放射物理基本概念
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。
放射物理与防护课件
放射工作人员培训与教 育
放射工作人员培训内容与方法
放射物理基础知识：了解放射物理的基本原理和概念， 如放射性衰变、辐射类型等。
事故应急处理：了解如何应对放射事故和紧急情况，包 括应急响应程序、事故报告制度等。
辐射防护原理：掌握辐射防护的基本原理和原则，如时 间防护、距离防护、屏蔽防护等。
法律法规与标准：熟悉与放射工作相关的法律法规和标准，如 《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》、《电离辐射防护 与辐射源安全基本标准》等。
放射工作人员继续教育与职业发展
培训目标：提高放射工作人员的专业技能和知识水平，确保安全操作 培训内容：涵盖放射物理、防护、设备操作等方面的知识 培训方式：采用线上和线下相结合的方式，包括理论授课和实践操作 职业发展：鼓励放射工作人员不断学习和进修，提高职业素养和竞争力
放射防护设备与设施管 理
放射防护设备选型与配置原则
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放射防护设备运行维护与保养规范
设备定期检查：确保设备正常运行，及时发现并解决问题 设备保养规范：定期对设备进行保养，延长设备使用寿命 设备故障处理：对设备故障进行及时处理，确保设备正常运行 设备操作规范：规范操作设备，确保设备安全可靠运行
放射防护设备故障排除与维修策略
放射实践操作流程
操作步骤：摆位、定位、调整参数、 开始放射治疗
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
安全防护：佩戴防护用品、设置安 全距离、控制辐射剂量
注意事项：避免重复照射、注意保 护正常组织、及时记录
放射实践操作注意事项
严格遵守操作规程，确保设备安全运行 佩戴个人防护用品，减少辐射暴露 定期进行设备维护和检查，确保设备性能良好 遵循安全操作流程，避免意外事故发生
第一章放射物理基础
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。
(肿瘤放射物理学课件)01.1肿瘤放射物理的概论
（1）当高能的X（γ）射线入射到人体或模体时，在体表或皮下组织中产生高能次级电子； （2）高能次级电子要穿过一定的组织深度直至其能量耗尽后才停止； （3）由于前面两个原因，造成在最大电子射程范围内，由高能次级电子产生的吸收剂量随深度的增加
附一肿瘤科李英
二 常用放射线的物理特性
光子（X、 γ ）射线与物质（肿瘤）的相互作用方式
（2）康普顿效应： 光子与外层电子相互作用，随着入射光子能量的
增加，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) 。
特点：①与原子序数无关 ②主要发生在高能X线（0.2-7MeV） ③骨吸收≈肌肉≈脂肪
而增加，大约在电子最大射程附近达到最大； （4）但是由于高能X（γ）射线的强度随组织深度的增加而按指数和平方反比定律减少，造成产生的高
能次级电子随深度的增加而减少，其总效果，
附一肿瘤科李英
三 放射线的临床剂量学特性
临床剂量学的基本特征 百分深度剂量
高能电子线的PDD分布特点：
（1）剂量建成区：从表面到dmax深度区域，宽度随射线 能量增加而增宽。表面剂量高，建成效应不明显。
（1）光电效应： 入射光子作用于吸收物质的原子的内层电子，发生能量传
递，把内层电子打出来形成光电子，其能级上的空位由外层轨 道上的电子来填充，在电子能级跃迁的过程中产生光子特征辐 射。入射的光子的能量全部传递给了光电子，这一过程叫作光 电效应。
.
特点：①与原子序数Z3正比（内层电子发生） ②主要发生在低能量的X线 ③骨吸收>肌肉>脂肪
附一肿瘤科李英
附一院肿瘤科 李英 2017.2
《放射治疗物理学》讲义教案放射治疗物理学目录.doc
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)。
放射物理学基础一(ppt)
优点
可获得准确照射. 工作人员隔室操作，比较安全. 放射源微型化. 高活度放射源形成高剂量率治疗. Hale Waihona Puke 微机控制.放射治疗物理学基础
➢ 近距离后装治疗机
组成：①放射源 ②施源器 ③源室及放射源驱动元 ④治疗计划系统
放射治疗物理学基础
➢ 体内照射与体外照射的区别
放射源强度
放射治疗物理学基础
➢钴 － 60 治 疗 机
结构：①放射源
②源客器及防护机头
③遮线照装置
④准直器
⑤支持系统及其附属电子设备
钴－60γ线的特点：
与深部x线机（200～400kv）相比的优点： ①穿透力强 ②保护皮肤 ③骨和软组织有同等的吸收剂量 ④旁向散射小 ⑤经济可靠
钴 － 60 半 影 问 题
放射治疗物理学基础
三种常见体外照射设备的特点比较
能量 穿透力 皮肤剂量 骨吸收剂量 旁向散射 经济、维修
照射野 防护
X线机
低 弱 高 高 大 价格低 维护方便 小 容易
6 0CO远距离治疗机
高，单能 较强
低 和软组织相同
较小 价格较低 维护方便
中等 定期换源 防护难
直线加速器
高，可调 强 低
和软组织基本相同 小
几何半影 穿射半影 散射半影
放射治疗物理学基础
➢ 加速器
X线和电子束的产生
电源
脉冲调制器
电子枪 磁控管
加速管
偏转磁铁 电子束 打靶 高能X线
放射治疗物理学基础
➢ 加速器
分类 电子感应加速器 电子直线加速器 电子回旋加速器
放射治疗物理学基础
➢ 电子直线加速器的特点
能量高，可调控，剂量率高. 穿透力强. 皮肤剂量低：6MvX最大剂量点在皮下1.5cm. 骨和软组织吸收基本相等. 旁向散射小. 价格昂贵. 维护难，对水、电、湿度要求高. 射野可以较大，可达40×40cm.
放射物理学ppt课件
间接致电离辐射在放射治疗中主要指X（γ）辐 射，X（γ）光子进入介质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ经与介质相互作用 损失能量，分为两步。 如图（a）入射光子将其部分或全部能量转移给 介质而释放出次级电子； 其次如图（b）获得光子转移能量的大部分次级 电子再与介质原子中的电子作用，以使原子电离 或激发的形式损失其能量，即被介质所吸收；而 少数次级电子与介质原子的原子核作用，发生轫 致辐射产生X射线。
热释光材料的剂量响应与其受辐照和加热历史 有关，在使用前必须退火。如LiF在照射前要经 过1小时400℃高温和24小时80℃低温退火。它 的剂量响应，一般在10Gy以前呈线性变化，大 于10Gy则出现超线性现象。其灵敏度基本不依 赖于X(γ)射线光子的能量，但对于低于10MeV的 电子束，灵敏度下降5％～10％。热释光材料的 剂量响应依赖于许多条件，因此校准要在相同条 件，如同一读出器，近似相同的辐射质和剂量水 平下进行，经过严格校准和对热释光材料的精心 筛选，测量精度可达到95％～97％。
吸收剂量（Absorbed dose） 吸收剂量 Dd E dm 即电离辐射给予质量为dm的介质的平均授 予能。 单位为J/kg，专用名为戈瑞Gray（Gy）。 1 Gy=1 J/kg 1Gy=100cGy 拉德（rad）, 1Gy=100 rad
比释动能（kinetic energy released per unit mass,Kerma） 比释动能 K dE tr dm 即不带电粒子在质量为dm的介质中释放的 全部带电粒子的初始动能之和。 K的单位为J/kg，专用名戈瑞（Gy）。
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
临床放射物理学基础
精选ppt
23
（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
精选ppt
中心轴
照射野
（大小为投影
在等中心平面
大小）
24
（二）高能X（γ）射线百分深度剂量及影响因素
精选ppt
25
精选ppt
26
（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
精选ppt
27
（二）高能X（γ）射线百分深度剂量及影响因素
精选ppt
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
精选ppt
+
hν
Ze
+
hν
e
h ν’ ee+
12
（一）高能X（γ）射线的物理特性
精选ppt
13
（一）高能X（γ）射线的物理特性
200keV
7MeV
精选ppt
14
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。
精选ppt
放射物理学.ppt
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
放射治疗物理学基础
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电磁辐射
电磁辐射有那些： X射线，射线，光波，无线电波，紫外线，
红外线，雷达波，电视波，电场波 能量与频率的关系：正比
频率越高，能量越大； 波长越小，能量越大。
E=h•
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质能关系
质量和能量可以互相转化，一定的质量反映 它具有一定的能量
3、射野设计应尽量提高治疗区域内的剂量，降低 照射区正常组织受量
4、保护肿瘤周围重要器官免受照射，至少不能使 它们接受超过其耐受量的范围。
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靶区 （gross target volume，GTV）
靶区：要治疗的肿瘤区，指肿瘤的临床灶，为一 般的诊断手段（CT/MRI）能够诊断出的可见 的具有一定形状和大小的恶性病变的范围，包 括转移的淋巴结和其他转移的病变。
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9、适形放射治疗
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10、 X（r）线立体定向治疗
SRS， SRT 小野集束照射 剂量分布特点
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SRT实现方式
瑞典Elekta r刀装置使用201个钴-60源（30Ci）， 分布于头顶部北半球的不同纬度和经度上，经准 直后聚焦以一点（焦点），源到焦点的距离为 39.5cm，焦点处射野大小为4，8，14，18 mm
t
0
N N 0
00
te t
d0t
1
t
X射线物理基础
X射线物理基础一、X射线的基本概念X射线是一种高能电磁辐射，其波长比可见光还要短，但比γ射线稍长。
X射线是由被高速电子撞击产生的极短波长的电磁辐射。
X射线的波长范围在0.01~100纳米之间，因此具有穿透性很强的特点。
X射线辐射主要有三种过程，即散射、吸收和透射。
散射是指X射线在物质中的原子内外发生方向改变；吸收是指物质中的原子吸收掉X射线；透射是指X射线穿过物质而不被物质吸收。
二、X射线的产生和基本特性X射线的产生有两种方式，即广义上的X射线和特殊的X射线。
广义上的X射线产生是指将一束高能电子流来轰击具有特殊构造和材料的靶，使靶发射出X射线，这种方式就是X射线机所采用的。
特殊的X射线产生是指利用原子残余成分核能级跃迁所放出的特殊X射线。
X射线的基本特性有以下几点：1.X射线是一种电磁波，不带电，可以穿透很厚的物质，其波长短，频率高，能量较大。
2.X射线的强度随着入射电子的能量增加而增加，随着靶材的原子序数增加而增大。
3.不同的物质具有不同的透射性，而透射系数与射线的能量相关。
4.X射线具有强的杀菌和破坏生物细胞等作用。
三、X射线在医学中的应用X线是医学中常用的诊断性工具，应用广泛，可以用于检测人体内各种骨头、器官等部位情况。
常见的X线检查有：1.骨密度检查：用于测定骨的密度，并检测是否存在骨质疏松等问题。
2.胸部X线检查：用于检测肺、心脏等部位疾病的情况。
3.腹部X线检查：用于检测腹部器官如胃、肠、肝、脾、胰等的情况。
4.骨骼成像：用于检查骨骼不良变化的情况，如骨折等。
5.普通X线检查：用于全身各个部位的检查。
四、X射线的剂量安全问题X射线的安全问题是医学工作者非常关注的问题，因为如果剂量过大，就会对身体造成损害。
常见的X射线安全问题包括以下几点：1.剂量选择问题：不同的检查需要选择适当的剂量，大剂量的X射线会对人体健康造成不良影响。
2.暴露时间问题：X射线检查中，暴露时间过长会使剂量增加。
3.距离问题：医学工作者需要尽量离患者远一些，以避免吸收额外的X射线。
肿瘤放射治疗学概论
2）让放射线照射不敏感的乏氧肿瘤细胞转化为对放射敏 感的含氧细胞；
射敏3感)让的放G疗2、后M对期放；射线照射不敏感的G1、S期细胞进入放 4）让非增殖的G0期细胞进入增殖期。
2、超分割
定义：减少每次的照射剂量，增加每天的照射次数， 但不改变总的治疗时间，照射总剂量可适当增加，一般 以每周照射5天，每天照射2次，每次照射1.15-1.25Gy 为宜。每日照射2次的时间间隔为4-6小时。
五、不同分割照射模式的生物学基础
❖
1、常规分割
定义：每周照射5天，每天照射1次，每次肿瘤靶区剂量 1.8-2.0Gy。
生物学基础：常规分割模式是在1920年由法国科学家根 据实验结果提出的，20世纪60年代后才被以下理论解释。
1)让正常组织细胞的损伤有所修复，因为正常组织细胞 的修复比肿瘤组织细胞的修复快；
放射物理学
放射物理学戴晓波第一节学习放射物理学的重要性1、放射治疗的基本原理（1）、利用放射线治疗肿瘤，基于放射线的穿透性及电离生物效应等物理特性。
（2）、基于肿瘤组织与正常组织之间的放射敏感性的微小差异。
（3）、基于不同的放射源，放射范围、放射剂量的可控制性。
2、放射治疗的目的要求：尽可能地杀灭肿瘤组织，尽可能地保护正常组织3、放射治疗医生的基本要求（1）、具备射线的物理知识，熟悉各种放疗设备的基本结构、性能。
（2）、熟悉各种射线的特点、特性及其应用，在做放射治疗时正确选择放射源和治疗方式（3）熟悉临床剂量学，了解剂量计算，使肿瘤得到最大最均匀的照射，正常组织受到最低的照射。
第二节放射源的种类及照射方式一、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、电子束、质子束、中子束、负π介子束重粒子束等——加速器。
X线与γ线，本质上都是属电磁辐射、而β线、电子束、质子束等属于粒子辐射。
二、放疗的基本照射方式1、体外照射(外照射)：又称体外远距离照射(teletherapy)：指放射源位于体外一定距离(80-100厘米)，集中照射人体某一部位。
2、体内照射(包括组织间放疗和腔内放疗)：又称近距离治疗(Brachytherapy)，指将放射源密封直接放入被治疗的组织内(组织间放疗)或放入人体的天然体腔内(腔内放疗)进行照射。
放射源与被治疗的部位距离在5cm以内，故称近距离。
第三节射线的产生及放射治疗机一、 X射线的产生及治疗机（一）、X线的产生X线是具有很高能量的光子束，它是由高速运动的电子突然受到靶物质的阻滞而产生。
KV级(千伏级) X线-------普通X线机MV级(兆伏级) X线------医用加速器（二）、X线的特性1、X线的平均能量（光子强度最大处）约等于最高能量的1/4～1/3， X线机及加速器上所标称的能量是其产生X线的最高能量。
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
放射物理学
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：半影大，需定时换源；环境污染
医用直线速加器
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：
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 电子束 ④ 高LET射线:质子束、中子束、负π介子 束， 重粒子(碳、氮、氧、氖等）束 等——加速器
1、γ、 β射线———放射性同位素。
：
几种常见γ线同位素源及其特性
同位素
镭-226 γ能量 MeV 平均0.83
半衰期
1590年
应用
70年代以前 作近距离治 疗 远距离治疗 及高剂量率 后装近距离 治疗 中、低剂量 率后装近距 离治疗
◆放疗的基本照射方式
1、体外照射(外照射)：又称体外远距离照射 (teletherapy)：指放射源位于体外一定距离(80-100厘 米)，集中照射人体某一部位。
2、体内照射(包括组织间放疗和腔内放疗)：又称近距 离治疗(Brachytherapy)，指将放射源密封直接放入被 治疗的组织内(组织间放疗)或放入人体的天然体腔内 (腔内放疗)进行照射。放射源与被治疗的部位距离在 5cm以内，故称近距离。
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质子变成中子
X射线
12553I + e- → 12552Te + υ + Q
核外轨道电子
• 电子俘获后，外层轨道电子填充到内层轨 道上，多余的能量以X线形式释放，称为 特征X射线（characteristic X ray）。
• 多余的能量也可传递给更外层的 电子， 使之脱离轨道释出，此电子称为俄歇电子 （Auger electron）。
• 有效半减期（effective half life，Te） 生物体内放射性核素由于从体内排出和物理衰变两个因素， 减少至原有放射性活度的一半所需的时间。
1/Te=1/T1/2+1/Tb
➢ 放射性活度（radioactivity， A)：单位时间内发生 衰变的原子核数。A = A0e-t 1 Bq：放射性核素在1秒内发生一次衰变。 1Ci = 3.7×1010Bq kBq(103Bq) 、 MBq(106Bq)、GBq(109Bq) mCi（10-3Ci）、μCi（ 10-6Ci ）
137N → 136C + β+ + υ + Q
+
+ ++
+ +
+
+ +
中微子
+
质子转变成中子 释放一个正电子
中子转变成质子 释放一个负电子
－
反中微子
中微子和反中微子不带电荷、质量数基本为0， 两者自旋方向相反。 三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能谱。
3. 电子俘获（Electron capture, EC）
核衰变
放射性核素由于核内结构或能级调整，自发地 释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种核素 的过程称为核衰变（nuclear decay)。 稳定性核素(stable nuclide)：原子核稳定，不会 自发衰变的核素。 放射性核素(radionuclide)：原子核不稳定，需通 过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素。
Ionization 电离 Excitation 激发 Scattering 散射 Bremsstrahlung 轫致辐射
➢ Interactions of γ-ray with matter
Photoelectric effect 光电效应 Compton scattering 康普顿散射 Pair production 电子对生成
电子俘获后，有时原子核具有较高能量， 处于激发态，放射出γ射线回复到基态；
也可以把能量直接传给核外内层电子， 使之发射出去，称为内转换电子(internal conversion electron，IE)。
发生内转换后该层轨道空缺，也将由外 层电子填补，从而放射特征X射线或俄歇 电子。
4. 衰变 ➢ 核素由激发态向基态或由高能态向低能态跃
核力：原子核的核子之间存在着很强的短程 引力，使原子核中的核子结合在一起。
同时原子核中又存在带正电荷的质子之间的 静电排斥力。
原子核的稳定性由核子之间的核力和静电排 斥力的相对大小决定，与质子数(Z)和中子数(N) 的比例有关。
Z<20 Z/N=1 Stability
Z>20 N/Z>1 Stability
Z>83
Unstability
基本衰变类型
1. 衰变
+ +
+
++
+
+
+ +
放射性母核
粒子得到大部分衰变能， 粒子含2个质子，2个中子
238U4He + 234Th
从母核中射出 的4He原子核
2. 衰变
发生原因——母核中子或质子过多
β- + υ +- Q
➢正电子衰变（β+衰变）
➢ 放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速 率进行，各种放射性核素都有自己特有的衰变 速度。
➢ 放射性核素原子随时间而呈指数规律减少。
衰变规律
指数衰减规律：N = N0e-t N0: 0时放射性原子核的数目 N: 经过t时间后未发生衰变的放
射性原子核数目
e: base of natural logarithm t: decay time :decay constant
只与原子核本身性质有关， 与外界条件无关 数值越大衰变越快 =ln2/T1/2 即=0.693/T1/2
N = N0e-t
半衰期
• 物理半衰期（physical half life，T1/2） 放射性核素减少一半所需要的时间。
• 生物半排期（biological half life，Tb） 生物体内放射性核素经各种途径从体内排出一半所需的时间。
➢ 同位素(isotope)——凡同一元素的不同核素 （质子数同，中子数不同）在周期表上处于 相同位置，互为同位素。
4
➢ 核素(nuclide)——质子数相同，中子数也相 同，且具有相同能量状态的原子，称为一种 核素。不仅化学性质相同，核的性质也相同。
➢ 同质异能素(isomer)——质子数和中子数都 相同，但处于不同的核能状态原子，如99Tcm、 99Tc 。
➢ 放射性比活度：单位质量或体积中放射性核素的 放射性活度。 单位： Bq/kg; Bq/g; Bq/m3; Bq/l
射线与物质的相互作用
物质：气体 液体 固体 包括人体 等
。。。。。。
。。。。。。
αβ
。。。。。。
γn
。。。原子。。。
➢ Interactions of charged particles with matter (α,β)
放射物理
中日友好医院核医学科
基本概念
++ +
原子结构
原子核 中子
质子 电子
原子核结构:
X为元素符号 Z为质子数 N为中子数 A为质量数
原子核(atomic nucleus)
m激发态(右上角)
如：131I、99Tcm
元素、核素、同位素
➢ 元素(element)——具有相同质子数的原子， 化学性质相同，但其中子数可以不同，如131I、 127I、123I、124I、 125I等。
迁时，放出射线的衰变过程为衰变，又称 同质异能跃迁。 ➢ γ衰变常继发于α衰变、β衰变或其他核反应。
99Mo → 99Tcm + β- → 99Tc + γ 131I → 131Xe + β- +γ
+ +
+
++
+
+
+ +
光子
－
反中微子
衰变：99Tcm 99Tc
核衰变基本规律
➢ 对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都 可能发生衰变，但不是所有原子在同一时刻都 发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变。