放射物理学基础(二)
临床放射物理学基础
常用放射线的物理特性
❖ 高能电子线的物理生物学特性
❖ 穿透深度浅，表面剂量高。 单野→机体浅表部位的肿瘤，挡铅底面距皮肤表面应＞5cm。
❖ 射线能量↑or照射野↓，等剂量曲线由平坦逐渐趋于内收而成锥形压缩 ❖ 照射深度与能量成正比，D80点的位置大约位于其穿透深度的1/3处。 ❖ 皮肤表面-D80内，百分深度剂量分布较为均匀，D80后则急剧下降接近于
剂量变化梯度不能超过±5%。 即要达到90%的剂量分布。 ❖ 肿瘤靶区剂量要足够。 ❖ 保护肿瘤周围重要敏感器官免受照射。 至少不能使他们的照射剂量超过其耐受剂量。
准、均、高、保
放射线射野剂量学
常用名词
❖ 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)
❖ 穿透力强，深部剂量高。体内深部肿瘤。 ❖ 保护皮肤。射线能量高，皮肤剂量低，最大剂量
点在皮下处。 ❖ 骨和软组织具有同等吸收。骨损伤小，骨肿瘤、
骨旁病变。 ❖ 射野边缘存在半影区，应注意相邻野的衔接处的
冷热点问题。 ❖ 旁向散射小。 ❖ 挡铅时，挡铅底面距皮肤表面至少应＞5cm。 ❖ 经济可靠。
源轴距（SAD）：放射源到机架旋转轴或机器等中心的 ❖高能X射线百分深度剂量的影响因素
单野→机体浅表部位的肿瘤，挡铅底面距皮肤表面应＞5cm。
距离(也就是旋转半径)。 源皮距↑：表面剂量↓，最大剂量点深移，剂量梯度↓变窄，
源瘤距（STD）：表示放射源中心沿照射野中心轴到体内肿瘤所考虑点的距离 (一般定肿瘤中心)。 高能射线的百分深度剂量随照射野的变化幅度小于低能射线。 高能X射线百分深度剂量的影响因素
放射物理学基础
高能电子束剂量学特点
高能电子线的百分深度剂量分布大致为四 部分：剂量建成区，高剂量坪区，剂量跌落区 和X射线污染区。
中心轴百分深度剂量曲线
特点：
1、表面剂量高，并随能量增加而增加。 2、剂量建成效应不明显。 3、具有有限的射程，一般等于E/2值, 可以有效的保护靶区后深部的正常组织。
用途：
主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和 浸润的淋巴结
1、腔内照射 2、组织间插植照射 3、管内照射 4、表面施源器照射
三、放射物理学有关名词及概念
放射源（S） 一般规定为放射源前表面 的中心，或产生辐射的靶面中心。
照射野 射线束经准直后垂直通过模体的 范围。
临床剂量学中规定模体内50%等剂量线 的延长线交于模体表面的区域定义为照射野 的大小
参考点 规定模体表面下射野中心轴 上某一点作为剂量计算或测量参考的点。 400kV以下X射线参考点取在模体表面，对 高能X（γ）射线参考点取在模体表面下射 野中心轴上最大剂量点位置
能量和照射野的选择
常用能量 4~25Mev
能量与治疗深度的关系 E = 3d+2~3Mev
照射野 电子束射野≥靶区横径的1.18倍
近距离照射剂量学
剂量学特点 放射源周围的剂量分布按照与放射
源之间的距离的平方而下降，即平方反 比定律。 基本特征 肿瘤剂量 高而不均匀，而邻 近正常组织受量低
近距离治疗的主要特点
肺剂量 双 双肺 肺VV2300≤≤2280%%
心脏 V40≤40~50% 肝脏 （60%体积）≤30Gy 骨髓 ≤45Gy 脑干 ≤54Gy
放射防护常识
基本原则
1.放射实践的正当化
任何伴有电离辐射的实践所获得的利益必须大于所付出 的代价。 2.放射防护的最优化 任何电离辐射的实践，应当避免不必要的照射。在谋求 最优化时，应以最小的防护代价，获取最佳的防护效果， 不能追求无限地降低剂量。 3.个人剂量限值 所有实践带来的个人受照剂量必须低于当量剂量限值标准。
放射治疗技术 物理学基础
• 3、60钴γ射线的百分深度剂量及影响因 素
• 4、高能电子线的临床剂量学
• 5、等剂量曲线的分布及影响因素 • 6、人体曲面和不均匀组织的修正 • 7、临床处方剂量的计算方法
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物理半影
80%和20%等剂量曲线间的侧向距离
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• 5、等剂量曲线的分布及影响因素 • 6、人体曲面和不均匀组织的修正 • 7、临床处方剂量的计算方法
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高能X射线相关概念
• 放射源 • 照射野中心轴 • 照射野 • 参考点 • 源皮距（SSD） • 源轴距（SAD）
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百分深度剂量
• 定义：照射野中心轴上，体模内深度d处的吸收剂 量率Dd与参考深度do处的吸收剂量率Ddo之比。
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一、高能X射线的物理特性 （一）穿透作用 （二）电离作用 （三）荧光作用 （四）热作用 （五）干涉、衍射、反射、折射作用
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（一）穿透作用
X射线透视和摄影的物理基础
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（二）电离作用
X射线损伤和治疗的物理基础
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（三）荧光作用
X射线透视的物理基础
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一、常用放射线的物理特性 二、放射线射野剂量学
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常用射线的物理剂量特性
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• 1、放射线的临床剂量学原则
• 2、高能X射线的百分深度剂量及影响因 素
• 3、60钴γ射线的百分深度剂量及影响因 素
• 4、高能电子线的临床剂量学
放射物理学
光子能量在图（a）点释放出次级电子的 损失，即光子的能量转移，以比释动能来 度量；沿径迹（b）的损失，即光子的能 量被介质所吸收，以吸收剂量来度量 从上述论述中可以看出，比释动能和吸收 剂量显然在概念上是两个完全不同的物理 量，前者是 入射光于在作用点（a）处释 放给次级电子的 总动能，后者为次级电 子沿其径迹（b）释放给介质的能量。
半导体剂量仪
半导体剂量仪使用的探测器实际上是一种特殊的 PN型二级管。界面两边很小的PN结区域里形成 静电场和电位差。类似于空气电离室灵敏体积中 的情况，两个导电电极之间存在有绝缘层（PN 型中的阻挡层）。当探测器受到电离辐射照射时， 会产生新的载流子（电子和空穴对），在电场作 用下，它们很快分离并分别被“拉”到正极和负 极，形成脉冲信号。因此有的学者将半导体探测 器 称为“固体电离室
同体积的半导体探测器，要比空气电离室 的灵敏度高18000倍左右。这样的半导体 探头可以做得 非常小(0.3—0.7mm3)，除 常规用于测量剂量梯 度比较大的区域， 如剂量建成区、半影区的剂量分布和用于 小野剂量分布的测量外，近十年来，半导 体探测器越来越被广泛用于患者治疗过程 中的剂量监测
放射物理学有关的名词
射线质（Radiation quality）：电离辐射穿 透物质的本领 放射源（Source）：放射源前表面的中心， X射线靶面中心，电子束出射窗或散射箔 的位置 射野中心轴（Beam axis）：射线束的中 心对称轴，临床上一般用放射源穿过照射 野中心的连线作为射野中心轴
模体（Phantom）：用于模拟射线在人体 组织或器官中因散射和吸收所引起的变化， 即模拟射线与人体组织相互作用的物理过 程。分为标准模体（Standard phantom）， 均匀模体（Homogeneous phantom）， 人体模体（Human phantom）和组织填充 模体（Bolus）
第二章 放射物理基础(医学影像成像理论)
互作用时产生的、具有连续波长的X线inuous X-ray spectrum)，与可见光的白光 相似，是包括多种能量光子的混合射线。
(1)连续X线产生的物理过程：轫致辐射是辐射损失的一种，是产生连续 X线的机制。
当一个带电体在外电场中速度变化时，带电体将向外辐射电磁波。高速 电子进入到原子核附近的强电场区域、然后飞离强电场区域完成一次电 子与原子核的相互作用时，电子的速度大小和方向必然发生变化。
X线管的灯丝是螺管状，理想的实际 实际焦点的大小取决于聚焦槽的形状、
图 2-2
焦点在靶面上形成的是一近似矩形。
宽度和深度。
聚焦槽与灯丝位臵及其电位分布影响
阴极电子流的分布，形成主焦点与副焦 点。
(二)X线产生装置
有效焦点(effective focal spot) ：实际
焦点在X线投射方向上的投影面积。一 般为长方形。
用等；只能用爱因斯坦的光量子理论，即把X线束看做是由一个个微粒-X光子组成的来解释。
与物质相互作用发生能量交换时，突出表现了它的粒子性。
微粒性 主要表现为X线光子在辐射和吸收时具有能量、质量和动量。X
线的波长、频率、波速c和能量E、质量m关系： E=hν
2016/12/3
λ=c/ν
(2-1)
h为普朗克常数，h=6.626×10-34 J· s。
而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。
3、适当障碍物---靶：阳极
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(二)X线产生装置
医用X线机分为诊断机和治疗机两大类。用于透视、摄影和特殊检查
放射物理学基础
3.2 深度剂量分布
3.2.1 照射野有关名词定义
(1) 射线质 指的是射线能量，主 要表示射线贯穿物体的能力。
(2) 射野中心轴 射线束的中心对
d0
称轴线，临床上一般用放射源
S穿过对称照射野中心的连线
作为射野中轴。
d
(3) 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 量学中规定50％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。
原理：利用放射性同位素60Co发射出的γ射 线治疗肿瘤
特点：①能量高，射线穿透力强；②皮肤反 应轻；③康普顿效应为主，骨吸收类似于软 组织吸收；④旁向散射少，放射反应轻；⑤ 经济可靠，维修方便。
缺点：需定时换源；防护相对困难。
2.3 医用直线加速器
原理：利用微波电场沿直线加速 电子然后发射，或打靶产生 X线发射，治疗肿瘤的装置。
射线质 Dmax (mm)
钴60 5
6MV X线 15
8MV X线 20
15MV X线 28
(2) 建成效应 从表面到最大剂量深度区域称为剂量建成区域，此
区域内剂量随深度增加而增大。对于高能X射线，一般都有建成 区域存在，如果原射线中电子含量少，表面剂量可以很低，但不 能为0，因为各种散射，原射线中总有少量电子存在。对于25MV X线，表面剂量可以少于15％。
(4) 参考点 规定模体表面下射野中心轴上某一点作为剂量计算或测
量参考的点，表面到参考点的深度记为d0 。 (5) 源皮距(SSD) 放射源到模体表面照射野中心的距离。
(6) 源轴距(SAD) 放射源到机架等中心的距离。
(7) 源片距(SFD) 放射源到胶片的距离，也叫靶片距。
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放射治疗物理学目录第一章放射治疗物理基础第一节原子和原子核性质一、一些基本概念二、原子核的大小和质量三、原子核结合能四、原子核的自旋与磁矩五、原子核和核外电子的能级第二节射线与物质的相互作用一、基木粒子的种类和物理特性二、核的稳定性和衰变类型三、放射性度量和放射性核素衰减规律四、常见类型射线与物质的相互作用及定量表达第二章临床放射生物学概论第一节电离辐射对生物体的作用一、辐射生物效应的时间标尺二、电离辐射的直接作用和间接作用第二节电离辐射的细胞效应一、辐射诱导的DNA损伤及修复二、细胞死亡的概念三、细胞存活曲线四、细胞周期时相与放射敏感性五、氧效应及乏氧细胞的再氧合六、再群体化笫三节电离辐射对肿瘤组织的作用一、肿瘤的增殖动力学二、在体实验肿瘤的放射生物学研究中得到的一些结论第四节正常组织及器官的放射效应一、正常组织的结构组分二、早期和晚期放射反应的发生机制三、正常组织的体积效应第五节肿瘤放射治疗的基本原则一、照射范围应包括肿瘤二、要达到基本消灭肿瘤的目的三、保护邻近正常组织和器官四、保护全身情况及精神状态良好第六节提高肿瘤放射敏感性的措施一、放射源的选择二、利用时间-剂量-分割关系三、使肿瘤细胞再分布四、利用氧效应第七节肿瘤放射治疗中生物剂量等效换算的数学模型一、“生物剂量”的概念二、放射治疗屮生物剂量等效换算的数学模型三、外推反应剂量（ERD）概念第三章常用放射治疗设备第一节X线治疗机一、X线的发生二、X线机的一般结构三、X线质的改进四、X射线治疗机的改进第二节医用加速器一、概述二、医用电子直线加速器的加速原理三、医用电子直线加速器的结构四、质子放疗系统第三节远距离^Co治疗机一、叫20源的产生与衰变二、远距离治疗机的一般结构三、60Co治疗机种类四、60Co治疗机的半影种类五、垂直照射相邻照射野的设计六、60c°v射线的优缺点七、6°C0源更换八、Y刀第四节远距离控制的近距离治疗机一、H DR后装治疗设备的组成二、现代后装机具有的优点第五节理想放射源条件一、理想的剂量分布二、能杀灭乏氧细胞三、能杀灭非增殖期细胞（Go期）第六节模拟定位设备一、模拟定位机二、C T模拟定位机三、磁共振模拟机四、P ET-CT模拟机第七节体位固定装置一、一般的头颈部支持系统二、乳腺体位辅助托架三、热塑面网（罩）和体罩四、真空成形固定袋（真空袋）第八节放射治疗局域网络一、局域网络的配置二、放射治疗科网络的信息交换三、L ANTIS系统四、科室网络的安全维护第四章辐射剂量学的基本概念第一节辐射剂量学基本定义一、照射量二、比释动能三、吸收剂量四、有关辐射场的几个基本定义第二节各辐射量Z间的关系一、高能光子在介质中的能量转移和吸收二、电子平衡三、照射量和比释动能的关系四、比释动能和吸收剂量的关系五、吸收剂量和照射量的关系第三节空腔理论一、阻止本领二、阻止本领和吸收剂量的关系三、Bragg-Gray空腔理论四、Spencer-Attix 理论五、空腔理论住电离室剂量测量中的应用第五章射线的测量第一节电离室一、电离室基本原理二、指形电离室三、电离室的工作特性以、特殊电离室五、电离室测量吸收剂量的原理第二节热释光剂量计一、原理二、热释光剂量讣的种类三、热释光剂量计使用四、热释光剂量计的刻度第三节胶片剂量计一、原理二、应用第四节半导体剂量计一、原理二、Mapcheck半导体剂量仪第五节场效应管一、原理二、M OSFET探测器的特性第六节剂量的标定一、射线质的测定二、射线吸收剂量的标定第六章光子照射剂量学第一节原射线与散射线一、原射线二、散射线第二节平方反比定律第三节百分深度剂量一、照射野及有关名词定义二、百分深度剂量第四节射野输出因子和模体散射因子一、射野输出因子二、模体散射校正因子第五节组织空气比一、组织空气比定义二、源皮距对组织空气比的影响三、射线能量、组织深度和射野大小对组织空气比的彫响四、反向散射因子五、组织空气比与百分深度剂量的关系六、不同源皮距百分深度剂量的计算一一组织空气比法七、旋转治疗屮的剂量计算八、散射空气比第六节组织最大比一、组织模体比和组织最大剂量比二、散射最大剂量比第七节等剂量线一、等剂量线二、射野离轴比第八节组织等效材料一、组织替代材料二、组织替代材料间的转换三、模体四、剂量准确性要求第九节人体曲而和组织不均匀性的修正一、均匀模体和人体之间的差别二、人体曲面的校正第十节不均匀组织（骨、肺）校正一、射线衰减和散射的修正二、不均匀组织屮的吸收剂量三、组织补偿第十一节楔形野剂量学一、楔形野等剂量分布与楔形角二、楔形因子三、一楔合成四、楔形板临床应用方式及其计算公式五、动态楔形野第十二节不规则射野剂量学第十三节临床剂量计算一、处方剂量二、加速器剂量计算三、钻-60剂量计算四、离轴点剂量计算一一Day氏法第七章电子线照射剂量学第一节电子线中心轴深度剂量分布一、中心轴深度剂量曲线的基木特点二、有效源皮距及平方反比定律三、彫响电子线百分深度剂量的因素四、电子线的输出因子第二节电子线剂量学参数一、电子线的射程二、电子线能量参数三、电子线的离轴比四、电子线的均整度、对称性及半影五、电子线的等剂量线分布特点第三节电子线的一般照射技术一、电子线处方剂量ICRU参考点二、能量和照射野的选择三、射野形状及铅挡技术四、电子线的补偿技术五、电子线的斜入射修正六、电子线的组织不均匀修正和边缘效应七、电子线的射野衔接技术第四节电子线的特殊照射技术一、电子线旋转照射技术二、电子线全身皮肤照射三、电子线术中照射第八章近距离放射治疗剂量学第一节近距离放疗概述一、近距离放射治疗的设备和相关技术二、近距离放疗的常用核素第二节近距离放疗的剂量计算一、单个粒子源的剂量计算方法二、临床多粒子源植入的扰动影响三、组织异质情况下的剂量修正第三节近距离放疗的临床应用和剂量体系一、粒子源植入治疗的临床应用二、粒子源植入的临床剂量体系第九章中子近距离照射剂量学第一节钿中子与制中子相对生物学效应一、钢屮子二、^cf的相对生物效应(RBE)三、屮子近距离治疗的优势第二节钏中子治疗技术一、'叱彳中子后装治疗机(中子刀)简介二、中子刀适应症及禁忌症第三节钿中子治疗的剂量分布一、模体二、确定漩Cf中子束、Y射线吸收剂量分布的探测器三、确定^Cf中子、Y吸收剂量分布的理论方法第四节中子的防护一、中子后装机的辐射防护性能二、患者的辐射防护三、医护人员的辐射防护四、公众的辐射防护五、安全管理第十章临床常用技术和应用第一节挡块一、挡块的厚度二、低熔点铅技术三、挡块制作第二节组织补偿一、组织填充物二、组织补偿器三、电子束的补偿技术第三节多叶准直器一、多叶准直器的基本结构二、多叶准直器的安装位置第四节楔形野一、楔形板二、楔形角与楔形因子三、一楔合成四、动态楔形野第五节独立准直器第十一章临床常用放疗方案第一节放疗临床对剂量学的要求一、提高治疗比二、实现临床剂量学四原则第二节照射技术和射野设计原理一、体外照射技术的分类及其优缺点二、射线及其能量的合理选择三、高能X射线的射野设计原则四、相邻野设计五、不对称射野笫三节临床常见肿瘤放射治疗方案一、鼻咽癌常规照射野设计二、肺癌常规照射野设计三、食管癌常规照射野设计第十二章三维适形放射治疗及调强放射治疗第一节三维适形放疗的发展过程第二节3DCRT工作流程、计划工具一、体模制作二、计划CT扫描与数据传输三、轮廓勾画四、计划设计和评价五、计划验证六、三维适形放疗的临床应用第三节立体定向放射外科和立体定向放射治疗一、立体定向放射外科二、立体定向放射治疗笫以节调强放射治疗一、IMRT的工作流程和基本概念二、IMRT实施方法三、IMRT的优点四、IMRT的可能潜在问题五、IMRT的剂量验证第五节 调强放射治疗的临床应用举例一、 鼻咽癌的调强放射治疗二、 前列腺癌的调强放射治疗三、 肺癌的调强放射治疗第十三章治疗计划系统和治疗计划评估 第一节治疗计划系统概念和历史简介一、 治疗计划系统概念二、 治疗计划系统的发展历史三、 两维和三维治疗计划系统的比较 第二节治疗计划的剂量学原则及靶区剂量规定一、 肿瘤致死剂量与正常组织耐受剂量二、 临床剂量学四项原则 第三节外照射靶区剂量学规定治疗目的 参考点和坐标系 体积的定义 対剂量报告的一般性建议 剂量归一点 吸收剂量二、四、五、八、第六节近距离放射治疗剂量算法近距离治疗特点近距离治疗类型和放射源空间重建近距离主耍剂量计算方法192Ir 放射源的数学模型 近距离照射的剂量优化第七节外照射剂量计算算法一、 剂量计算算法的临床实现进程二、 剂量计算算法第八节 治疗计划系统的设计和体系结构一、 基本组成二、 单个治疗计划工作站系统三、 多工作站系统四、 辅助部件五、 第三方软件六、 治疗计划系统的发展七、 系统说明书二、 四、五、八 第四节TPS 中的图像和图像处理技术一、 放射治疗计划中使用的图像技术二、 图像处理第五节治疗计划设计过程体位固定治疗计划设计放射治疗计划评估治疗计划的验证治计划的执行调强放射治疗的TPS 剂量验证 二、 四、 五、 六、第九节治疗计划系统的验收一、验收内容二、与剂量无关的项目三、外照射野光子剂量计算四、电子线剂量计算五、后装治疗六、数据传输第十节治疗计划系统的质量保证一、系统文件和人员培训二、系统定期QA项目三、患者治疗计划检查第十四章放射治疗的质量保证QA和质量控制QC 第一节QA和QC的目的及重要性第二节放射治疗对剂量准确度的要求一、靶区剂量的确定二、对剂量准确度的要求三、影响剂量准确性的因素第三节外照射治疗物理质量保证内容一、外照射治疗机、模拟机和辅助设备二、等中心及指示装置三、照射野特性的检查四、剂量测量和控制系统五、治疗计划系统六、治疗安全第四节近距离治疗QA内容一、放射源二、污染检查三、遥控后装机QA四、治疗的质量控制第五节QA、QC的管理要求一、部门QA的主要内容二、国家QA的主要内容第十五章发展中的图像引导放射治疗第一节三维适形放射治疗第二节调强放射治疗第三节图像引导放射治疗一、放射治疗实施前影像二、治疗室内图像引导和投照三、图像引导放射治疗四、4维放射治疗第四节剂量引导放疗和循变放疗一、剂量引导放射治疗二、循变放射治疗第十六章放射防护第一节电离辐射的生物效应一、放射损伤机理二、放射生物效应的类型三、影响放射生物效应的主要因素四、辐射对组织、器官的损伤效应第二节放射防护目的与标准一、放射防护的目的二、放射防护应遵守的三项基本原则三、人工照射类型四、放射防护标准第三节外照射防护基本措施一、工作场所区域划分二、减少外照射剂量的三项措施第四节医用电离辐射防护一、医院的防护职责二、医疗照射的正当性判断三、医疗照射的防护最优化四、医疗照射的指导水平与剂量约束章名为小三宋体加粗节名为小四宋体加粗正文为五号宋体加粗一、加粗(一)加粗有必要时1.加粗有必要时(1)a.(a)数字为timenewman公式为(1-1)。
医学影像物理学考试题库及答案(2)
医学影像物理学试题及答案 第六章 放射性核素显像6-1 放射性核素显像的方法是根据A ．超声传播的特性及其有效信息，B ．根据人体器官的组织密度的差异成像，C ．射线穿透不同人体器官组织的差异成像，D ．放射性药物在不同的器官及病变组织中特异性分布而成像。
解：根据放射性核素显像的定义，答案D 是正确的。
正确答案：D6-2 放射性核素显像时射线的来源是A ．体外X 射线穿透病人机体，B ．引入被检者体内放射性核素发出，C ．频率为2.5MHz ～7.5MHz 超声，D ．置于被检者体外放射性核素发出。
解：A 是X 照相和X-CT 的射线来源，C 是超声成像所用的超声，对于B 、D 来说，显然B 正确。
正确答案：B6-3 一定量的99m Tc 经过3T 1/2后放射性活度为原来的A ．1/3，B ．1/4，C ．1/8，D ．1/16。
解根据2/1/021T t A A ⎪⎭⎫⎝⎛=，当t ＝3T 1/2时，80A A =。
正确答案：C6-4 在递次衰变99Mo→99m Tc 中，子核放射性活度达到峰值的时间为A ．6.02h ，B ．66.02h ，C ．23h ，D ．48h 。
解 参考例题，T 1 1/2=66.02h, T 2 1/2=6.02h, λ1=ln2/T 1 1/2, λ2= ln2/T 21/2，根据公式2121m ln 1λλλλ-=t 计算得出，t m =22.886h=22h53min正确答案：C 6-5 利用131I 的溶液作甲状腺扫描，在溶液出厂时只需注射1.0ml就够了，若出厂后存放了4天，则作同样扫描需注射溶液为（131I 半衰期为8天）A ．0.7ml ，B ．1.4ml ，C ．1.8ml ，D ．2.8ml 。
解：作同样扫描必须保证同样的活度，设单位体积内131I 核素数目为n ，根据放射性衰变规律，2/1/021)(T t n t n ⎪⎭⎫⎝⎛=，T 1/2=8d刚出厂时，V 0=1ml 溶液放射性活度为A 0=λN 0=λn 0V 0， 存放t =4d 后，V 1体积的溶液放射性活度为A 1=λN 1=λn 1V 1， 根据A 1=A 0，得出ml 4.1220/01012/1≈===V V n n V V T t 正确答案：B6-6 放射系母体为A ，子体为B ，其核素数目分别为 N A (t )、N B (t )，放射性活度为A A (t )、A B (t )，达到暂时平衡后A ．N A (t )＝NB (t )，B ．A A (t )＝A B (t )，C ．N A (t )、N B (t )不随时间变化，D ．N A (t )、N B (t )的比例不随时间变化。
放射物理学基本知识2019.8.7
X（γ）射线的临床剂量学
百分深度剂量（PDD）的概念 是指模体内照射野中心轴上任一深度d处的吸收剂量（Dd） 与参考点深度吸收剂量（D0）之比的百分数，即：
百分深度剂量的定义示意图
影深度剂量的因素
3．照射面积 当照射野面积增大时，同一深度的百分深度剂量随之加大。
但当照射野面积很大时，照射野边缘的散射线对中心轴上的 剂量贡献减少，此时百分深度剂量随面积增加变缓，并逐渐 达到饱和。 4．源皮距
在同一深度下，射线能量、照射面积不变的情况下，源皮 距离越小，百分深度剂量越小；源皮距越大，百分深度剂量 也越高。
影响百分深度剂量的因素
2、照射野 照射野较小时，因相当数量的电子被散射出照射野，中心轴百
分深度剂量随深度增加而迅速减小。 当照射野增大时，较浅部位中心轴上电子的散射损失被照射野
边缘的散射电子补偿逐渐达到平衡，百分深度剂量不在随射野 的增加而变化。
影响百分深度剂量的因素
3、源皮距 对于较低能量的电子東，可以忽略SSD的影响。但对能量高于
正电 粒子
电子
质子
重粒子
间接致电离辐射
直接致电离辐射
粒子射线
电子线(线) 粒子 中子
负π介子 质子
光子射线
X 射线 射线
线性能量传递(LET)
单位轨迹上能量传递的水平
低LET射线: X射线 (<10kev/μm) 射线
电子线 高LET射线: 中子 (≥10kev/μm) 粒子
负π介子
目录
1898年居里夫人发现放射性元素镭并用于肿瘤的治疗
治疗前
治疗后
放射治疗的物理学基础
（一）射线的分类及照射方式
射线的分类
（一）根据性质分为：
电磁辐射 ： X线、 γ线
粒子辐射：电子线、中子线、质子线、负兀介子束
以及其它重粒子束。
X线和γ线的区别
X线和γ线两者无本质上的区别，都是电磁波
X线：由高压设备（如加速器、X线治疗机）产生 γ线：放射性同位素衰变产生（如60Co、137Se、192Ir）
剂量建成区：
从模体表面到最大 剂量点深度区域， 建成区内：剂量随深度 增加而增加。 建成区外：PDD随深度 增加而减小
影响PDD的因素
射线能量：
PDD随射线能量 的 而
影响PDD的因素
射野面积：
同一深度的PDD随射野面积的 PDD随射野面积增加不明显 而 ，当射野面积很大时，
SSD：
同一深度下，射线能量、射野面积不变时，SSD 越小， PDD越小，且随深度变化越快，反之亦然。
剂量学参数
组织最大剂量比（tissue maximum ratio, TMR):
模体内照射野中心轴上 任意一点的吸收剂量Dd与 空间同一点体模中照射野 中心轴上最大剂量点处的 吸收剂量Dm之比。
TMR= Dd/Dm x 100%
影响PDD的因素
组织深度：
剂量建成效应：
吸收剂量在模体内具有 最大剂量的现象。
射线的种类
（二）根据来源分为：
天然放射性同位素发射的射线：α、β、γ线 既可用于外照射，亦可用于近距离照射 人工产生的射线： 加速器或治疗机产生的X线、电子束、质子束、中子束、 重粒子束 只能用于外照射
临床常用放射性同位素的物理特性
射线的种类
放射治疗技术放射物理学基础教案
《放射治疗技术》第一章课程教案教学环节教学内容教学活动设计及时间教师主导活动学生主体活动教学方法及意图课前预习1.通过超星平台，将相应的放射性衰变的学习视频放入资源库，并进行分组，与话题讨论。
超星平台发布学习任务，进入网络平台学习：1.观看《福岛核电站泄漏资料》2.提出自己的看法并讨论。
1.加入超星平台。
2.学习福岛核电站泄漏情况资料，归纳出和核衰变要点。
联系总结法（3min）观看《福岛核电站泄漏资料视频》，加强学生对放射性核素泄漏的后果认识，以及放射性核素管理的重要性。
温故知新在上学期学习成像原理基础下，引导学生对放射性核素对人体影响设想。
通过回顾相应放射治疗的知识点。
引导学生猜想不同器官受到辐射的影响有什么不同？设问：引导学生依据自身经历，猜想对放射治疗导致对放射治疗不同的原因？1.分组进行课堂讨论不同的原因？2.学生回答：肿瘤患者与其本身的器官、年龄、性别都有一定影响因素回顾联系（3min）1.引导学生对放疗相关知识进行回顾，能加深对本知识点认识。
2.能学生明白对放射性核素对人体影响，更要严谨、细致、认真，有责任。
导入案例在上学期学习成像原理基础下，举例福岛核电站的切诺贝尔核电站相应的核泄漏事故，与放射性衰变的联系。
1.引导学生依据自身知识，猜想对放射知识的了解及生活为危害？2.进行小组设计，组织讨论。
（每小组10人进行分组讨论）1.通过上学期学习医学影像成像原理，讨论猜想放射治疗设备的基本影响。
问题讨论法5min设问：研究放射治疗师如何运用放疗设备及辅助装置，与放射肿瘤医生、物理师一起对肿瘤患者设计合理的放射治疗方案并实施精确的放射治疗？新知新学α衰变：释放出α射线的衰变方式1.将相应的放射治疗知识归纳为思维导图。
2.分析比较α衰变、β衰变、γ衰变的概念。
表格的方式进行分析。
1.认真倾听教师讲解。
2.提出相关问题，倾听教师讲解，明确本次课任务。
讲解授课法8min1.以微观粒子为导向，对放射线的发展有充分的了解。
X线放射物理与防护第二章PPT课件
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X线具有微粒性，X线的波动性可以成功地解释X线 的干涉与衍射现象，但却不能解释X线的光电效应、 荧光作用、电离作用等，这些只能用X线的粒子性 做出圆满的解释。即X线是由一个个微粒即X光子组 成的。
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X线是一种电磁波，它具有电磁波的共同属性。此外，由于X线的能 量大、波长短，它还具有以下几方面的特有性质。
• 荧光的强弱与X线的量成正比
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• 5．电离作用
• X线虽然不带电，但它具有足够能量的X线光子能够撞击原子 中的轨道电子，使之脱离原子产生一次电离。被击脱的电子仍有 足够能量，去电离更多的原子。X线的电离作用主要是它的次级 电子的电离作用。X线在气体中产生的正、负离子，在电场力的 作用下很容易收集起来。通常就是利用空气中电离电荷(或电流) 的多少来测定X线的照射量。多种测定X线剂量仪器的探头，如 电离室、盖革弥勒计数管等都是根据这个原理制造的。
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1.电子源：电子源能提供所需数量的电子。
2.高速运动的电子流：要使电子成为高速运动的电子流需要两个条件; (1)有一个给电子加速的高压场，在高压场的作用下，电
子获得足够大的动能。 （2）有一个高真空的空间，是电子在高压场作用下而加
速运动的过程中，免遭气体分子的阻挡而降低能量。
3.阳极靶：一个能经受的住的高速电子撞击而产生的X射线的靶。
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• 固定阳极X线管
• 由于焦点面受温的限制，功率不能太大，若功率太大，温度过高， 靶面会融化，使靶面凹凸不平，在工作中产生大量的额散射线， 影像图像质量，增加了射线的环境污染和防护难度。降了X线 管的使用寿命。、
第二章 X线的产生和性质
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放射治疗物理学基础
第三章放射治疗物理学基础放射治疗物理是研究放射治疗设备、技术、剂量测量及剂量学、治疗计划设计、质量保证和质量控制、模室技术、特殊放射治疗方法学及学科前沿的新技术、新业务的分支学科,它必须直接为放射治疗临床服务。
放射物理学对推动放疗专业的发展都起着举足轻重的作用，一个医院的放疗科，如果没有一个强有力的放射物理人才和设备技术的合理配置，要走在本专业学科发展的前沿是不可能的。
放射治疗设备、质量保证和质量控制、模室技术等内容将有专门的章节进行介绍，本章就核物理基础知识、放射治疗剂量学和剂量测量等作一介绍。
第一节原子结构和核衰变自然界中的所有物质都由分子和原子构成。
分子保持着物质的基本属性和化学性质,分子由原子组成,目前己知的原子(也称元素)有109种,原子又有着它自己的结构。
了解原子的结构对于我们认识放射线的产生及其与物质的相互作用是十分必要的．因为这些过程都发生在原子的范围内。
一、原子结构原子由原子核和核外电子组成。
原子的中心是带正电荷的原子核，核外是带有等量负电荷的电子，这些电子沿着一定的轨道绕着原子核高速旋转。
早在1913年英国物理学家卢瑟福用散射实验证实原子的结构类似太阳系。
带负电的电子围绕带正电的原子核转动，正像行星绕着太阳旋转一样（图3-1－1）。
原子是很小的结构，其直径约为10－8cm。
图3-1－1 原子模型原子核由质子和中子组成，都是基本粒子，统称核子。
它们数目的总和就是原子量。
原子核小而紧密，其直径约为10－14cm，但集中了几乎整个原子的质量。
1961年后，国际上统一用12C原子量的1/12作为原子质量单位，其符号为amu。
原子质量和原子质量数是不同的概念，前者是指原子的实际质量，后者则是指原子核中核子的总数。
原子核内的电荷与周围电子的总电荷相等（核内质子数等于核外的电子数），故整个原子显中性。
电子或质子的数目，即门捷列夫元素周期表中所列的顺序数，称为原子序数。
标记方法：A Z X，X代表元素符号；A 为原子的质量数，即核内质子和中子总数；Z为原子序数，即核内质子数，显然，核内中子数应等于A—Z。
放射治疗技术大纲
《放射治疗技术》教学大纲课程编号：适用专业：三年制医学影像技术专业学时数：64（其中理论52学时，实验12学时）前言【课程性质】放射治疗技术是放射治疗学的重要内容之一，放射治疗学时利用射线束治疗肿瘤的一门学科。
放射治疗技术是在实施放射治疗过程中的一种手段，放射治疗技术是否合理，实施过程是否准确直接会影响放射治疗效果。
自1899年开始使用射线治疗癌症以来，放射治疗学一直在飞速发展，并且相关学科的发展，放射治疗由原来的外照射为主改进成更精确的近距离治疗为主，形成了完整的治疗系统。
不但治疗定位、计划、摆位、照射更加精确，医护人员的防护也更加完善。
这种精确地放射治疗技术被认为是21世纪放射治疗的主流。
【教学目标】通过本课程学习，要求学生达到以下目标：知识教育目标：1、掌握放射治疗基础理论的同时，着重掌握放射治疗技术的临床应用。
2、了解常见放射治疗的概念和用放射治疗设备治疗肿瘤的全过程。
能力培养目标：1、理论联系实际，并能运用于临床。
2、培养创新意识和协作精神树立良好的学风，养成良好的学习习惯，培养严谨的学习态度。
3、提高分析问题、解决问题、主动获取知识的能力。
思想培养目标：1、培养良好的职业素质。
2、培养理论联系实际、实事求是的科学作风。
【考核办法】按照掌握、熟悉和了解三个层次，记忆、解释和应用三个方面进行考核。
实践技能考核占30%、平时成绩占10%、理论考试占60%。
，题型为1、选择题，2、填充题，3、简答题，4、问答题。
【教材】韩俊庆王力军《放射治疗技术》人民卫生出版社【参考教材】⑴谷铣之《肿瘤放射治疗学》北京医科大学中国协和医科大学联合出版社⑵张天泽徐光炜《肿瘤学》天津、辽宁科学技术出版社⑶胡逸民《放射治疗技术》人民卫生出版社⑷王瑞芝《放射治疗技术》人民卫生出版社学时分配表理论教学内容及要求第一章总论【目的要求】1、掌握放射治疗技术的重要性，不同模式及放射治疗工作对放射治疗技术人员的要求2、熟悉放射治疗技术相关专业的形成和发展及发展趋势3、了解放射治疗的发展简史【教学内容】一、放射治疗技术研究的范畴1、放射物理学的形成于发展；2、放射生物学的形成于发展；3、高能线密度计重粒子的应用二、放射治疗在肿瘤治疗中的地位1、肿瘤放射治疗局部控制的重要性；2、常见肿瘤放射治疗效果；3、放射治疗在肿瘤综合治疗中的应用；三、放射治疗技术发展的趋势1、精确放射治疗技术的开展；2、非常规放射治疗技术的应用；3、靶向放射治疗技术的探讨；4、对个体化放射治疗的认识；5、综合治疗模式的应用四、放射治疗技师应具备的知识1、放射物理学知识；2、放射生物学知识；3、放射治疗学知识；4、临床肿瘤学知识；5、医学影像学知识；6、医学心理学知识；7、医学伦理学知识第二章临床放射物理学基础【目的要求】1、掌握常用放射线的物理特性2、掌握常用放射线和电子线的剂量学原则、影响高能放射线百分深度剂量及等剂量曲线、【教学内容】一、常用放射线的物理特性1、高能X射线的物理特性；2、60钴γ射线的物理特性；3、高能电子线的物理特性；4、质子射线的物理特性；5、种子射线的物理特性；6、其他重粒子射线的物理特性二、放射线射野计量学1、放射线的临床剂量学原则；2、高能X射线的百分深度剂量及影响因素；3、60钴γ射线的百分深度剂量计影响因素；4、高能电子线的临床剂量学；5、等剂量曲线的分布及影响因素；6、人体曲面和不均匀组织的修正；7、临床处方剂量的计算方法第三章临床放射生物学基础【目的要求】1、掌握放射线作用机体后产生的电离和激发的生物学效应2、熟悉传能线密度、自由基与活性氧、氧效应、靶学说等概念3、了解放射损伤的机制等【教学内容】一、放射生物学的基本概念1、电离和激发；2、传能线密度和相对生物效能；3、自由基与活性氧；4、氧效应与氧增强剂；5、靶学说和靶分子；6、影响辐射生物效应的主要因素；二、临床放射生物学效应1、正常组织细胞的放射生物学效应；2、肿瘤组织细胞的放射生物学效应；三、放射治疗的时间、剂量分割模式1、常规分割照射的生物学基础；2、非常规分割照射的生物学基础；3、生物剂量等效换算的数学模型；4、不同时间、剂量分割照射是应注意的事项四、提高放射生物学效应的方法1、增加氧在肿瘤细胞内的饱和度；2、放射增敏剂的临床应用；3、放射防护剂的临床应用五、加温治疗的原理及应用1、加温治疗的方法；2、加温治疗的作用机制第四章常用放射治疗设备【目的要求】1、掌握现代放射治疗设备的基本结构和特点2、熟悉放射治疗设备的功能3、了解放射治疗设备的原理【教学内容】一、远距离60钴治疗机1、60钴γ射线的特点；2、60钴治疗机的一般结构；3、60钴治疗机的半影4、60钴源的更换；5、60钴治疗机的种类二、医用直线加速器1、加速器的基本结构；2、电子的加速过程；3、加速管的结构；4、高频功率源；5、线束偏转系统；6、多叶准直器；7、加速器治疗机头三、近距离放射治疗机1、后装治疗机；2、近距离治疗常用核素；3、近距离治疗粒子源的特征；四、立体定向放射治疗系统1、立体定向装置；2、三维治疗计划系统3、放射治疗机五、模拟定位机1、普通模拟定位机；2、模拟CT机；3、CT模拟机第五章常用放射治疗方法【目的要求】1、掌握放射治疗中常用放射源的种类及区别、放射治疗方法及技术。
临床放射物理学基础
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（二）高能X（γ）射线百分深度剂量及影响因素
放射源
SS AS DD
等中心
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中心轴
照射野
（大小为投影
在等中心平面
大小）
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（二）高能X（γ）射线百分深度剂量及影响因素
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（二）高能X（γ）射线百分深度剂量及影响因素
百分深度剂量定义：
射野中心轴上某一深度d处的吸收剂量率 度d0处剂量率 的百D d分比。
与D d参0 考点深
P D D (D d/D d0) 100%
对能量低于400kV X射线，Dd0 Dds
对高能X（γ）射线， Dd0 Ddm
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（二）高能X（γ）射线百分深度剂量及影响因素
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相互作用方式
Ⅰ. 光电效应
hν
e
h Ee Bi
+
Ⅱ. 康普顿效应
Ehh'
Ⅲ. 电子对效应
hEE2m ec2
1 .0M 2E e vE
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+
hν
Ze
+
hν
e
h ν’ ee+
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（一）高能X（γ）射线的物理特性
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（一）高能X（γ）射线的物理特性
200keV
7MeV
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照射野大小对百分深度剂量的影响
临床上通常给出方形野的百分深度剂量，对于长方 形野，圆形野，以及不规则野则需要通过等效面积的 转换。
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多叶光栅技术运用至TPS 治疗计划系统
楔形板及其照射技术 1.楔形角的定义 2.楔形因子的定义 3.楔形板的临床应用
处方剂量的计算
处方剂量是指单次照射剂量
组织密度对临床计量的影响需对靶区剂量、处方 剂量进行修正。 方法：等剂量曲线移动法
等效组织厚度法
临床处方剂量的计算
1.固定源皮距（SSD)照射时
水体模不适合直接使用电离室进行剂量测定。
人体内部组成的复杂性使得在水体模内测得的 剂量参量与实际人体内的剂量值有一定偏差， 实际反射治疗剂量计算时必须进行剂量修正。
其他类型的体模
有机玻璃、石蜡、其他人工合成材料制成的 固体体模。
射线束的修整 目的：保护照射野内重要组织或器官。
低熔点的铅合金被制作成特定形状的个体化挡块
X（γ）射线临床剂量学
任务： 确定射线在病人体内的剂量分布 及达到确定的治疗剂量而采用的照射方 式和射线能量
应掌握的几个概念
•放 射 源（S）：一般规定为放射前表面的中心 或产 生辐射的靶面中心。
•射 野 中 心 轴：表示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为射野中心 轴。
特定值，如85% Dm值，该点的 深度。
R50：半峰值深度(HVD)
Rp：电子束的射程
Rq：定义为深度剂量曲线上，过剂量跌落 最陡点切线与Dm水平线交点的深度。
剂量分布
剂量建成区 高剂量坪区 剂量跌落区 X射线污染区
外照射靶区剂量分布的规定
肿瘤区（GTV） 靶区（CTV） 计划区（PTV）：90% 治疗区（TV）：80% 照射区（IV）：50% 危险器官 计划危险器官 剂量体积直方图
Dt
Dm=
×100%
PDD
2.等中心照射技术时
Dt
Dm=
×100%
TMR
剂量计算实例 例一 例二 例三 例四
高能电子剂量学
主要应用于治疗皮肤表面及深度小于5cm的表 浅病变。
电子束的基本特性
Ds：入射线表面剂量，以表面下0.5mm处 的剂量表示。
Dm：最大剂量点剂量 Dx ：X射线剂量 Tt(R85)：治疗深度，即确定为治疗剂量的
•照射野（A）：表示射线束经准直器后垂直通过模体的 范围，它与模体表面的截 面大小表示照射野的面积。临 床剂量学中规定模体内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。
•参考点（P）：规定模体表面下射野中心轴上某一 点为剂量计算或测量参考的点，表面到参考点的浓 度称为d。400kv以下X线，参考点取在模体表面 （=0），对高能X线或γ射线点取直模体表面下射野 中心轴上最大剂量点位置( d0= dm)，该位置随能量 确定。
TMR= Dd Dm
等剂量曲线
电离辐射体模
放射中我们很少能直接测量病人体内需要治疗 部位的照射剂量，都是通过在体模内测量的剂量 参数估算。
对体模的要求：组织等效性 方便剂量测量
体模的类型
水体模
水是最常用的体模材料，因其与肌肉、软组织 具有相近的有效原子序数，相近的电子密度， 而肌肉组织、软组织含大量水分，因此水的 组织等效性非常好。不同的时间地点，水的 辐射特性非常稳定，射线在水体模中的吸收 与散射和在组织中的非常接近。
PDD=
Dd D0
×100%
( 对≤400kvX线:do=0 ;对高能X（γ）射线：do=dm )
影响百分深度剂量的因素
1. 组织深度的影响 2.深度剂量随射线能量变化 3.照射面积对深度剂量的影响 4.源皮距对百分深度剂量的影响
百分深度计量表的应用
百分深度计量表是在一定条件下在模体（一般为 水模)中实际测量的百分深度剂量随深度、照射面积 及射线能量等变化的数据列表。
校 准 点（C）：在中心轴上指定的测量深度。模 体表面到校准点深度称dc。
源皮距（SSD）：表示射线源到模体表面照射野中 心的距离。
源瘤距（STD）：表示射线源沿射线中心轴到肿瘤 内所考虑点的距离。
源轴距（SAD）：表示射线源到要机器等中心的距离
X（γ）射线的深度剂量分布
百分深度剂量
定义：PDD定义为射野中心轴上某一深度d厘米 处的吸收剂量Dd与参考点深度d0处剂量Dd0之比 的百分数
（如60Co百分深度剂量表）
组织空气比(TAR)
定义：是指体模内射线中心轴上任一点吸收剂量 Dd与空间同一位置上自由空气吸收剂量Dfs之比。
TAR= Dd Dfs
* TAR克服了PDD随SSD变化，适于等中心照射 时的剂量计算。
组织最大比(TMR)
定义：是指体模内射线中心轴上任一点吸收剂量 Dd与空间同一体模中照射中心轴上最大剂量点处 的吸收剂量Dm之比。
电子线治疗的计划设计
能量及照射野的选择 组织非均匀性校正 电子线的补偿技术
高能电子束临床剂量学特点
射程与能量成正比 一定深度内剂量分布较均，超过一定深度后剂量
迅速下降 骨、脂肪、肌肉对电子线吸收差别不显著 可用单野作浅表或偏心部位肿瘤的照射
•实验证明，肿瘤剂量若有近似10%的增加，肿瘤 控制率（TCP）几乎有5倍的增加（从15%增加到 75%）