放射治疗计划设计的物理原理第 2节
新教材高中物理第五章原子核第2节放射性元素的衰变课件新人教版选择性必修第三册
生化学反应2 X2 O + 2 F2 = 4 XF + O2 之后，XF的半衰期为( )
A. 2天
B. 4天
C. 8天
C
D. 16天
[解析] 放射性元素的衰变快慢由原子核内部的自身因素决定，与原子的化
学状态无关。
2. （2021陕西安康高三联考）已知
的
30
15 P经过时间
A. 2.5min
后还剩 2 g 的
如图所示为粒子轰击氮原子核示意图。
（1） 充入氮气前荧光屏上看不到闪光，而充入氮气后荧光屏上看到了闪光，
说明了什么问题？
提示
充入氮气后，产生了新粒子。
（2） 原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律？
提示
质量数与电荷数都守恒，动量守恒。
（3） 如何实现原子核的人工转变？
提示人为地用粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子
B. 地球的年龄大致为90亿年
C. 被测定的岩石样品在90亿年时，铀、铅原子数之比约为
1: 3
D. 根据铀半衰期可知，20个铀原子核经过一个半衰期后就
剩下10个铀原子核
[解析] 由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图像可
知对应的时间是45亿年，即地球年龄大约为45亿年，铀238的半衰期为45亿
B. C、8、17、1
C. O、6、16、1
D. C、7、17、2
[解析] 氮原子核，则 = 7；发现质子，说明 = 1，由质量数与电荷数守
恒得 = 14 + 4 − 1 = 17， = 2 + 7 − 1 = 8 ，则 X 是氧，则卢瑟福用
17
1
粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程是 42 He + 14
物理学与医学影像学和放射治疗的原理
物理学与医学影像学和放射治疗的原理物理学是研究物质、能量及其相互关系的科学，而医学影像学和放射治疗则是物理学在医学领域的应用。
本文将介绍物理学在医学影像学和放射治疗中的原理。
以此来指导医学相关科研工作者更好地理解和应用物理学知识。
一、医学影像学的原理医学影像学是通过利用各种物理现象获取内部组织结构和功能信息的一种医学诊断手段。
其中，X射线摄影、CT扫描、MRI磁共振成像、超声波成像和核医学成像是常见的医学影像学技术。
1. X射线摄影X射线摄影是一种使用X射线作为探测手段的影像学技术。
它的原理是：当X射线通过人体组织时，会因为组织的不同而被吸收或散射。
使用X射线探测器接收到经过人体后所得的透射图像，形成黑白影像。
这样，医生可以通过观察图像来诊断病情。
2. CT扫描CT扫描是通过多次拍摄人体的X射线图像，并以此来获取体内横断面信息。
其原理是：CT设备会围绕患者旋转发射一束X射线，然后检测X射线经过人体后的剩余强度。
通过这些数据，计算机可以重新构建出人体的横断面图像。
3. MRI磁共振成像MRI磁共振成像是利用核磁共振现象来获取人体内部结构的一种影像技术。
其原理是：在强磁场的作用下，人体内的水分子和其他核子会发生共振，释放出信号。
利用这些信号，计算机可以生成人体内部的影像，用于医学诊断。
4. 超声波成像超声波成像利用声波的传播和回声进行成像。
它的原理是：通过超声波探头发射超声波，当声波遇到不同的组织界面时，会发生反射。
通过检测超声波的回声信号，计算机可以重建出组织的形态和结构。
5. 核医学成像核医学成像是利用放射性同位素进行成像的一种影像技术。
其原理是：将放射性同位素引入人体内，此后通过侦测这些同位素释放出的放射线，形成图像。
这些图像能提供人体内部组织的代谢信息以及某些疾病的特征。
二、放射治疗的原理放射治疗是利用射线对肿瘤等疾病进行治疗的方法。
辐射治疗通过破坏癌细胞DNA的结构以抑制其生长和分裂。
常见的放射治疗方法包括外部放疗和内部放疗。
肿瘤放射物理学-物理师资料-9.2 治疗体位及体位固定技术
治疗体位的确定，应该在治疗计划设计的最初阶段即体 模阶段进行。合适的体位既要考虑到布野要求，又要考虑到 患者的一般健康条件和每次摆位时体位的可重复性。
②对皮下脂肪层较薄的部位，体位固定器与身体形成 的刚性较好，如头颈部肿瘤的照射，皮肤标记可设在体位固 定面罩上。
③对皮下脂肪层较厚的部位，如腹部肿瘤的照射，设立 皮肤标记时，一定要选择好体罩固定方法，患者每次躺上时， 使皮肤标记的位移最小。
④标记点应该距离靶中心位置越近越好，内标记比体表 标记引起的误差小得多，因此X(γ)射线体部立体定向治疗小 病变时，在肿瘤(靶区)周围预埋金点(内标记)的方法比体表 标记的方法的精度高得多。
治疗体位一旦确定，要求操作技术员应严格遵守该体位要 求的摆位步骤，努力减少从定位到治疗的过程中因皮肤、脂 肪、肌肉等因素对其位置的影响。
前野或侧野照射时，一般采取仰卧位；
后野照射时，根据治疗床面是否对射线有阻挡作用而决 定是否采取俯卧位，如果治疗床面的遮挡部分可以拆去，尽 量采用仰卧位。
前野照射双侧颈部淋巴结时，下颏尽量抬高，使其射野上 缘包括上颈淋巴结而不照射到口腔。
真空垫过渡到发泡胶 个体化塑形效果更好
近10年来鼻咽癌放疗采用的三种固定方式
头颈简易架 头颈肩膜+真空垫 头颈肩膜+发泡胶
三、体位参考标记
（一）患者坐标系与参考标记点
体位定位及体位固定之后，患者的治疗部位和体位固 定 器 形 成 一 个 类 似 刚 性 的 结 构 。 通 过 模 拟 定 位 机 及 CT ／ MRI等影像设备，利用治疗计划系统确定患者的靶区中心和 患者治疗部位的坐标系。患者坐标系一旦确立，靶区的相对 范围、靶区与周围重要组织和器官的关系、靶区与体位固定 器的关系等都被确定。
放疗物理与放疗技术 讲义 第一章
表1 课程学时分配表剂量学篇第1章外照射光子射野剂量学（6学时）教学目标1.人体模型和百分深度剂量比了解：组织替代材料间的转换，模体的分类，剂量准确性的要求；理解：组织替代材料的概念，模体及其各个类别的概念和特点；应用：组织替代材料的选择。
2.百分深度剂量分布应用：照射野及其相关的概念，百分深度剂量的定义和建成效应及其各个影响因素。
3.组织空气比了解：不同源皮距百分深度剂量的计算(组织空气比法)，旋转治疗剂量计算和散射空气比；理解：组织空气比的概念及其影响因素，反散因子的概念和影响因素及其关系；应用：组织空气比与百分深度剂量的关系及其应用。
4.组织最大剂量比了解：原射线和散射线区别；理解：射野输出因子和模体散射因子的概念和作用，散射最大剂量比的概念；应用：组织模体比和组织最大剂量比的概念和意义。
5.等剂量分布与射野离轴比理解：等剂量曲线的概念，加速器X射线束射线质变化的规律；应用：等剂量曲线的特点及其影响因素，射野离轴比的概念和影响因素及其意义，束流权重和等剂量曲线的合成。
6.处方剂量计算了解：加速器和钴-60的剂量计算；理解：离轴点剂量计算-Day氏法及其本质；应用：处方剂量的概念和表示方法及其含义。
本章主要参考书1.肿瘤放疗物理学,胡逸民主编,原子能出版社,1999年9月出版，P149~2262.田志恒编，辐射剂量学（初版）（M），高等学校试用教材，1992年6月第一版，P197~P237讲稿:第1章外照射光子射野剂量学（6学时）外照射剂量学（external radiation dosimetry）研究以人体为主的各种客观受体外辐射源照射的剂量学问题。
对于医学照射、工业照射、各种照射实验和某些事故照射，可以利用受特定射束照射的体模来测量或者计算照射剂量。
这些测量和计算结果也是确定辐射防护水平照射剂量的基础资料。
第一节人体模型一、组织替代材料X（γ）射线、电子束及其他重粒子入射到人体并与组织发生相互作用，由于散射和吸收，能量和强度逐渐损失。
初三物理放射治疗原理分析
初三物理放射治疗原理分析放射治疗是一种常见的癌症治疗方法，通过使用高能放射线来破坏癌细胞，以达到控制和杀死癌症的目的。
初三物理放射治疗是初中物理教育中的一个重要课程内容，通过对物理放射治疗原理的学习，可以更好地理解这个医学领域的应用。
本文将对初三物理放射治疗的原理进行详细分析。
一、射线的生成与选择物理放射治疗中使用的射线主要包括X射线和γ射线。
这两种射线都是电磁波，具有高能量和穿透力强的特点，因此可以用于穿透人体和破坏癌细胞。
射线的生成主要通过加速器产生，加速器中的电子被高能电场加速后撞击靶材，产生X射线。
而γ射线则是从放射性物质中释放出来的。
射线的选择则根据患者的情况来确定，不同类型的癌症可能需要不同能量和穿透力的射线来治疗。
二、射线的传输与吸收射线的传输主要有透射和散射两种形式。
透射是指射线穿过人体组织时，其中大部分能量没有被吸收，从而达到破坏癌细胞的目的。
透射过程中，射线的能量会逐渐减弱，因此需要根据癌细胞的位置和深度来确定合适的射线能量。
散射是指射线在经过人体组织时与其相互作用而改变方向或能量。
散射会导致射线被吸收的能量增加，这对于靠近肿瘤周围的正常组织来说可能会造成伤害。
因此，在物理放射治疗中需要进行精确的治疗计划，以尽量减少射线的散射。
三、射线对人体和癌细胞的作用射线对人体组织和癌细胞的作用主要有两种：直接作用和间接作用。
射线的直接作用是指射线与癌细胞中的DNA分子直接相互作用，破坏癌细胞的DNA结构，从而阻止其正常的细胞分裂和生长，最终导致癌细胞死亡。
射线的间接作用是指射线在与组织相互作用时产生一系列的化学反应，生成活性氧自由基以及其他有害反应物质，这些物质能够进一步损伤癌细胞的DNA结构，达到治疗效果。
四、放射治疗的安全性考虑尽管物理放射治疗在治疗癌症中起到重要的作用，但其安全性也是一个必须要考虑的问题。
为了确保患者的安全性，放射治疗需要经过严格的计划和控制。
首先，医生需要对患者进行详细的检查和评估，确定治疗方案和剂量。
放射治疗计划的设计与执行-PPT课件
素质和责任心是非常重要的。
随着治疗负荷日趋加重，照射技术日趋复杂和精细， 必须采取一定措施避免计划执行过程中的差错，为此， 可采用以下几种方法：
50
治疗计划的执行
2.治疗摆位②
避免计划执行过程中差错的措施： ①固定器和激光定位器是保证摆位准确的基本条件； ②照射野证实片是经常使用的较经济的措施，但它不能 每次摆位时都用，而且须等胶片洗出后才能纠正； ③照射野动态影像系统，是对照射野证实片技术的扩展， 它能观察、记录、再现照射过程中的体位和照射野与靶 区间关系的动态情况，但价格较贵，目前还没有广泛使 用； ④检查证实系统：它是近几年来发展起来的保证摆位精 度，减少差错的微机检查和控制系统。
33
治疗计划的设计
治疗计划过程应是一个对整个治疗过程不断进行量化 和优化的过程。包括： ①病人解剖数据的获得 CT/MR/PET/DSA等图像的输入及处理。 ②照射野的布置与剂量计算 医生对治疗方案包括靶区剂量及其分布、重要器官 及其限量、剂量给定方式等的要求及实现。 ③治疗计划的评估 计划确认及计划执行中精度的检查和误差分析等。
(3)远处转移
（Gross Tumor Volume-Distant Metastasis, GTV-M）
6
放射治疗有关区域的定义
临床靶区（Clinical Tumor Volume, CTV） 指包括GTV+亚临床病灶+肿瘤可能浸润的区域。 CTV主要根据肿瘤的大小、部位和恶性程度等因素确 定, 依据病理学与影像学靶区关系的量化研究结果可以 较为准确的确定出GTV与CTV的关系。
1.治疗机物理和几何参数的设置
《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)。
肿瘤放射治疗学的物理基础
临床常用放射源物理特性表
名 称 符 号
226Ra 60Co 137Cs 192Ir 198Au 125I
射线种类 平均能量 （MeV）
半衰期
镭-226 钴-60 銫-137 铱-192 金-198 碘-125
γ γ γ γ γ γ
0.83 1.25 0.662 0.38 0.412 0.28
1590a 5.3a 33a 74.5d 2.7d 60.2d
习 题 1、深部治疗 X射线机的构成不包括：?
①X射线管 ②高压发生器 ③控制台
④辅助控制装置和设备
⑤施源器
2、深部治疗X射线机之X射线管的工作条件不包括：? ①灯丝电流 ②直流高压 ③阳极靶 ④放射性同位素 ⑤制冷装置
二、远距离60C0治疗机
远距离60C0治疗机
自从20世纪50年代由加拿大首先生产60Co放射治疗机到现
4、192铱（192 Ir）
Ir 源是高剂量率近距离放射治疗的常用放射源 。 γ的平均能量是360keV,半衰期74.5天
192
临床常用放射源及其作用 5．198金（198Au）
用于体内肿瘤的种植放射治疗。 由于其射线能量低，易于屏蔽，金源曾作为氡源的 替代源广泛用于肿瘤的种植放射治疗。
6．125碘（125I）
和设备构成。其核心部件是X射线管。
X射线管主要组成部分：
阴极（灯丝） 阳极靶面 玻璃密封管（真空）
X射线管结构示意图
X射线管的工作条件
⒈ X射线管的灯丝电流： 由灯丝变压器提供，灯丝变压器为降压变压器，通过调 整灯丝电压大小就可以控制灯丝加热强度，从而控制灯 丝电子发射数量，达到调整X射线管管电流的目的。 ⒉ X射线管的直流高压： 由X射线机高压发生器提供。常压交流电经过高压变压器 升压，达到200～400千伏，再经高压整流后变为直流高 压 加到X射线管两端，作为加速电压。
放射物理
三能X线+电子线加速器
二、γ线的产生及钴60治疗机
1、γ线的产生及其特性
（1）产生： γ线是由放射性同位素产生的，具有不同
的能量和半衰期。
（2）几种常见γ线同位素源及其特性
同位素
γ能量 MeV
半衰期
应用
缺点
镭-226
平均0.83
1590年
70年代以前作 近距离治疗
能谱复杂 半衰期长 环境污染 半影问题 换源问题
3、放射治疗发展简史
• • • • • • •
1895年 1899年 1922年 1950年代 1960年代 1980年代 1990年代
伦琴发现了X线； 放射治疗治愈了第一例患者； 第一部深部X线治疗机； 第一部钴-60远距离治疗机； 第一部电子直线加速器； 现代近距离治疗； 立体定向外科（SRT） 三维适形放疗（3DCRT） 适形调强放疗（IMRT）
放射物理学
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
2. 百分深度剂量的临床应用：
肿瘤量 = 处方量×PDD
(DT=Dm×PDD)
等剂量曲线
建成区
• 从组织表面到最大剂量深度的区域，此区域内剂量随深度增加而增大。
第五节 治疗计划设计原理及照射技术
一、治疗计划设计中的几个概念 1、靶区(target volume)/靶体积 GTV-Gross target volume CTV-Clinical target volume 肉眼靶区 临床靶区
肿瘤放射物理学-治疗计划设计的物理原理和生物学基础
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直接作用是指放射线直接与细 胞内的大分子相互作用，导致
分子结构和功能的改变。
间接作用是指放射线与水分子 相互作用，产生自由基和过氧 化物等有害物质，对细胞造成
损伤。
生物效应和剂量-效应关系
01
生物效应是指放射线对生物体产生的各种影响和损伤。
02
剂量-效应关系是指放射线的剂量与生物效应之间的关系，通常
肿瘤细胞具有异常的生长和增殖能力，不受机体控制。
肿瘤细胞的遗传不稳定
肿瘤细胞通常存在基因突变和染色体异常，导致遗传不稳定。
肿瘤细胞的代谢异常
肿瘤细胞代谢异常，通常表现为糖酵解增强和氧化磷酸化减少。
放射生物学的原理和概念
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放射生物学是研究放射线对生 物体的作用和影响的学科。
放射线对生物体的作用包括直 接作用和间接作用。
经过3个月的治疗，患者肺部 原发灶和淋巴结转移灶明显缩 小，病情得到控制。
案例讨论和经验分享
治疗计划设计的关键因素
治疗计划设计时需要考虑多种因素，如肿瘤类型、分期、患者身体状况、放疗技 术和设备等。其中，剂量分布是放疗计划设计的核心要素，直接关系到治疗效果 和正常组织的保护。
经验分享
在肺癌放疗中，需要注意保肺组织，避免出现放射性肺炎等并发症。同时，需 要结合患者的具体情况制定个性化的治疗方案，以提高治疗效果和患者的生活质 量。
肿瘤放射物理学-治疗计划设 计的物理原理和生物学基础
目录
• 肿瘤放射物理学的概述 • 治疗计划设计的物理原理 • 治疗计划设计的生物学基础 • 治疗计划设计的临床应用和实践 • 案例分析
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肿瘤放射物理学的概述
肿瘤放射物理学第八章治疗计划设计的物理原理和生物学基础
曲线说明: 正确选择
肿瘤的治疗 剂量，对控 制肿瘤和减 少正常组织 并发症有很 大影响。
两个重要表格：
表8-1、表8-2分别给出了各种类型、不 同期别的肿瘤的致死剂量和各种正常组织的 耐受剂量，是放射治疗医生和放射物理工作 者设计放射治疗计划的依据。
二、临床和生物学因素
影响放射生物效应的因素：剂量分次 和剂量率（用LQ等数学模型描述）、受照 的体积因子。
所谓照射区，即为50％等剂量线所包括的 区域。显然在满足（1）（2）两点基本要求 的基础上，50％等剂量线所包括的范围愈小 愈好。
（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允许耐受剂量范围的照射。
二、放射源的合理选择
理想的放射 源在组织中 形成的剂量 分布应尽量 符 合 图 8-4 所 示的理想剂 量学曲线要 求，因此放 射源的合理 选择成为临 床医生迫切 关心的问题。
治疗比：正常组织耐受剂量和肿瘤致 死剂量之比，不受治疗技术的影响。
肿瘤的致死剂量： 射线的剂量。
例：精原细胞瘤的致死剂量为2500cGy，照 射野内肠管的耐受剂量为5000cGy，治疗比 大于1；畸胎瘤的致死剂量为10000cGy，治 疗比小于1。治疗比大于1的，用放射治疗有 可能治愈，治疗比小于1的，放射治疗治愈 的可能性小。
图8－4 理想剂量学曲线
（一）高能X射线
剂量学特点： 最大剂量建成深 度随射线能量增加 而增加；在最大剂 量建成点以前，剂 量随深度的增加而 增加，并随射线能 量的增加而减少； 在建成点以后，剂 量随深度的增加而 减小，并随射线能 量的增加而增加。
因剂量建成区域的剂量变化显著，所以一
般将肿瘤放在最大剂量点之后。
（3）照射野设计应尽量提高治疗区域内剂 量，降低照射区正常组织的受照范围。靶区 是根据患者的肿瘤分布情况、解剖截面图形 来说明，而不能用剂量分布来确定。因肿瘤 形状不规则，靶区当然不规则。常规放疗中， 由于技术条件的限制，不可能设计一个治疗 方案，使得90％等剂量线按靶区形状的要求 分布，只能做到使绝大部分靶区位于90％等 剂量曲线之内，因此提出了治疗区的概念。
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。
放射物理
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)⏹第四章治疗计划的设计与执行⏹附录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射线第一节放射源种类⏹⏹⏹第二节照射方式⏹⏹第三节几种放射性同位素源⏹天然放射性元素镭-226⏹铯-137⏹钴-601、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、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。
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⏹⏹⏹⏹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。
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⏹射线穿透力强即可治疗相当深度的肿瘤。
放射治疗的原理和应用
1 2
基因检测指导放射治疗
通过基因检测分析患者的肿瘤特性和敏感性，制 定个性化的治疗方案。
功能影像学在放射治疗中的应用
利用功能影像学技术评估肿瘤的功能代谢和治疗 效果，指导治疗方案的调整。
3
个体化治疗计划的制定
根据患者的具体情况，制定个体化的治疗计划， 提高治疗效果和患者生活质量。
多学科协作模式推广
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
XX
2023
PART 05
未来发展趋势及挑战
REPORTING
技术创新方向预测
立体定向放射治疗
提高治疗精度，减少对周围正常组织的损伤。
质子重离子治疗
利用质子或重离子的物理特性，实现更精准的剂量分布和更高的 肿瘤控制率。
人工智能与放射治疗
利用人工智能技术优化治疗计划，提高治疗效率和安全性。
个性化诊疗模式探索
放射治疗与手术的联合应用
通过放射治疗与手术的有机结合，提高肿瘤的综合治疗效果。
放射治疗与化疗的协同作用
利用放射治疗与化疗的协同作用，增强对肿瘤细胞的杀伤作用，降 低复发和转移的风险。
多学科团队的建设与管理
建立多学科协作团队，加强各学科之间的沟通与协作，提高肿瘤治 疗的整体效果。
面临挑战及解决策略
放射治疗设备的普及与优化
定义
放射治疗是利用放射线治疗肿瘤 的一种局部治疗方法。
目的
通过放射线对肿瘤细胞的直接杀 伤作用，以及对肿瘤生长环境的 间接影响，达到控制肿瘤生长、 缓解症状、延长生存期的目的。
放射线种类与特性
放射线种类
包括X射线、γ射线、电子线、质子束、中子束等。
特性
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二、临床要求
治疗比：正常组织耐受剂量与肿瘤致死剂量之比。 它不受治疗技术的影响，如精原细胞瘤，肠管耐 受量是5000 cGy，而瘤体耐受量是2500 cGy，治 疗比大于1，容易治疗；畸胎瘤，肠管耐受量还是 5000 cGy，而瘤体耐受量是10000 cGy，治疗比小 于1，不易治疗。
二、高能电子束的能量和照射野的选择
高能电电子束的有效治疗深度(cm)约等于 1/3~1/4电子束的能量(MeV)。能量选择根据靶区深 度，靶区剂量的最小值及危及器官可接受的耐受剂 量等因素综合考虑。如靶区后正常组织的耐受剂量 较高，可以90%等剂量曲线包括靶区来选择电子束 的能量；如耐受剂量低，如乳腺癌的术后治疗，往 往以保证胸壁和肺的界面处百分深度剂量不超过 80%（甚至70%左右）来选择射线能量，以尽量减 少肺组织的受量。选择射野大小的原则应保持特定 的等剂量曲线完全包围靶区。射野应至少等于或大 于靶区横径的1.18倍，在此基础上根据最深部分的 宽度的情况射野再外放0.5~1.0cm。
3、三野ห้องสมุดไป่ตู้射：由于单野照射分布不均匀，两野对穿 照射会形成剂量叠加，所以要求三个射野的剂量分布 合成后要分布均匀并符合靶区要求。一种是在对穿野 上加适当角度的楔型板；另一种是采用三野交角照射， 正常组织的单位体积剂量与靶区单位体积剂量之比为 1/3，治疗增益比提高3倍，相当于三对对穿野的治疗 增益比。
第六章放射治疗计划设计的 物理原理
第一节临床治疗计划设计的基本原则 第二节计划设计中的有关概念及规定 第三节固定照射技术及照射野设计原理 第四节治疗计划设计步骤
第一节临床治疗计划设计的基本原则
一、临床剂量学四原则：
1、肿瘤剂量要求准确。 2、治疗的肿瘤区域内剂量分布均匀，达到90%的剂 量分布，剂量变化不能超过±5%。 3、照射野设计应尽量提高治疗区域内剂量，降低照 射区正常组织受量范围。
治疗增益比：某种治疗技术致成的肿瘤控制率与 周围正常组织损伤率之比
肿瘤控制概率（TCP）：是消灭肿瘤细胞的概率， 随剂量的变化而变化。达到95%的肿瘤控制概率 所需的剂量定义为肿瘤致死剂量TCP95。
正常组织并发症概率（NTCP）是正常组 织放射并发症的概率，也是随剂量的变化而变 化。产生5%或50%相应损伤的概率所需的剂量 定义为正常组织的耐受剂量TD5/5，TD50/5。
临床靶体积（CTV）包括GTV、亚临床病灶以及可 能侵润的范围。
内靶区（ITV）由于器官运动造成CTV边界的放大。
计划靶体积（PTV）为确保CTV能得到即定的照射 剂量，考虑各种不确定因素在CTV基础上外放一定 范围所包括的体积。患者器官运动和由于日常摆位、 治疗机误差、治疗中靶位置和靶体积变化等因素引 起的扩大照射的组织范围，以确保临床靶区CTV得 到规定的治疗剂量。PTV决定着照射野的大小。
第二节射线种类的选择 1、射线种类的选择 电子线与X线 电子线适用于表浅肿瘤或表浅淋 巴结转移的治疗 X线适用于深部肿瘤治疗 2、能量的选择根据治疗深度选 择适当的射线能量。 深度越大选择射线能量应越高。
第三节计划设计中的有关概念及规定
一、外照射靶区的划分
肿瘤体积（GTV）临床体检、影像、病理检查显示 的恶性肿瘤的位置和范围。
危及器官(OR) 可能因照射而损伤的正常器官。分 并型结构和串型结构、串并型结构。
计划危险器官（PRV）考虑危及器官在治疗过程 中由于摆位固定误差和呼吸等生理运动带来的位 移和形态改变而增加的区域。PRV大于OR区域。
生物靶区（BTV）指肿瘤生物学因素决定的靶区 内放射敏感性不同的区域，包括因素：乏氧及供 血、增值、凋亡及细胞周期调控、癌基因和抑癌 基因改变、浸润及转移性等。
6、相邻射野设计：射野相临会产生超剂量或欠剂 量，造成严重放射并发症或肿瘤的局部复发。
相邻射野包括：两野相临、对穿野相临、多野相 临、正交野相临（正交非共面野相临）。
正交野：两个射野中心轴相互垂直但不相交的射 野称为正交野。
7、不对称射野：即射野中心轴偏离线束中心轴的 射野。独立准直器构成的半野、斜野和斜野挡铅 构成的野都是不对称射野。它们在共面、非共面 野的邻接中起着极其重要的作用。
采用三野照射的情况：①靶区位于体位中心而不能使 用两野交角照射②两野对穿照射因不能得到较高的射 线能量，射野间距又很大，不能获得大于1的治疗增 益比③靶区附近有重要器官而不能使用四野照射技术。
权重：治疗计划中整组照射野中各个射野的剂量配比。 权重也是调节剂量曲线分布的一个重要手段。
4、共面野与非共面野：
1、单野照射：除外靶区范围很小（如颈、锁淋巴结） 时，可使用单野照射外，一般不主张用单野照射。单 野照射时，也应将病变放到dmax之后。如病变较浅， 可使用组织替代物将dmax深度提到病变之前。
2、两野照射
两野交角照射：因几何关系，在病变区形成“内野” 型剂量分布，剂量分布不均匀。用适当角度的楔型滤 过板，可使靶区剂量均匀。选用楔形角α与两射野中心 轴交角θ满足α ＝90°－ θ／2条件时，可在两野交叉形 成的菱形区内得到均匀的剂量分布，适当增减楔形角 大小，可分别在射野远、近端得到偏高的剂量。
以上照射技术中，各照射野的射野中心轴都位 于同一平面，称共面野；反之不在同一平面的 称非共面野。共面野它只能在射野轴平面内得 到与靶区适合度较理想的剂量分布，但它会因 靶区变大而使用大野后变坏。
5、旋转照射：
是用单野通过靶区中心绕患者旋转一定范围进 行相当于多野交角的照射。可得到较好的剂量 分布，皮肤剂量较小，靶区剂量高，靶区外剂 量下降较快，能提供足够的靶区剂量和较能适 合靶区形状的剂量分布。
二、治疗计划的描述（在治疗计划设计中叙述）
第四节固定照射技术及照射野设计原理
常用的照射技术有：固定源皮距(SSD)技术，等中心 定角(SAD)技术和旋转(ROT)技术三种。
一、高能X（γ）射线照射野技术
高能X（γ）射线的PDD曲线，用最大剂量点深 度dmax将曲线分成剂量建成区和指数吸收区两部分。 建成区内剂量变化梯度较大，剂量不易控制，靶区都 应放到最大剂量点深度dmax之后。