肿瘤放射物理学基础PPT培训课件
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肿瘤放射物理学-第八章 X(γ)射线剂量学-120页PPT文档资料
2019/12/4
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选择组织替代材料时，应考虑被替代组织的化学组成和 辐射场的特点。
对X(γ )射线，如果某种材料的总线性(或总质量)衰减系 数与被替代组织的完全相同，则等厚度的该种材料和被替代 的组织将使X(γ )射线衰减到相同的程度，那么这种材料就是 被替代组织的X(γ )射线替代材料。
对电子束，如果等厚度的替代材料和被替代组织对电子 束的吸收与散射相同，则它们的总线性(或总质量)阻止本领 和总线性(或质量)角散射本领一定完全相同。
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(二)反散射因子 反散射因子(BSF)定义为使用中心轴上最大剂量深度处的组
织空气比： BSF ＝ TAR ( dm,FSZdm ) ＝ Dm / Dma
FSZdm为深度dm处的射野大小； Dm ，Dma分别为射野中 心轴上最大剂量深度处体模内和空气中的吸收剂量率。 反向散射取决于患者身体的厚度、射线的能量及射野面 积和形状。但与源皮距无关。 反向散射随患者身体厚度而增加，但在10cm左右接近最大 值。
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上图表示各种能量的X(γ )射线的剂量建成情况。可以看到，
能量上升时，表面剂量减少，最大深度剂量随能量增加而增
加。 2019/12/4
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3、百分深度剂量随射线能量变化
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4、射野面积和形状对百分深度剂量的影响
射野面积很小时，达到某一点的剂量Dd基本上是原射线造成 的；当照射野面积增大时，散射线增多，Dd随之增加。百分 深度剂量随射野面积改变的程度取决于射线的能量。 低能时(如220kV X射线)，由于各方向大散射线几乎相等， 所以百分深度剂量随射野面积改变较大。 高能时，由于散射线主要向前，所以百分深度剂量随射野面 积改变较小。
肿瘤放射物理 第一讲
2, 6
18
N
4s, 3d, 4p
2, 10, 6
36
O
5s, 4d, 5p
2, 10, 6
54
P
6s, 4f, 5d, 6p 2, 14, 10, 6 86
Q
7s, 5f, 6d, … 2, 14, 10, …
原子能级和特征辐射
原子核壳层结构和能级
在原子核内部也存在类似 核外电子的壳层结构和能 级。每个壳层也只能容纳 一定数量的质子和中子。 核子填充壳层的顺序也遵 从从低能级到高能级的顺 序。
原子的基本表述
❖
一个原子的基本表述可以用符号
A Z
X表示，其
中 X是元素符号， Z是原子序数， 是A 原子的质
量数
2670Co
228 88
Ra
核外电子的运动状态
❖运动状态由主量子数n，轨道角动量量子 数l，轨道方向量子数ml 和自旋量子数ms 决定。n取值依次为1,2,…,7;对每一个n， l可以取0,1,…,(n-1);对每一个l，ml可以取 -l，-l+1,…,l-1,l;对每一个ml，ms可以取-
1e 1.602192 1019C
1 eV=1.0x10-3 KeV=1.0x10-6 MeV=1.602192x10-19 J
质量和能量的转换关系
质量和能量是物质的基本属性。根据相对 论，这两个属性是相互联系的。具有一定 质量的物体具有相应的能量，当它的质量 发生了变化，则其能量也发生相应变化。
质量(m) 千克 (kg) 时间(t) 秒 (s) 电流(I) 安培 (A)
温度 开尔文 (K) 物质的量 摩尔 (mol) 发光强度 坎德拉 (cd)
原子结构
《肿瘤放射治疗学》PPT课件ppt课件
常规两野放疗等剂量图
适形多野等剂量图
三维适形放疗
• 三维适形放疗(3DCRT)是通过采用立体定 位和三维计划,在直线加速器上附加特制铅 块或多叶光栅等技术实施非共面或共面不 规则野照射,使各野的形状在束轴视角 (Bheams Eye View,BEV)方向上与靶区形 状一致,使剂量辐射在三维空间分布上紧扣 靶区,使靶区获得大剂量照射,而靶区周围正 常组织的受量减少
钴源及 输 准送 直机 器 光构学系 治统疗床
臂架
医用电子直线加速器
• 是利用微波电场沿直线加速电子，然后发 射高能X线（4~20MV）或电子线 （8~14MeV）治疗肿瘤的装置。其优点有： 1、可根据病变部位选择一定能量的X线， 对于体部肿瘤能达到较理想的剂量分布；2、 能发射不同能量的电子线，用于治疗浅表 部位病变，同时有效保护深部正常组织；3、 设野方便，照射野均匀性好。4、使放疗的 剂量深度和剂量分布得到了相应的改善， 治疗范围进一步扩大
低能机 中能机 高能机Βιβλιοθήκη X射线能量范围 及能量分档
4~6MeV，1档
8~10MeV，1档
6~10MeV， 15~25MeV，1档
电子射线能量范 围及能量分档
应用范围
无
深部肿瘤
5~15MeV，3~5 大部分深部肿瘤、
档
部分表浅肿瘤
5~25MeV，5~8 档
同上
医用电子直线加速器由(1)加速系统， (2)辐射系统，(3)剂量检测系统，(4)机架及 治疗床运动系统，(5)电气控制系统，(6)温 控及充气系统六部分组成。
肿瘤放射治疗 学
山西医科大学第二医院 晋刚
概念
• 放疗是放射治疗的简称，老百姓俗称 为“烤电”、“照光”、“电疗”， 它是利用放射性同位素所产生的α、β、 γ放射线及X射线治疗机和各类加速器 所产生的不同能量的放射线, 如电子射 线、质子射线、中子射线、负π介子射 线和其它重粒子射线等来治疗良恶性 肿瘤的一门科学。
放射物理学基础ppt课件
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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。
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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。
肿瘤放射物理学基础课件
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
照射量(X)
照射量 （X）是X(r)辐射在质量为dm的空气中
放射源的种类
1、放射性同位素
放疗中主要用产生α、β、γ射线的放射性同位 素， 用γ射线居多，如钴-60、铱-192等。
2、X射线直线加速器
直线加速器是通过高能电子线打靶产生X射线， 主要用到的能量有6MV、8MV和10MV。
3、电子、质子及其他重粒子加速器
一般用到的电子线能量为4~25Mev，重粒子一
如60Coγ射线。
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常用放疗设备
60Co治疗机 医用直线加速器 模拟定位机 CT 模拟定位机 近距离后装治疗机 其他
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60Co治疗机
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。
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CT 模拟定位机
肿瘤的正确定位 提供照射野的剂量分布 产生数字模拟影像 帮助设计合适的照射野 在病人皮肤上标记等中心点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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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。在25~100MeV 的范围占优势。
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放射肿瘤学基础 ppt课件
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ppt课件
40
• 2、细胞再增殖(Repopulation）
对根治性放射治疗，肿瘤再增殖的临床意义在 于：
1）不必要的延长治疗时间对治疗不利 2）如果由于急性反应严重，治疗期间必 须有一个间隔，间隔时间应尽量短。 3）如果不能缩短总的治疗时间，分段治 疗不是最好的治疗设计 4）由于非医疗原因治疗间断，有时需要 追加治疗，根治性治疗病例可以一天内 给予2次治疗。 5）增殖快的肿瘤必须快速治疗。 41 ppt课件
ppt课件 23
2）确定肿瘤生长速率主要考虑以下因 素
细胞周期时间：不同类型肿瘤细胞的细胞 周期时间不同；同一肿瘤在不同情况下也 有细胞周期时间的不同。在人类肿瘤中，许
多研究指出，细胞周期时间在15h到＞100 h， 平均2.3d 。
生长分数（growth fraction）：细胞群体 中有增殖能力的细胞数与细胞总数之比值：
ppt课件 6
3、稀释测定技术 • 方法：荷瘤动物→照射→取瘤→制细胞
悬液→计数→倍比浓度稀释→接种→观 察肿瘤出现情况→计算50%动物发生肿 瘤的肿瘤数（TD50） • 将受0剂量照射的荷瘤动物的TD50与受不 同剂量照射的荷瘤动物的TD50值相比， 分别计算出各剂量的存活分数。
存活分数＝
TD50对照 TD50照射
ppt课件 47
ppt课件
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复习题
• 一、解释下列术语 乏氧细胞，乏氧细胞再氧合，有丝分裂 指数，标记指数，标记有丝分裂百分数， 生长分数，丢失系数 • 二、回答问题 影响多次照射的生物因素“4R”
• 3、细胞周期内的再分布 （Redistribution ）； • 4、肿瘤内乏氧细胞再氧合 （Reoxygenation ）
放射治疗技术物理学基础PPT课件
第7页/共43页
（一）穿透作用
X射线透视和摄影的物理基础
第8页/共43页
（二）电离作用
X射线损伤和治疗的物理基础
第9页/共43页
（三）荧光作用
X射线透视的物理基础
第10页/共43页
常用的放射线： 1、高能X射线 2、Co60γ射线 3、高能电子线 4、质子射线 5、中子射线
第11页/共43页
（一）穿透力强
第12页/共43页
（二）保护皮肤
•剂量建成效应：百分深度剂量在体模内 存在吸收剂量最大值，这种现象称之为 剂量建成效应 。
第13页/共43页
（三）骨和软组织具有同等吸收
第14页/共43页
•（四）旁向散射小 •（五）经济、可靠 •（六）缺点：
• 1、能量单一 • 2、深度剂量偏低 • 3、半衰期短，需定期更换放射源 • 4、放射性核素不断有射线释放，防护复杂，工作人员受量相对较大 • 5、存在半影问题，使野外的正常组织受一定的剂量影响
临床处方剂量的计算
1MU=1cGy
• 戈瑞（符号：Gy）：是用于衡量由电离辐射导 致的能量吸收剂量（简称吸收剂量）的物理单 位，它描述了单位质量物体吸收电离辐射能量 的大小。一戈瑞﹙1 Gy﹚表示每公斤物质吸收 了一焦耳的辐射能量。
第40页/共43页
• 高能X射线的作用 （透视、摄影、损伤、治疗） • 高能电子线的作用 （表浅、偏心、淋巴结） • 临床剂量学四原则 （准、均、高、低） • 高能X射线百分深度剂量的影响因素 （射线的质、射野面积、源皮距） • 电子线的最大特性 （易于散射）
第30页/共43页
• 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
（一）穿透作用
X射线透视和摄影的物理基础
第8页/共43页
（二）电离作用
X射线损伤和治疗的物理基础
第9页/共43页
（三）荧光作用
X射线透视的物理基础
第10页/共43页
常用的放射线： 1、高能X射线 2、Co60γ射线 3、高能电子线 4、质子射线 5、中子射线
第11页/共43页
（一）穿透力强
第12页/共43页
（二）保护皮肤
•剂量建成效应：百分深度剂量在体模内 存在吸收剂量最大值，这种现象称之为 剂量建成效应 。
第13页/共43页
（三）骨和软组织具有同等吸收
第14页/共43页
•（四）旁向散射小 •（五）经济、可靠 •（六）缺点：
• 1、能量单一 • 2、深度剂量偏低 • 3、半衰期短，需定期更换放射源 • 4、放射性核素不断有射线释放，防护复杂，工作人员受量相对较大 • 5、存在半影问题，使野外的正常组织受一定的剂量影响
临床处方剂量的计算
1MU=1cGy
• 戈瑞（符号：Gy）：是用于衡量由电离辐射导 致的能量吸收剂量（简称吸收剂量）的物理单 位，它描述了单位质量物体吸收电离辐射能量 的大小。一戈瑞﹙1 Gy﹚表示每公斤物质吸收 了一焦耳的辐射能量。
第40页/共43页
• 高能X射线的作用 （透视、摄影、损伤、治疗） • 高能电子线的作用 （表浅、偏心、淋巴结） • 临床剂量学四原则 （准、均、高、低） • 高能X射线百分深度剂量的影响因素 （射线的质、射野面积、源皮距） • 电子线的最大特性 （易于散射）
第30页/共43页
• 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
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康普顿效应：
当光子与原子内
一个轨道电子发生相互 作用时，光子损失一部 分能量，并改变运动方 向，电子获得能量而脱 离原子，这种现象叫做 康普顿效应。在 0.03~25MeV的范围占 优势，骨和软组织的吸 收剂量相近
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。在25~100MeV 的范围占优势。
放射物理学有关名词及概念
照射量(X)
照射量 （X）是X(r)辐射在质量为dm的空气中
释放的全部次级电子完全被空气阻止时，空气 中形成的同一符号离子总电荷的绝对值dQ与 dm的比值，即：
X = dQ / dm
单位：库仑/千克 (C/kg)。原用单位是伦琴(R) 1R = 2.58×10-4 C/kg
中低能X射线：通常用半价层表示。
半价层 （HVL)：为使X（r）射线光子的强度减低
一半时所需要的某种材料吸收体的厚度。 高能X射线：通常用电子的标称加速电位表示，
单位为百万伏,兆伏 (MV) 如 6MV-X 线。 放射线同位素：通常用核素名+辐射类型表示,
如60Coγ射线。
常用放疗设备
60Co治疗机 医用直线加速器 模拟定位机 CT 模拟定位机 近距离后装治疗机 其他
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。
CT 模拟定位机
肿瘤的正确定位 提供照射野的剂量分布 产生数字模拟影像 帮助设计合适的照射野 在病人皮肤上标记等中心点
任何物质。
名词解释
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
照射量是用以衡量光子辐射致空气电离程度 的一个量，不能用于其他类型辐射和其他物质。
吸收剂量（D）
吸收剂量是单位质量物质吸收电离辐射的平均 能量。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=100cGy；
基本照射方式
外照射
位于体外一定距离集中照射人体的某一部位， 叫体外远距离照射，简称外照射。
内照射
将放射源密封直接放入被治疗的组织内或放 入人体的天然腔内进行照射，叫近距离照射，简 称内照射。
外照射技术分类
1、固定源皮距（SSD）照射 2、等中心定角（SAD）照射 3、旋转（ROT）照射
内照射的分类
直接电离：由带点粒子通过碰撞直接引 起的物质的原子或分子的电离称为直接 电离。
间接电离：不带电粒子通过它们与物质 相互作用产生 的次级带电粒子引起的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 子电离称为间接电离。
射线特点
1.带点粒子可直接致电离辐射 2.不带电粒子只能间接致电离辐射 3.带电粒子均有有效射程
射线质的表示
射线质：即射线能量，表示射线穿射物质的本领。
肿瘤放射物理学 基础
主要内容
一、放射源的种类 二、常用放疗设备及照射方式 三、射线与物质的相互作用 四、放射物理学有关名词及概念 五、常用射线剂量学特点 六、治疗计划评价 七、放射防护常识
放射源的种类
1、放射性同位素
放疗中主要用产生α、β、γ射线的放射性同位 素， 用γ射线居多，如钴-60、铱-192等。
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
射线与物质的相互作用
光电效应：
能量为hv光子与物 质原子的轨道电子发生 相互作用，把全部能量 传递给对方，光子消失， 获得能量的电子挣脱原 子束缚成为自由电子， 这种现象叫做光电效应。 (光电效应在10~30keV的 范围占优势，骨吸收高 于肌肉和脂肪)
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。
特点：
– 1、可产生不同能量的X线 (4~25MV) – 2、可产生不同能量的电子线 (3~25MV) – 3、照射野均匀性好 – 4、安全性好
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。
源皮距（SSD）放射源到模体表面的 射野中心处距离
源瘤距（STD）放射源到肿瘤内所考 虑点的距离
源轴距（SAD）放射源到机器等中心 的距离
原用单位rad，1rad = 1cGy
吸收剂量使用与任何类型和任何能量的电 离辐射，以及适用于任何受照物质。
比释动能（K)
比释动能是不带电电离粒子在质量为dm的物质 中所释放的所有带电粒子的初始功能之和。 K=dEtr/dm
单位：焦耳/千克 (J/kg)。 专用名 Gray(Gy)，1 Gy = 1 J/kg； 比释动能只适用于间接致电离辐射，适用于
2、X射线直线加速器
直线加速器是通过高能电子线打靶产生X射线， 主要用到的能量有6MV、8MV和10MV。
3、电子、质子及其他重粒子加速器
一般用到的电子线能量为4~25Mev，重粒子一
般在回旋加速器中产生。
电离
电离：原子的核外电子与外界相互作用 获得足够的能量，挣脱原子核对它的束 缚，造成原子的电离。
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，平均能量1.25MeV，与一 般深部X射线机相比有一下特点
特点：①能量较高，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；环境污染