肿瘤放射物理学基础PPT课件
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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PPT课件【可编辑全文】
放射生物学
37
细胞照射后的存活曲线-氧效应
38
正常组织和肿瘤细胞在分次照射 中的4个变化（4R）
肿瘤细胞放射损伤的修复（Repair）
致死性损伤
亚致死性损伤
潜在致死性损伤
肿瘤细胞的再增殖（Regeneration）
残存细胞加速再增殖、G0期细胞进入增殖周期
细胞周期再分布（Redistribution） G2
电
离
辐
电子
射
中子
粒子辐射
质子
加 速
器
负π介子
重粒子LETຫໍສະໝຸດ LET远距离治疗 低
近距离治疗
射 线
高
远距离治疗
射 线
11
放射物理学及放疗设备
1. 电离辐射与物质作用 2. 放射源与放射治疗设备 3. 放射剂量单位 4. 放射治疗剂量学四原则
12
一．电离辐射和物质作用
能够使物质发生电离的射线称为电离辐射线 电离是射线引起物质物理、化学变化及生物效 应的主要机制。 带电粒子辐射: α粒子、β粒子等 非带电粒子辐射：X射线、 γ射线、中子等
疗程时间 影响大
影响大
影响小
总剂量
影响大
影响大
影响大
放疗原则：以较小的分割剂量、在尽可能短的总疗
程内给予一定的总剂量。
照射（重要器官的保护）
Cancer Center 26 SUMS
三 高能电子束临床剂量学特点
射程深度与能量成正比; 一定深度内剂量分布较 均匀，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。
电子束深度剂量曲线
放射物理学
27
37
细胞照射后的存活曲线-氧效应
38
正常组织和肿瘤细胞在分次照射 中的4个变化（4R）
肿瘤细胞放射损伤的修复（Repair）
致死性损伤
亚致死性损伤
潜在致死性损伤
肿瘤细胞的再增殖（Regeneration）
残存细胞加速再增殖、G0期细胞进入增殖周期
细胞周期再分布（Redistribution） G2
电
离
辐
电子
射
中子
粒子辐射
质子
加 速
器
负π介子
重粒子LETຫໍສະໝຸດ LET远距离治疗 低
近距离治疗
射 线
高
远距离治疗
射 线
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放射物理学及放疗设备
1. 电离辐射与物质作用 2. 放射源与放射治疗设备 3. 放射剂量单位 4. 放射治疗剂量学四原则
12
一．电离辐射和物质作用
能够使物质发生电离的射线称为电离辐射线 电离是射线引起物质物理、化学变化及生物效 应的主要机制。 带电粒子辐射: α粒子、β粒子等 非带电粒子辐射：X射线、 γ射线、中子等
疗程时间 影响大
影响大
影响小
总剂量
影响大
影响大
影响大
放疗原则：以较小的分割剂量、在尽可能短的总疗
程内给予一定的总剂量。
照射（重要器官的保护）
Cancer Center 26 SUMS
三 高能电子束临床剂量学特点
射程深度与能量成正比; 一定深度内剂量分布较 均匀，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。
电子束深度剂量曲线
放射物理学
27
医学物理-肿瘤放射治疗PPT参考幻灯片
17
断层放射治疗（TOMO）
断层放疗是一种影像引导的调强放射治疗， 是直线加速器和螺旋CT扫描机的结合。
18
影像引导的放射治疗（IGRT）
影像引导的放射治疗(IGRT)与3D-CRT、 IMRT 不是平行的概念, 而是实施和完善这 些技术的重要手段，是精确放疗的更高层 次的发展。
MV-EPID
KV-CBCT
治疗前
治疗后
8
放疗技术—镭
镭管、镭针、镭模等，用于治疗皮肤癌和 比较表浅的恶性肿瘤。
9
放疗技术—X线治疗机
20世纪30、40年代：KV级X线治疗机的出现 成就了外照射技术（远距离治疗）的பைடு நூலகம்展。
10
放疗技术—钴治疗机
20世纪50年代，钴-60远距离治疗机的出现标
志着兆伏级放疗时代的开始。
11
放疗技术—加速器
Treatment couch 治疗床
Image Detectors 高速照相3机0
超声成像动态跟踪
31
质子放疗系统
质子束的物理特性是具有Bragg峰
32
重离子放疗
33
辐射危害和标识
34
辐射防护
时间
防护
屏蔽
三原则
距离
35
27
4D放射治疗—治疗实施
基本设想：治疗时用4D影像定位所用的相同 的呼吸监测装置监测患者的呼吸，当呼吸 进行到某一呼吸时相时，治疗机调用该时 相的射野参数实施照射。
注意：从监测到呼吸时相变化→调用新的射野 参数→完成新参数的设置需要时间，也就是治 疗实施时呼吸时相的变化有响应时间，需要有 预测软件减少响应时间引入的误差。 目前4D影像技术较为成熟，已商品化，而4D 计划设计和4D治疗实施技术还在研究阶段。
断层放射治疗（TOMO）
断层放疗是一种影像引导的调强放射治疗， 是直线加速器和螺旋CT扫描机的结合。
18
影像引导的放射治疗（IGRT）
影像引导的放射治疗(IGRT)与3D-CRT、 IMRT 不是平行的概念, 而是实施和完善这 些技术的重要手段，是精确放疗的更高层 次的发展。
MV-EPID
KV-CBCT
治疗前
治疗后
8
放疗技术—镭
镭管、镭针、镭模等，用于治疗皮肤癌和 比较表浅的恶性肿瘤。
9
放疗技术—X线治疗机
20世纪30、40年代：KV级X线治疗机的出现 成就了外照射技术（远距离治疗）的பைடு நூலகம்展。
10
放疗技术—钴治疗机
20世纪50年代，钴-60远距离治疗机的出现标
志着兆伏级放疗时代的开始。
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放疗技术—加速器
Treatment couch 治疗床
Image Detectors 高速照相3机0
超声成像动态跟踪
31
质子放疗系统
质子束的物理特性是具有Bragg峰
32
重离子放疗
33
辐射危害和标识
34
辐射防护
时间
防护
屏蔽
三原则
距离
35
27
4D放射治疗—治疗实施
基本设想：治疗时用4D影像定位所用的相同 的呼吸监测装置监测患者的呼吸，当呼吸 进行到某一呼吸时相时，治疗机调用该时 相的射野参数实施照射。
注意：从监测到呼吸时相变化→调用新的射野 参数→完成新参数的设置需要时间，也就是治 疗实施时呼吸时相的变化有响应时间，需要有 预测软件减少响应时间引入的误差。 目前4D影像技术较为成熟，已商品化，而4D 计划设计和4D治疗实施技术还在研究阶段。
放射肿瘤学基础--ppt课件可修改全文
• 将受不同剂量原位照射的肿瘤细胞注入 受体动物后所形成的肺集落数与0剂量照 射形成的肺集落数相比，可求出各照射 剂量下的存活分数，并绘制出肿瘤细胞 经体内照射后的剂量存活曲线。
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8
5、体内－体外测定技术
• 采用体外集落形成方法，测定体内照射 后肿瘤细胞存活率的方法。
• 方法：将受不同剂量体内局部照射的肿 瘤取出，分别制备单细胞悬液，将一定 数量的细胞种入培养皿中，在离体条件 下培养10～14天后，存活细胞可形成集 落，计数集落，计算出存活的肿瘤细胞 数，与0剂量下存活的肿瘤细胞数相比，
ppt课件
44
二、与化学药物治疗联合应用
• 1、细胞对化疗药物和电离辐射反应 的比较
• 敏感性不同 • 细胞的SLD和PLD不同 • 氧效应不同 • 抗拒性不同
ppt课件
45
二、与化学药物治疗联合应用
• 2、与化学药物联合应用的理论基础 • • 空间协作 •
ppt课件
46
三、与增温治疗联合应用
第十章
放射肿瘤学基础
ppt课件
1
第一节： 肿瘤模型体系
➢常见的肿瘤模型包括： • 1、移植性实体瘤动物模型 • 2、人类肿瘤异种移植模型 • 3、多细胞球状体体外肿瘤模型
ppt课件
2
一、移植性实体瘤动物模型
• 肿瘤的传代方式：从一代动物移植 到下一代。
• 实验动物：兄妹交配近亲繁殖。
• 方法：无菌分离肿瘤细胞，给同系 受体动物每只皮下接种1×104～106 个肿瘤细胞，数天或数周接种部位 出现可触及的肿瘤。
ppt课件
3
➢特点：
• 重复性、稳定性、定量性好 • 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
➢实体瘤的评价参数：
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8
5、体内－体外测定技术
• 采用体外集落形成方法，测定体内照射 后肿瘤细胞存活率的方法。
• 方法：将受不同剂量体内局部照射的肿 瘤取出，分别制备单细胞悬液，将一定 数量的细胞种入培养皿中，在离体条件 下培养10～14天后，存活细胞可形成集 落，计数集落，计算出存活的肿瘤细胞 数，与0剂量下存活的肿瘤细胞数相比，
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二、与化学药物治疗联合应用
• 1、细胞对化疗药物和电离辐射反应 的比较
• 敏感性不同 • 细胞的SLD和PLD不同 • 氧效应不同 • 抗拒性不同
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二、与化学药物治疗联合应用
• 2、与化学药物联合应用的理论基础 • • 空间协作 •
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三、与增温治疗联合应用
第十章
放射肿瘤学基础
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1
第一节： 肿瘤模型体系
➢常见的肿瘤模型包括： • 1、移植性实体瘤动物模型 • 2、人类肿瘤异种移植模型 • 3、多细胞球状体体外肿瘤模型
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2
一、移植性实体瘤动物模型
• 肿瘤的传代方式：从一代动物移植 到下一代。
• 实验动物：兄妹交配近亲繁殖。
• 方法：无菌分离肿瘤细胞，给同系 受体动物每只皮下接种1×104～106 个肿瘤细胞，数天或数周接种部位 出现可触及的肿瘤。
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3
➢特点：
• 重复性、稳定性、定量性好 • 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
➢实体瘤的评价参数：
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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原 子电离称为间接电离。
肿瘤放射物理学基础
5
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
肿瘤放射物理学基础
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。
肿瘤放射物理学基础
21
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；
任何物质。
肿瘤放射物理学基础
23
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。
肿瘤放射物理学基础
11
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。
肿瘤放射物理学基础
12
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
如60Coγ射线。
肿瘤放射物理学基础
7
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
肿瘤放射物理学基础
8
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
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。
肿瘤放射物理学基础
22
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
6
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。
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,
肿瘤放射物理学基础
肿瘤放射物 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
肿瘤放射物理学基础
2
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。
肿瘤放射物理学基础
15
内照射的分类
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
肿瘤放射物理学基础
16
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)
– 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
肿瘤放射物理学基础
10
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： 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。
肿瘤放射物理学基础
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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。
肿瘤放射物理学基础
14
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
肿瘤放射物理学基础
17
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
肿瘤放射物理学基础
18
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。
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
肿瘤放射物理学基础
9
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：
肿瘤放射物理学基础
19
放射物理学有关名词及概念
肿瘤放射物理学基础
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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
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。
肿瘤放射物理学基础
3
肿瘤放射物理学基础
4
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。