临床放射物理学 课件

a、照射量仪表 2
有效测量点：对Ｘ、γ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３／４电离 室内半径。 备有足够长电缆并加电离室防水套。 根据实际情况选择合适的测量量程

b、水模体
水模体壁用有机玻璃或聚苯乙烯制作。 使用中要求在最大照射野边缘外至少 有 ５厘米的富裕，一般为３０×３０ ×３０厘米。 如果备有电离室插孔，孔与电离室 要 密合，不能有空隙。

5、吸收（absorption）

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 中子与物质的相互作用
弹性散射（elastic scattering） 非弹性散射（inelastic scattering） 中子俘获（neutron capture）

5、放射性能量
指电离辐射贯穿物质的能力. 能量单位为MeV。 2MeV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 光子与物质的作用
光电效应（photoelectric effect） 康普顿效应（Compton effect） 电子对产生（electron pair production）

第一节 放射源种类
放射性同位素放出的α、β、γ线 X线治疗机和各种加速器产生的X线 各类加速器产生的电子束、质子束、 中子束、及其它重离子束

第二节 照射方式
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。 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。


缺点

X线输出量比较低，照射野小，体积大。
3、电子直线加速器

优点
优点是克服了电子感应加速器的缺点。 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。


缺点

结构复杂、成本较贵、维修要求高。
4、电子回旋加速器
既有电子感应加速器的经济性， 又具有直线加速器的高输出量特点， 其电子线和X线的能量在医疗上使用皆 很理想。 总之它结构简单，体积小，成本低， 是直线加速器的发展方向。

1、电离（ionization）

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、激发（excitation）
带电粒子给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。 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。

scattering）
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γ射线而回到基态。 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、中子俘获（neutron capture）
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。 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γ光子 和其它粒子。 感生放射性核素和感生放射性。

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

3、60钴治疗机优点
射线穿透力强 即可治疗相当深度的肿 瘤。 保护皮肤钴60射线在表皮剂量相对较 小。 骨和软组织有同等的吸收剂量 旁向散射小 保护周边外的正常组织。 经济、可靠，结构简单、维修方便。
3、电子对产生

能量大于1.02M eV的γ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。被发射出的电子和正电子还能继 续与介质发生相互作用。
第三节 带电粒子与物质的作用
电离（ionization） 激发（excitation） 散射（scattering） 轫致辐射（bremsstrahlung） 吸收（absorption）

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

3、放射强度（Radioactivity）
放射强度又称为放射活度。 是指单位时间内放射物质锐变（衰变） 的多少，不表示具体剂量。 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、剂量率（Doserate）
距放射源某一距离处，单位时间的剂量 以Gy/min为单位。

4、钴60治疗机缺点
钴60能量单一，钴60深度剂量偏低， 钴60半衰期短，需定期换源。 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。 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 医用加速器
概述 电子感应加速器 电子直线加速器 电子回旋加速器

1、光电效应

γ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、康普顿效应

γ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。
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。 固定照射型 摆动照射型 旋转照射型

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。

第七节 高LET射线
物理特性 生物特性 缺点 高LET射线

1、物理特性
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。 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。
辐射量和单位 光子与物质的相互作用 带电粒子与物质的相互作用 中子与物质的相互作用 吸收剂量的测量 射线质的测定

第一节 辐射量和单位
照射量（ExposureLeabharlann BaiduDose） 吸收量（Asorbed dose） 放射强度（Radioactivity） 剂量率（Doserate） 放射性能量（Energy of radiation）

2、生物特性
高LET射线对生物的效应不依赖于组织 的氧含量。 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、高LET射线的缺点
高LET射线设备庞大，结构复杂。 能量控制困难。 造价昂贵。

4、高LET射线
中子 负π介子 重离子

第二章 电离辐射的剂量测量

1、弹性散射（elastic

scattering）
弹性散射是中子通过物质时损失能量 的重要方式。 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。 反冲核动能和入射中子能量成正比。
2、非弹性散射（inelastic

1、照射量（Exposure Dose）
照射量Ｘ是dQ/dm，其中ｄＱ的值是 在质量为 ｄｍ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。 曝射量的剂量单位是伦（R）。

2、吸收量（Asorbed dose）
电离辐射给予单位质量的平均能量。 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1rad＝100尔格／g＝0.01kg。 现在吸收剂量单位改为Gy，是ICRU规 定的，1Gy＝100rad。

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。

3、散射（scattering）
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。 在这种作用下，带电粒子只改变运动 方向，不改变能量。 方向改变的大小与带电粒子的质量有 关。

4、轫致辐射（bremsstrahlung）
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。 这种作用随粒子的能量增加而增大。 与粒子的质量平方成反比。 与介质的原子序数Z的平方成正比。

第五节 吸收剂量的测量
概述 水模体中吸收剂量的测定 空气中测量照射量并转换为水模体中 吸收剂量的方法 吸收剂量的定期测量

1、概述

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
将空腔电离室在Ｘ射线或Co60γ射线下校 准，目的是校对照射量仪表的刻度； 将校准过的照射量仪表的电离室放到介 质中测定吸收剂量，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。
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)线射野剂量学 第四章 治疗计划的设计与执行 附录 治疗治疗计划系统秀

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

1、概述
五十年代初期开始应用于临床。 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。 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 4～50MeV之内。

2、电子感应加速器

优点
技术上比较简单，制造成本低， 容易做到25兆电子伏特这样的高能量 产生的电子线输出量足够大，能量可调 范围较宽。

第三节 几种放射性同位素源
天然放射性元素镭-226 铯-137 钴-60

1、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、水模体中吸收剂量的测定
测量条件 测量方法 空气中测量照射量并转换为水模体中 吸收剂量的方法 吸收剂量的定期测量

A、测量条件
照射量仪表 水模体 其它必备用具

a、照射量仪表 1
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１％ 以内。 电离室体积小于１立方厘米，外径小 于１厘米，电离室能量响应在６０— ２５０ＫＶ范围内。