可以与原子 核相互作用，使 入射光子的全部 能量转化成为具 有一定能量的正 电子和负电子， 这就是电子对效 应。
如60Coγ射线。
21
• *半价层 (Half Value layer，HVL)：是指置 于X射线束通过的路径上，使其照射量减少 一半所需某种物质的厚度。
• *照射野：射线束经准直器后垂直通过模体 的范围，用模体表面的截面大小表示照射野 的面积。临床剂量学规定，模体内50%同等 剂量曲线的延长线交于模体表面的区域定义 为照射野的大小。
模拟定位机
• X线模拟定位机：是用来模拟加速器或60Co治 疗机机械性能的专用X线诊断机。
• 作用：模拟各类治疗机实施治疗时的照射部位 及范围，进行治疗前定位。
• CT模拟机：是利用CT获取患者图像并进行三 维重建，同时将图像传给放射治疗计划系统， 进而对肿瘤实现精确定位的专用CT机。
8
近距离后装治疗机
• 现代后装治疗机主要包括：治疗计划系 统和治疗系统。
• 现代近距离治疗的特点： • 放射源微型化，程控步进电机驱动； • 高活度放射源形成高剂量率治疗； • 微机计划设计。
9
*辐射源种类和照射方式 辐射源种类
1．放射性同位素放出的α、β、γ射线 2．X 线治疗机和各类加速器产生的不同 能量的 X 线 3．各类加速器产生的电子束、质子束、 中子束、负π介子束以及其他重粒子束。
14
康普顿效应：
• 随着入射光子能量
的增加 ( 200kV-2
MV)，光子与轨道
上电子相撞，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)，这种现象叫
做康普顿效应。
15
电子对效应：
• 入射光子能量大 于1.02MV时， 光子可以与原子 核相互作用，使 入射光子的全部 能量转化成为具 有一定能量的正 电子和负电子， 这就是电子对效 应。
如60Coγ射线。
21
• *半价层 (Half Value layer，HVL)：是指置 于X射线束通过的路径上，使其照射量减少 一半所需某种物质的厚度。
• *照射野：射线束经准直器后垂直通过模体 的范围，用模体表面的截面大小表示照射野 的面积。临床剂量学规定，模体内50%同等 剂量曲线的延长线交于模体表面的区域定义 为照射野的大小。
放射物理学.ppt
6、无污染
近距离后装治疗机
代现后装治疗机主要包括：治疗计划系 统和治疗系统。
现代近距离治疗的特点：
1、放射源微型化，程控步进电机驱动； 2、高活度放射源形成高剂量率治疗； 3、微机计划设计。
模拟定位机
X线模拟定位机是用来模拟加速器或60Co 治疗机机械性能的专用X线诊断机。
作用：模拟各类治疗机实施治疗时的照 射部位及范围，进行治疗前定位。
放射物理学
——放射治疗常用放射源及其 物理特性
ludows
临床放射物理学: ① 放疗设备的结构、性能; ② 各种射线的物理特性、在人体内的分布规律; ③ 探讨提高肿瘤剂量，降低正常组织受量的物
理方法。
一、放射源的种类
① γ、 β射线———放射性同位素
② 普通X射线（KV级）——X线治疗机。 高能X射线（MV级）——加速器。
光子的穿透本领有三种情况：
1、放射性同位素：通常用核素名+辐射类
型表示, 如60Coγ射线。 2、中低能X射线，通常用半价层表示。 半价层HVL:射线强度通过某物质减弱为入
射强度的一Байду номын сангаас所需的厚度。如
1mmAL,0.5mmCu
3、高能X射线，通常用兆伏 (MV)表示， 如 6MV-X 线。
二、电离生物效应
一般指400kV以下X线治疗肿瘤的装置
• 原理：高速运动的电子作用于钨等重 金属靶，发生特征辐射、韧致辐射， 产生X线。
• 用途：主要用于体表肿瘤和浅表淋巴 结转移的治疗或预防性照射。
• 缺点：深度剂量低，皮肤剂量高；骨 吸收剂量高；易于散射，剂量分布差。
60Co治疗机
原理：利用放射性同位素60Co发射出的γ 射线治疗肿瘤
近距离后装治疗机
代现后装治疗机主要包括：治疗计划系 统和治疗系统。
现代近距离治疗的特点：
1、放射源微型化，程控步进电机驱动； 2、高活度放射源形成高剂量率治疗； 3、微机计划设计。
模拟定位机
X线模拟定位机是用来模拟加速器或60Co 治疗机机械性能的专用X线诊断机。
作用：模拟各类治疗机实施治疗时的照 射部位及范围，进行治疗前定位。
放射物理学
——放射治疗常用放射源及其 物理特性
ludows
临床放射物理学: ① 放疗设备的结构、性能; ② 各种射线的物理特性、在人体内的分布规律; ③ 探讨提高肿瘤剂量，降低正常组织受量的物
理方法。
一、放射源的种类
① γ、 β射线———放射性同位素
② 普通X射线（KV级）——X线治疗机。 高能X射线（MV级）——加速器。
光子的穿透本领有三种情况：
1、放射性同位素：通常用核素名+辐射类
型表示, 如60Coγ射线。 2、中低能X射线，通常用半价层表示。 半价层HVL:射线强度通过某物质减弱为入
射强度的一Байду номын сангаас所需的厚度。如
1mmAL,0.5mmCu
3、高能X射线，通常用兆伏 (MV)表示， 如 6MV-X 线。
二、电离生物效应
一般指400kV以下X线治疗肿瘤的装置
• 原理：高速运动的电子作用于钨等重 金属靶，发生特征辐射、韧致辐射， 产生X线。
• 用途：主要用于体表肿瘤和浅表淋巴 结转移的治疗或预防性照射。
• 缺点：深度剂量低，皮肤剂量高；骨 吸收剂量高；易于散射，剂量分布差。
60Co治疗机
原理：利用放射性同位素60Co发射出的γ 射线治疗肿瘤
放射物理学.ppt
2、吸收剂量 (absorbed dose, D) 吸收剂量 D等于dE除以dm的商。即电离 辐射给予质量为dm介质的平均能量dE。
D = dE / dm 单位：焦耳/千克 (J/kg)。 专用名 Gray(Gy)，1 Gy = 1 J/kg； 原用单位rad，1rad = 1cGy
3、百分深度剂量
放射物理学
——放射治疗常用放射源及其 物理特性
ludows
临床放射物理学: ① 放疗设备的结构、性能; ② 各种射线的物理特性、在人体内的分布规律; ③ 探讨提高肿瘤剂量，降低正常组织受量的物
理方法。
一、放射源的种类
① γ、 β射线———放射性同位素
② 普通X射线（KV级）——X线治疗机。 高能X射线（MV级）——加速器。
（3）碰撞损失与辐射损失
碰撞损失：由电离激发而引起，用单位长 度的能量损失来量度(dE/dx),在低能时发 生，主要产生热。
辐射损失：由特征辐射和韧致辐射引起的， 在高能范围发生，主要产生X射线，γ射 线
损失比＝碰撞损失/辐射损失＝816mev/T.Z
T-电子动能，Z—原子序数
2、光子射线与物质的相互作用
光电效应：光子高速前 进，在物质中与原子 的内层电子相撞，光 子将全部能量用于击 出电子，并赋予电子 高速前进的动能，这 种现象叫做光电效应。 与原子序数有关。 (光电效应主要发生 在低kV级的 X线，骨 吸收高于肌肉和脂肪)
康普顿效应：随着入
射光子能量的增加 ( 200kV-7 MV)，光子与 轨道上外层电子相撞 ，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)，这 种现象叫做康普顿效 应。与原子序数无关
放射物理
临床放射物理学讲课人：柳青目录⏹第一章放射源和治疗机⏹第二章电离辐射的剂量测量⏹第三章X(γ)⏹第四章治疗计划的设计与执行⏹附录第一章放射源和治疗机⏹放射源种类⏹照射方式⏹几种放射性同位素源⏹深部X线治疗机⏹钴60治疗机⏹医用加速器⏹高LET射线第一节放射源种类⏹⏹⏹第二节照射方式⏹⏹第三节几种放射性同位素源⏹天然放射性元素镭-226⏹铯-137⏹钴-601、天然放射性元素镭-226⏹镭的放射可分为带有正电荷的α射线，带有负电荷的β射线不带电荷的γ射线。
⏹镭疗主要是用其中的γ射线。
镭的γ线能谱复杂，平均能量为0.83MeV，半衰期为1590年。
⏹镭的产量有限，来源困难，防护处理复杂，易污染。
2、铯-137⏹铯-137是人工放射性同位素⏹其γ线能量是单能的为0662MeV，半衰期为33年。
⏹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、钴-60⏹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。
⏹59Co＋n→60Co＋γ⏹钴60蜕变时放射出γ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。
第四节深部X线治疗机⏹概述⏹类型1、概述深部X线治疗机通常是指管电压在180～400千伏特之间的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、深部X线治疗机的几种类型⏹⏹⏹⏹第五节钴60治疗机⏹概述⏹组成⏹优点⏹缺点1、概述⏹钴60治疗机俗称"钴炮“⏹钴60是一种人工生产的放射性核素。
⏹"钴炮"是以60钴做放射源，用γ射线杀伤癌细胞，对肿瘤实施治疗的装置。
2、钴60治疗机组成⏹一个密封的放射源；⏹一个源容器及防护机头；⏹具有开关的遮线器装置；⏹具有定向限束的限光筒，⏹支持机头的机械系统及其附属的设备⏹一个操纵台构成⏹射线穿透力强即可治疗相当深度的肿瘤。
《放射物理与防护》教学课件：4第四章1：X线与物质的相互作用
子 、靶核）相互作用，可以认为一个入射 光子与靶粒子发生相互作用，这个入射光 子或者消失，或者偏离原来的运动方向， 造成出射线束强度的减弱。
第一节 概述
• η常被称为作用几率 η=NB/N
• 它表示射线通过物质层面Δx时，一个入射 光子与物质中NB个靶核相互作用的几率（N 表示入射光子数）。显然，作用几率η与射 线通过物质上的靶粒子数NB成正比。
• 研究射线通过物质时与物质发生相互作用 ，可以了解射线的性质、射线产生的物理 过程及射线对物质的影响。
• 也是进行射线探测、防护和应用的重要基 础。
第一节 概述
• X线通过物质时，小部分从物质的原子间 隙中穿过，大部分被吸收和散射，从而产 生各种的物理的、化学的及生物的效应。
• 这些效应的产生都是物质吸收X线能的结 果。
X线与物质相互作用---光电效应
第一节 概述
• 下图示：X线光子进入生物组织后，光子能 量在其中的转移、吸收乃至最终引起生物 效应的大概过程。
光电效应
光子
X线光子进 入生物组织
康普顿效应
电子对效应
韧致辐射
高速电子
电子沿径迹 损失能量
电离 激发 热
物化阶段 生化阶段 生物损伤
第一节 概述
一、X线与物质相互作用的几率 • 由于入射光子与物质中的粒子（也称靶粒
第一节 概述
• 作用几率η也可用入射束通过物质前后的强 度变化来表示。
η=I0－I/I0=ΔI/I0 • η ：作用几率； • I0：入射强度； I：出射时的强度。 • 因入射光子通过物质时将与物质粒子发生
相互作用，使出射束的强度减弱。I＜I0
第一节 概述
二、射线的衰减 一）.线衰减系数 • 是让光子束入射到厚度可变的物体上，探
第一节 概述
• η常被称为作用几率 η=NB/N
• 它表示射线通过物质层面Δx时，一个入射 光子与物质中NB个靶核相互作用的几率（N 表示入射光子数）。显然，作用几率η与射 线通过物质上的靶粒子数NB成正比。
• 研究射线通过物质时与物质发生相互作用 ，可以了解射线的性质、射线产生的物理 过程及射线对物质的影响。
• 也是进行射线探测、防护和应用的重要基 础。
第一节 概述
• X线通过物质时，小部分从物质的原子间 隙中穿过，大部分被吸收和散射，从而产 生各种的物理的、化学的及生物的效应。
• 这些效应的产生都是物质吸收X线能的结 果。
X线与物质相互作用---光电效应
第一节 概述
• 下图示：X线光子进入生物组织后，光子能 量在其中的转移、吸收乃至最终引起生物 效应的大概过程。
光电效应
光子
X线光子进 入生物组织
康普顿效应
电子对效应
韧致辐射
高速电子
电子沿径迹 损失能量
电离 激发 热
物化阶段 生化阶段 生物损伤
第一节 概述
一、X线与物质相互作用的几率 • 由于入射光子与物质中的粒子（也称靶粒
第一节 概述
• 作用几率η也可用入射束通过物质前后的强 度变化来表示。
η=I0－I/I0=ΔI/I0 • η ：作用几率； • I0：入射强度； I：出射时的强度。 • 因入射光子通过物质时将与物质粒子发生
相互作用，使出射束的强度减弱。I＜I0
第一节 概述
二、射线的衰减 一）.线衰减系数 • 是让光子束入射到厚度可变的物体上，探
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• LET分为两类：低LET射线 (X 、γ、β射线)，LET 值＜10KeV/um；高LET射线 (快中子、负π介子、 重粒子)，LET值＞100KeV/um
• 辐射生物效应与LET值有重要关系。在相同吸收 剂量下，射线LET值越大，其生物效应越大。
二、X线物理特性
X线特点：不管高能、中能、低能X线都具有穿透、电 离、荧光、热和干涉、衍射，反射，折射等作用
4、保护皮肤，它的最大吸收剂量在皮下 0.5cm处，意思就是皮下0.5cm能量开 始释放，皮肤表面剂量很小。
给同样的治疗剂量时CO-60引起的皮肤反 应比普通X线低的很多。如果治疗室在 皮肤表面放置一层吸收体或填充物， 它的这个优势就失去。因此在使用CO60作为放射源治疗时必须保证铅块或 准直器底端离开皮肤一定的距离（一 般为15CM以上）。
射线与物质相互作用三种主要方式
1、光电效应：光子高速 前进，在物质中与电 子相撞，光子将全部 能量用于击出电子， 并赋予电子高速前进 的动能，这种现象叫 做光电效应。(光电效 应主要发生在低kV级 的 X线，骨吸收高于 肌肉和脂肪)
2、康普顿效应：
随着入射光子能量的增 加 ( 200kV-2 MV)， 光子与轨道上电子相 撞，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 )，这种现象叫做康普 顿效应。
放射物理学
第一节、放射线物理特性
放疗中常用的射线有：医用直线加速器产生 的高能X线（放疗主要使用）、高能电子线， 伽玛刀用的CO-60放射源的γ线，质子刀的 质子线，中子加速器或放射源产生的中子 线，其他重粒子线
一、核物理知识（教材没有的）
１、原子的结构 物质由分子和原子组成，分子又由原子组成 原子由原子核和核外电子组成，原子核带+电
（在原子中心），核外电子带-电（在原子外 围）。 原子符号ZAX，要理解Ｚ（核外电子数）、Ａ （质量数）、Ｎ（中子）的关系 中子＝质量数－核外电子数
２、了解电子从内层到外层Ｋ Ｌ Ｍ ＮＯ规 律２、８、１８、３２．．．２ｎ２
３、电磁辐射（电磁波）包含哪些：Ｘ、γ线、 光波、无线电波、紫外线、红外线等
加速器产生多档能量的高能电子线，一般为 4 MeV 、6 MeV 、9 MeV 、12 MeV 、 16 MeV 、20 MeV
或 5 MeV 、7 MeV、 10 MeV、 14 MeV、 16 MeV、 19 MeV、 22 MeV
1、高能电子线容易散射皮肤剂量相对较高， 皮肤剂量随着能量增加而增加。
目的：使得最大剂量点不发生在皮肤上。
5、对骨、软组织具有相等吸收剂量，主要是 康普顿效应作用，照射时骨和软组织比低 能X线效应为主，骨每单 位剂量的吸收要比软组织大很多。
CO-60主要为康普顿效应为主，使之在照射骨 头组织时不会引起损伤；另个方面骨组织 和软组织对γ线的吸收剂量相同。
４、同位素是什么？ 活度单位（居里）？ 半衰期
１ci（居里）＝３.７x1010Bq（贝克）
5、光子（Ｘ、γ线）物质的相互作用
主要有三种：光电效应、康普顿效应（放射 治疗主要用这个效应治疗）、电子对效应
６、射线的质、量、吸收剂量（戈瑞Ｇｙ）、 剂量当量，单位及表示，教材没有提，但 学习放射治疗一定要知道这些，不然后面 可能听不懂，有兴趣的同学可以自己去学 习，这里就不花时间讲了。
1、穿透作用：就是说穿透物质时不被吸收的能力，穿 透能力强弱和能量大小、物质厚度、密度都有关。
２、电离作用：物质受到Ｘ线照射时，核外电子被打 出脱离原子轨道，主要有三种表现方式光电、康普 顿、电子对效应
３、荧光作用：也就是感光作用，射线打到物质上会 有光，如打到胶片上会有不同的变化，很多放疗设 备验证都用射线的这个特点，对剂量或准度校准。
射线与物质有哪些作用
射线作用于物质的效应
• 特征辐射：入射电子将原子内层轨道上的 电子撞击出去，任一外层轨道上的电子， 可立即填补这个空穴，其多余能量以光子 的形式释放出来而产生特征辐射。
• 韧致辐射：入射电子穿过原子核附近，使 原子核受激。当它退激发返回稳定状态时， 其多余能量以X(γ)射线的形式放射出来， 这种辐射称为韧致辐射。
2、由于容易散射，利用治疗时必须使用限光 筒加以收集，加之射线打在限光筒出来的 射线杂乱无章，有半影必须再配散射箔改 变射线宽度，使之均匀方可利用，打到散 射箔的电子线会产生无法使用的X线，叫X 线污染，为了避免这些现象发生，现在生 产的直线加速器工艺水平，功能都克服了， 加多叶光（MLC），动态旋转、多级准直器 等技术，这些东西都不是手工完成，是直 线加速器设备里自带有的。现在时下用的 3DCRT（三维适形）、IMRT（调强）、IGRT （图像引导）、TOMO（断层放射治疗）
7、经济、可靠。Ｃo－60半衰期为5.27年， 一般可以用5-6年，换一次大约100-200 万，而加速器的球管为100-150万一个， 大约1年更换一次，如果病人量多或经常 使用高压可能寿命更短。Ｃo－60治疗机、 伽玛刀、陀螺刀就是用Ｃo－60放射源， 结构简单，维护费比加速器便宜。
四、高能电子束物理特点
４、热及干涉、衍射，反射，折射等作用，初、高中 物理学过这里就不讲了。
三、Ｃo－60γ线的特点
1、Ｃo－60（不稳定）是一种人工放射源， 用中子打在Ｃo－59（稳定）产生的。
2、能量：衰变产生1.17Mev,和1.33Mev两个 能量的γ线，平均能量为1.25Mev。
3、穿透力强，凡是射线都有穿透力
3、电子对效应：入射 光子能量大于1.02MV
• 时，光子可以与原子 核相互作用，使入射 光子的全部能量转化 成为具有一定能量的 正电子和负电子，这 就是电子对效应。
线性能量传递(linear energy transfer, LET）也叫线性密度
• 是指次级粒子径迹单位长度上的能量传递，即带 电粒子传给其径迹物质上的能量。 常用单位：KeV/um
6、旁向散射小
射线几何线束以外的旁向散射比普通X线 小很多，剂量下降很快，因此保护了 射野边缘外的正常组织和降低了全身 的积分剂量。但由于CO-60治疗或现用 的伽玛刀在设备设计时，几何半影、 穿射半影很大的话，这种优势就失去。
准直器大小、形状，放射源的尺寸大小、 准直器到皮肤的距离、源皮距（SSD） 等等。
• 辐射生物效应与LET值有重要关系。在相同吸收 剂量下，射线LET值越大，其生物效应越大。
二、X线物理特性
X线特点：不管高能、中能、低能X线都具有穿透、电 离、荧光、热和干涉、衍射，反射，折射等作用
4、保护皮肤，它的最大吸收剂量在皮下 0.5cm处，意思就是皮下0.5cm能量开 始释放，皮肤表面剂量很小。
给同样的治疗剂量时CO-60引起的皮肤反 应比普通X线低的很多。如果治疗室在 皮肤表面放置一层吸收体或填充物， 它的这个优势就失去。因此在使用CO60作为放射源治疗时必须保证铅块或 准直器底端离开皮肤一定的距离（一 般为15CM以上）。
射线与物质相互作用三种主要方式
1、光电效应：光子高速 前进，在物质中与电 子相撞，光子将全部 能量用于击出电子， 并赋予电子高速前进 的动能，这种现象叫 做光电效应。(光电效 应主要发生在低kV级 的 X线，骨吸收高于 肌肉和脂肪)
2、康普顿效应：
随着入射光子能量的增 加 ( 200kV-2 MV)， 光子与轨道上电子相 撞，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 )，这种现象叫做康普 顿效应。
放射物理学
第一节、放射线物理特性
放疗中常用的射线有：医用直线加速器产生 的高能X线（放疗主要使用）、高能电子线， 伽玛刀用的CO-60放射源的γ线，质子刀的 质子线，中子加速器或放射源产生的中子 线，其他重粒子线
一、核物理知识（教材没有的）
１、原子的结构 物质由分子和原子组成，分子又由原子组成 原子由原子核和核外电子组成，原子核带+电
（在原子中心），核外电子带-电（在原子外 围）。 原子符号ZAX，要理解Ｚ（核外电子数）、Ａ （质量数）、Ｎ（中子）的关系 中子＝质量数－核外电子数
２、了解电子从内层到外层Ｋ Ｌ Ｍ ＮＯ规 律２、８、１８、３２．．．２ｎ２
３、电磁辐射（电磁波）包含哪些：Ｘ、γ线、 光波、无线电波、紫外线、红外线等
加速器产生多档能量的高能电子线，一般为 4 MeV 、6 MeV 、9 MeV 、12 MeV 、 16 MeV 、20 MeV
或 5 MeV 、7 MeV、 10 MeV、 14 MeV、 16 MeV、 19 MeV、 22 MeV
1、高能电子线容易散射皮肤剂量相对较高， 皮肤剂量随着能量增加而增加。
目的：使得最大剂量点不发生在皮肤上。
5、对骨、软组织具有相等吸收剂量，主要是 康普顿效应作用，照射时骨和软组织比低 能X线效应为主，骨每单 位剂量的吸收要比软组织大很多。
CO-60主要为康普顿效应为主，使之在照射骨 头组织时不会引起损伤；另个方面骨组织 和软组织对γ线的吸收剂量相同。
４、同位素是什么？ 活度单位（居里）？ 半衰期
１ci（居里）＝３.７x1010Bq（贝克）
5、光子（Ｘ、γ线）物质的相互作用
主要有三种：光电效应、康普顿效应（放射 治疗主要用这个效应治疗）、电子对效应
６、射线的质、量、吸收剂量（戈瑞Ｇｙ）、 剂量当量，单位及表示，教材没有提，但 学习放射治疗一定要知道这些，不然后面 可能听不懂，有兴趣的同学可以自己去学 习，这里就不花时间讲了。
1、穿透作用：就是说穿透物质时不被吸收的能力，穿 透能力强弱和能量大小、物质厚度、密度都有关。
２、电离作用：物质受到Ｘ线照射时，核外电子被打 出脱离原子轨道，主要有三种表现方式光电、康普 顿、电子对效应
３、荧光作用：也就是感光作用，射线打到物质上会 有光，如打到胶片上会有不同的变化，很多放疗设 备验证都用射线的这个特点，对剂量或准度校准。
射线与物质有哪些作用
射线作用于物质的效应
• 特征辐射：入射电子将原子内层轨道上的 电子撞击出去，任一外层轨道上的电子， 可立即填补这个空穴，其多余能量以光子 的形式释放出来而产生特征辐射。
• 韧致辐射：入射电子穿过原子核附近，使 原子核受激。当它退激发返回稳定状态时， 其多余能量以X(γ)射线的形式放射出来， 这种辐射称为韧致辐射。
2、由于容易散射，利用治疗时必须使用限光 筒加以收集，加之射线打在限光筒出来的 射线杂乱无章，有半影必须再配散射箔改 变射线宽度，使之均匀方可利用，打到散 射箔的电子线会产生无法使用的X线，叫X 线污染，为了避免这些现象发生，现在生 产的直线加速器工艺水平，功能都克服了， 加多叶光（MLC），动态旋转、多级准直器 等技术，这些东西都不是手工完成，是直 线加速器设备里自带有的。现在时下用的 3DCRT（三维适形）、IMRT（调强）、IGRT （图像引导）、TOMO（断层放射治疗）
7、经济、可靠。Ｃo－60半衰期为5.27年， 一般可以用5-6年，换一次大约100-200 万，而加速器的球管为100-150万一个， 大约1年更换一次，如果病人量多或经常 使用高压可能寿命更短。Ｃo－60治疗机、 伽玛刀、陀螺刀就是用Ｃo－60放射源， 结构简单，维护费比加速器便宜。
四、高能电子束物理特点
４、热及干涉、衍射，反射，折射等作用，初、高中 物理学过这里就不讲了。
三、Ｃo－60γ线的特点
1、Ｃo－60（不稳定）是一种人工放射源， 用中子打在Ｃo－59（稳定）产生的。
2、能量：衰变产生1.17Mev,和1.33Mev两个 能量的γ线，平均能量为1.25Mev。
3、穿透力强，凡是射线都有穿透力
3、电子对效应：入射 光子能量大于1.02MV
• 时，光子可以与原子 核相互作用，使入射 光子的全部能量转化 成为具有一定能量的 正电子和负电子，这 就是电子对效应。
线性能量传递(linear energy transfer, LET）也叫线性密度
• 是指次级粒子径迹单位长度上的能量传递，即带 电粒子传给其径迹物质上的能量。 常用单位：KeV/um
6、旁向散射小
射线几何线束以外的旁向散射比普通X线 小很多，剂量下降很快，因此保护了 射野边缘外的正常组织和降低了全身 的积分剂量。但由于CO-60治疗或现用 的伽玛刀在设备设计时，几何半影、 穿射半影很大的话，这种优势就失去。
准直器大小、形状，放射源的尺寸大小、 准直器到皮肤的距离、源皮距（SSD） 等等。