第二章放射物理学5.6.7.8
放射物理学课件2
第六页，编辑于星期三：二点 八分。
描述电离（碰撞）损失的两个物理量：
线性碰撞阻止本领（linear collision stopping power）入射带电 粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的平均能量J.m-1 。
用 Scol 或
表示
质量碰撞阻止本领(（ddElm) cao lss collision stopping power）：线性碰撞
因为入射带电粒子开始时速度最 快，因而电离损失率较小；当入射粒 子愈接近路径末端，速度愈慢，电离 损失率也就愈大，因而比电离值也最
大；在越过峰值后，由于粒子能量几 乎耗尽，所以比电离值骤然下降并很快
达到零。
第二十一页，编辑于星期三：二点 八分。
比 电 离
靶物质厚度 利用重带电粒子束（主要是质子和负π介子）实施放疗，可以通过调整 布拉格峰的位置和宽度使其正好包括靶区，从而达到提高靶区剂量和减少 正常组织受照剂量的目的，这正是重带电粒子束相对光子、电子和中子束 等所具有的优点。
第二十三页，编辑于星期三：二点 八分。
§2 X（γ）射线与物质的相互作用
特征射线：
核能级跃迁
湮没辐射： 正电子湮没产生
E 0.511M eV
特征X射线：
原子能级跃迁
X
轫致辐射： 带电粒子速度或运动方向改变产生
第二十四页，编辑于星期三：二点 八分。
§2 X（γ）射线与物质的相互作用
一、与带电粒子相比，X（γ）射线与物质的相互作用表现出不同的特点：
能量损失可以忽略； （2）与Z2成正比，说明在重元素物质中的韧致辐射损失比轻元素物质 大；
（3）与粒子的能量成正比，这与电离损失的情况不同。
放射物理学
放射物理学放射肿瘤学：又称放射治疗学，是主要研究放射线单独或结合其他方法治疗肿瘤的临床学科。
放射治疗是恶性肿瘤最重要的治疗手段之一，其根本目的是治病救人。
最大限度地消灭肿瘤，同时最大限度地保存正常的组织的结构与功能，提高患者的长期生存率和生活质量。
放射治疗学的主要内容有：一，肿瘤放射物理学(研究放射设备的结构，性能以及各种射线在人体的分布规律，探索提高肿瘤剂量，降低正常组织受量的物理方法)二，肿瘤放射生物学（研究射线对肿瘤和正常组织的作用的生物学机制，讨论预测和提高肿瘤放射敏感性，减少正常组织损伤的生物学途径）三，放射肿瘤学临床知识放射物理学：研究放疗设备的结构，性能以及各种射线在人体内的分布规律，探讨提高肿瘤剂量降低正常组织受量的物理方法。
内容：1，治疗机特点2，外照射计剂量学3，电子剂量学4，治疗计划设计原理第一章常用放疗设备第一节X线治疗机1，X线治疗机主要是指利用400KV以下X线治疗肿瘤的装置。
2，400KV以下X线机主用于：体表肿瘤或者浅层淋巴结转移性肿瘤的治疗或预防性照射第二节钴60治疗机1，能量1.25MeV半衰期5.242，钴半影问题（照射野边缘的剂量随着离开中心轴距离增加而发生急剧的变化，这种变化的范围称之为半影）（1）几何半影：由于钴60放射源具有一定尺寸，射线被准直器限束后，照射野边缘诸点受到剂量不均等的照射，造成剂量渐变分布。
可以减少源的尺寸，但当减少到一定程度其活性受影响，故临床上可以延长源到准直器的距离（2）穿射半影：由于放射源线束穿过准直器端面厚度不等而造成的剂量渐变分布，这种半影消除方法是采用球面限光筒。
（3）散射半影：即或是点状源和球面限光筒，是几何，穿射半影消失。
照射野边缘仍存在剂量渐变分布，这是由于组织中的散射线造成的。
这种散射线随能量增高而减少，这种半影无法消除，始终存在。
3，临床应用特点：1，穿透力强，提高了深部肿瘤的疗效。
2，钴60射线的建成深度位于皮下5cm皮肤剂量相对少3，物理效应以康普顿效应为主，骨吸收类似软组织吸收，可用于骨后病变治疗4，旁向散射少，放射反应轻5，经济可靠，结构简单，维护方便缺点：需换源，不治疗也有少量的放射线，半影，半衰期短。
临床放射物理
二章临床放射物理学基础第一节临床常用放射源、放射治疗机及照射方式一、放射源的种类及照射方式 1.种类①放射性核素衰变α衰变：α粒子是高速运动的氦原子核α衰变的一般反应式：Q代表过程中释放的总能量，又称衰变能，等于母核与生成核的质量差，表现为α粒子的动能和生成核的动能和。
β衰变：β粒子是正（负）电子β-衰变的一般反应式：β+衰变的一般反应式：和υ分别表示反中微子和中微子；Q表示初始核与生成核、发射粒子的质量差。
γ线的产生：处于激发态的原子核跃迁到基态或者较低能态时所发射的射线就是γ射线，它是一种短波长的电磁波。
②X线（后述）③LET射线（后述）2．照射方式①外照射（常规治疗）②腔内或组织间照射（后装治疗）③内照射（口服、静脉注射）二、几种常用的放射性同位素源1.镭-226 半衰期1590年，禁用2.铯-137 半衰期33年，淘汰3.钴-60 半衰期5.24年，应用广泛——远距离照射4.铱-192 半衰期74.5天，是近距离治疗的最佳材料三、X线治疗机 1.X线的产生（原理）2.X线机的分类★四、钴治疗机1.优点：①透射力强，剂量分布比较均匀；②保护皮肤，最大吸收剂量点在皮下0.5cm处；③骨与软组织有同等的吸收剂量；④旁向散射小⑤经济可靠2.缺点：①几何半影大；②半衰期短；③防护要求高；五、医用加速器(一)分类：电子感应加速器、电子回旋加速器和电子直线加速器(二）电子直线加速器1.原理（了解）:微波电场加速电子使之提高能量2.基本结构：电子枪、加速器[磁控管（速调管）]、初级准直器、偏转线圈、次级准直器、钨靶（散射箔）和监测电离室等等。
（了解）*微波源的任务是产生并输出具有一定频率、一定脉冲包络宽度、一定重复频率、功率为一定大小的超高频振荡，加速器磁空管（速调管）决定它的振荡频率，脉冲调制器决定它的脉冲宽度和脉冲功率。
*脉冲调制器的任务是输出一系列振荡器所需要的、具有不定期功率、一定重复频率和一定宽度、波形合适的脉冲电压，它的开关器件是闸流管。
放射物理学课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
ITV范围的确定应使得CTV 在其内出现的概率最高，以保 证CTV在分次照射中，得到最 大可能的处方剂量的照射。
ITV一旦确定，它与患者坐 标系的参照物内、外标记应保 持 不 变 。 lTV 的 确 定 在 适 形 治 疗 和 X(γ)射线立体定向治疗 中 具有特殊的意义和地位。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
图8－4 理想剂量学曲线
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（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。
照射区(irradiation volume，IV)
对一定的照射技术及射野
安排，50％等剂量线面所包括的范围。照射区的大小，直接反映
了治疗方案设计引起的正常组织受照范围。
冷剂量区(cold volume) 在 ITV内剂量低于CTV处方剂量 的下限(-5％)的范围。
热剂量区(hot volume) 高 于CTV处方剂量的上限(5％) 的范围。
《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)。
第二篇 放射物理学基础(2)
1971年后г常数演变为照射量率常数（гδ）x。它是用于描述不同核素、单
位活度、距源单位距离处照射量率大小的物理量，它把非核辐射（湮没辐射、 特征辐射及韧致辐射）也包括在内，并考虑了射线的衰减和散射。
第二章 近距离治疗剂量学基础
照射量率常数（гδ）x 定义是：与活度为A的γ射线点源相距为L，，
以及源的不断改进和更新，使其仍然占有一席之地。
目前，国内原子能研究院开发了I-125放射源，科霖众等后装治疗医 疗设备公司也适时推出了剂量分布计算软件，为该项技术在国内健康
发展提供了条件。
第二章 近距离治疗剂量学基础
在我国，近距离治疗始于20世纪40年代，由上海镭锭医院开创了镭疗的先河。在
由能量大小△=11.3KeV的光子产生的照射量率（Dx/dt）△与L2相乘后再 被A除所得的商，即（гδ）x = （Dx/dt）△
1 ·
L2/A
(2-2-5)
（гδ）x的单位是C ·kg-1 ·m2 ·h-1 ·MBq-1，有时也用R ·m2 ·h·Ci-1。鉴于照射量使用的局限性，照射量率常数的概念现已被空气比
射源的技术，多用于计算机程控近距离放疗设备。
第二章 近距离治疗剂量学基础
从放射源在人体置放时间长短划界，近距离放疗又可分为暂时驻留和 永久植入两大类。 暂时驻留是指治疗后将施源器和放射源回收； 永久植入是指将治疗时置放的放射源永远保留在人体内。 永久植入尽管是一项传统技术，但由于在治疗前列腺癌方面颇为成功，
第二章 近距离治疗剂量学基础
（三）单位质量活度（Ci/g） 不同核素的活度常用单位质量活度来标识，即Ci/g，它等于阿
伏伽德罗常数NA=6.023x1010（原子数/克）与衰变常数λ的乘
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
人卫4版医学影像物理学(附答案)
医学影像物理学第一章X射线物理一：名词解释1.实际焦点：灯丝发射的电子，经聚焦加速后撞击在阳极靶上的面积称为实际焦点。
2.有效焦点：X射线管实际焦点的投影称为有效焦点。
3.X射线强度：是指单位时间内通过垂直于X射线传播方向上的单位面积上的光子数量与能量乘积的总和。
4.足跟效应（阳极效应）：愈靠近阳极，X射线强度下降愈多的现象。
5.光电效应：X射线光子与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给这个电子，电子挣脱原来束缚成为自由电子。
原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X射线或俄歇电子的形式很快回到基态，这个过程称为光电效应。
6.康普顿效应：当入射X射线光子和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，电子获得能量而挣脱原子，这个过程称为康普顿效应。
7.电子对效应：当X射线光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对正负电子，这个过程称为电子对效应。
8.X射线的质（线质）：表示X射线的硬度，即穿透物质本领的大小。
二：简答1.产生X射线需要哪些条件？电子源、高速电子流、X射线靶。
2.影响X射线管有效焦点大小的因素有哪些？靶倾角θ、实际焦点长度A。
3.影响X射线能谱的因素：(1)从阴极向阳极加速的电子不是都具有峰值动能，这与整流和高压发生器的类型有关。
(2)诊断X射线管靶相对比较厚。
(3)低能的X射线更容易被靶自身吸收。
(4)外部滤过几乎总是加在X射线管组件上，这些附加滤过会选择性的从线束中滤掉低能X射线。
4.影响X射线强度的因素：（1）靶物质的原子序数（2）管电流（3）管电压（4）过滤物质5.X射线与物质相互作用的类型：主要类型：光电效应，康普顿效应，电子对效应。
次要类型：有相干散射，光核反应等。
6.产生硬X射线和软X射线需要哪些条件？硬X射线：管压U增大、靶原子序数增大、滤过物质增大。
软X射线：管压U减小、靶原子序数减小、X射线管壁薄。
三：计算题：1.X射性管，管电压10kV，求最短波长。
物理书第2章资料
1 第二章剂量学原理，量和单位2.1 绪论兴趣点的辐射测量和辐射效应的研究需要不同的辐射场特性。
辐射剂量学涉及在给定介质中测量直接或间接电离辐射能量沉积的方法。
为描述射线束，定义了许多量和单位，最常使用的剂量学的量和单位如下所示。
本节也给出空腔理论的简单讨论，用于计算介质中剂量计的响应。
2.2 光子注量和能量注量下列量用于描述单能电离射线束：粒子注量、能量注量、粒子注量率和能量注量率。
这些量通常用于描述光子束，也可用于描述带电粒子束。
•粒子注量Φ是d N 除以d A 的商，此处d N 是入射在横截面积d A 的球体上粒子数： dN dA Φ= (2.1) 注量的单位为m -2。
使用横截面积d A 的球体以最简单方式描述了只考虑每个粒子垂直方向上的面积dA 这一事实，因此粒子注量与辐射入射角无关。
•平面粒子注量是通过平面单位面积的粒子数目，因此依赖于粒子束的入射角度。
•能量注量ψ是d E 除以d A 的商，此处d E 是入射在横截面d A 的球体的辐射能量： dE dA Φ= (2.2) 能量注量的单位是J/m 2。
可以用下列关系式通过粒子注量计算能量注量：dN E E dAψ==Φ (2.3) 此处E 是粒子能量，d N 是能量为E 的粒子数目。
几乎所有现实的光子或粒子束都是多能的，并且上面定义的概念需要适用于这些射束。
粒子注量谱和能量注量谱的概念分别替代了粒子注量和能量注量。
它们分别定义为： ()()E d E E dE ΦΦ≡ (2.4) 及 ()()()E d d E E E E dE dE ψΦψ≡= (2.5) 此处()E E Φ及()E E ψ分别是能量为E 的粒子注量谱和能量注量谱的微分。
图2.1显示一个 kVp 值为250 kV 和附加1 mm 铝及1.8 mm 铜（靶材料：钨；固有滤过：2mm 铍）的中能X 射线机产生的光子注量和能量注量谱。
在连续韧致辐射谱上双尖形表示钨靶中产生的 K α 及 K β 特征X 射线。
第 二 章 放射物理学基础
南方医科大学影像学教研组 钱剑扬 2006，5
光子线 与物质的 相互作用
康普顿 散射
光电 电子对 效应 效应
散射光子线 二次电子 电离和激发 的原子
光 子 线 剂 量 学
射线与物质作用的示意图
射线的几何属性
射线源 中心轴 照射野 源皮距 源轴距 参考点 校准点
射线的物理属性
源轴距 （SAD）： 射线的图示
模体内的剂量 分布行为
模体内任一点A的剂 量由原发射线的剂量 与散射线的剂量的贡 献之和组成。
A
Dc = Do + Ds
原射线的强度变化
单能射线
Do ⋅ e D= 2 (S + d)
非单能射线
− μ ⋅d
1 − μ i ⋅d Dd = ⋅ D io ⋅ e 2 ∑ (S + d ) i
PDD的影响因素（图）
PDD为什么与照射野大小有关？
PDD为什么与照射野大小有关？
原射线不随照射野大小与形状 影响。但是，照射野越大，散 射线越多，照射野越扁，离剂 量点远的散射线比例越多，衰 减越大。
组织最大比（TMR）定义
• 概念： 在射线束几何状态不 变下，模体内照射野 中心轴上任一点吸收 剂量率Dd与空间同一 点处于模体内最大剂 量深度处吸收剂量率 Dm之比。
剂量最大点深度
能量 剂量最大点深度（cm） 200KV 0 60Co 0.5 4MV 1.2 6MV 1.5 10MV 2.5 18MV 3.3 22MV 5.0
中心轴百分深度量（PDD）
•概念：模体内 照射野中心轴 上任一深度的 吸收剂量率Dd, 与该照射野中 心轴上参考点 吸收剂量Do的 比的百分率。
校准剂量 点：在照 射野中心 轴上指定 的剂量测 量点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5、光子（Ｘ、γ线）物质的相互作用 主要有三种：光电效应、康普顿效应（放射 治疗主要用这个效应治疗）、电子对效应 ６、射线的质、量、吸收剂量（戈瑞Ｇｙ）、 剂量当量，单位及表示，教材没有提，但 学习放射治疗一定要知道这些，不然后面 可能听不懂，有兴趣的同学可以自己去学 习，这里就不花时间讲了。
射线与物质有哪些作用
3、高能电子束具有有限的射程，可 以有效保护病变后的正常组织；
4、随着电子束限光筒到患者皮肤距 离的增加，射野的剂量均匀性迅速 变劣、半影增宽； 5、百分深度剂量随射野大小特别在 射野较小时变化明显；
6、不均匀组织对百分深度剂量影响 显著；
7、基于高能电子束的上述特点，单 野并适当采用组织等效物，可满意 地治疗表浅及偏位肿瘤和浸润的淋 巴结
3、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。
线性能量传递(linear energy transfer, LET）也叫线性密度
• 是指次级粒子径迹单位长度上的能量传递，即带 电粒子传给其径迹物质上的能量。 常用单位：KeV/um • LET分为两类：低LET射线 (X 、γ、β射线)，LET 值＜10KeV/um；高LET射线 (快中子、负π介子、 重粒子)，LET值＞100KeV/um • 辐射生物效应与LET值有重要关系。在相同吸收 剂量下，射线LET值越大，其生物效应越大。
5、对骨、软组织具有相等吸收剂量，主要是 康普顿效应作用，照射时骨和软组织比低 能X线吸收较少，起到保护避免损伤。 原因：低能X线主要为光电效应为主，骨每单 位剂量的吸收要比软组织大很多。 CO-60主要为康普顿效应为主，使之在照射骨 头组织时不会引起损伤；另个方面骨组织 和软组织对γ线的吸收剂量相同。
质子及高LET主要特性：Bragg峰：
3、精确度极高 由于质子的质量大，在物质内散射少， 在照射区周围只有很小的半影，减少 了对周围正常组织的照射剂量，从而 提供了肿瘤治疗的精确度。 传统放疗射线无法控制射程，而质子射 线可运用自动化技术认为控制其 能量释放的方向、部位和射程，可将 Bragg峰控制在肿瘤靶区的边界， 实现“定向爆破”。
二、X线物理特性
X线特点：不管高能、中能、低能X线都具有穿透、电 离、荧光、热和干涉、衍射，反射，折射等作用 1、穿透作用：就是说穿透物质时不被吸收的能力，穿 透能力强弱和能量大小、物质厚度、密度都有关。 ２、电离作用：物质受到Ｘ线照射时，核外电子被打 出脱离原子轨道，主要有三种表现方式光电、康普 顿、电子对效应 ３、荧光作用：也就是感光作用，射线打到物质上会 有光，如打到胶片上会有不同的变化，很多放疗设 备验证都用射线的这个特点，对剂量或准度校准。 ４、热及干涉、衍射，反射，折射等作用，初、高中 物理学过这里就不讲了。
7、经济、可靠。Ｃo－60半衰期为5.27年， 一般可以用5-6年，换一次大约100-200 万，而加速器的球管为100-150万一个， 大约1年更换一次，如果病人量多或经常 使用高压可能寿命更短。Ｃo－60治疗机、 伽玛刀、陀螺刀就是用Ｃo－60放射源， 结构简单，维护费比加速器便宜。
四、高能电子束物理特点
七、其他重粒子
1、和质子、高LET射线、中子一样具有很高的RBE （生物效应），低的OER（氧增强比） 2、很难获得和控制 3、防护要求很高，不适合临床需要 两个慨念 氧增强比（OER）：是指在缺氧条件下引起一定放射生 物学效应所需辐射的剂量与有氧条件下引起同样生物 学效应的所需辐射剂量的比值。 相对生物效应（RBE）：是指要达到相同生物效应时的 标准射线（250kv X射线）所用剂量和某种射线所用 剂量的比值。
一、核物理知识（教材没有的）
１、原子的结构 物质由分子和原子组成，分子又由原子组成 原子由原子核和核外电子组成，原子核带+电 （在原子中心），核外电子带-电（在原子外 围）。 原子符号ZAX，要理解Ｚ（核外电子数）、Ａ （质量数）、Ｎ（中子）的关系 中子＝质量数－核外电子数
２、了解电子从内层到外层Ｋ Ｌ Ｍ ＮＯ规 律２、８、１８、３２．．．２ｎ２ ３、电磁辐射（电磁波）包含哪些：Ｘ、γ线、 光波、无线电波、紫外线、红外线等 ４、同位素是什么？ 活度单位（居里）？ 半衰期 １ci（居里）＝３.７x1010Bq（贝克）
4、穿透性能强。 质子束以高能高 速进入人体，穿透力强，能量可以 自由控制调节使射束达到人体组织 任意深度。
5、剂量分布好 高辐射剂量集中于肿瘤部位，肿瘤后面与侧面 的正常组织区域几乎 无剂量分布，肿瘤前面的正常组织也仅有极小 剂量。 利于保护周边正常组织不受损伤。部剂量高。 Bragg峰的优越物理学特性使质子束在组织内 局灶高能释放， 对肿瘤及病变组织实施精确范围最大杀伤。
射线与物质相互作用三种主要方式
1、光电效应：光子高速 前进，在物质中与电 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。(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)
2、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。
1、治愈率极高 传统放射治疗中的射线随机体组织 的深入，能量逐渐衰减，而质子作为 带正电荷的离子，以极高的速度进入 人体，在体内与正常组织或细胞发生 作用的机会极低，当到达癌细胞的特 定部位时，速度突然降低并停止，释 放最大能量，产生Bragg峰，将癌细胞 杀死。
2、副作用极小 目前放射治疗技术虽在肿瘤治疗中已取得了 明显的疗效，但由于X射线或γ射线是以指 数形式衰减，其射程无法控制，所以对浅 层组织和肿瘤后的正常组织损伤较大;而质 子治疗时肿瘤前端的组织仅受到极小量的 照射，对肿瘤后面和侧面的正常组织照射 为零，几乎不会损伤正常组织。
加速器产生多档能量的高能电子线，一般为 4 MeV 、6 MeV 、9 MeV 、12 MeV 、 16 MeV 、20 MeV 或 5 MeV 、7 MeV、 10 MeV、 14 MeV、 16 MeV、 19 MeV、 22 MeV
1、高能电子线容易散射皮肤剂量相对较高， 皮肤剂量随着能量增加而增加。
6、旁向散射小 射线几何线束以外的旁向散射比普通X线 小很多，剂量下降很快，因此保护了 射野边缘外的正常组织和降低了全身 的积分剂量。但由于CO-60治疗或现用 的伽玛刀在设备设计时，几何半影、 穿射半影很大的话，这种优势就失去。 准直器大小、形状，放射源的尺寸大小、 准直器到皮肤的距离、源皮距（SSD） 等等。
第二节、放射线射野剂量学
一、放射线的临床运用原则(剂量4原则) 要求：靶区剂量高、分布均匀、尽可能减少 正常组织受照范围和剂量，保护正常组织 在照射范围之内。 好的放射治疗计划要达到以下几点： 1、肿瘤治疗范围、处方剂量、设备精度要求 准确
2、治疗剂量分布要均匀，剂量梯度不超正负 5%，也就是肿瘤靶区要求有90%的剂量打在 上面。 3、尽量提高靶区内照射剂量 4、保护肿瘤周围重要器官免受照射，至少不 能超过允许的耐受照射剂量。
电子线治疗时使用的限光筒
五、质子线的物理特性
放射治疗的最理想效果是给予肿瘤细胞根 治剂量，而不损伤正常组织。然而，传统 放射治疗技术所使用的X射线或γ射线在 治疗肿瘤的同时，正常组织不可避免地损 伤到，肿瘤无法得到根治性治疗。质子以 其优越的物理特性，使肿瘤放射治疗效果 基本达到了放射治疗的理想目标。
二、运用高能X射线在放疗的剂量学知识
1、放疗中要用到的相关名词 放射源（S）：产生辐射的靶面中心（其实就是能 产生射线，或不稳定的同位素） 照射中心轴：放射源于穿过照射野中心的连线 照射野：经准直器照射后，照射的范围。定义为： 体模内50%等剂量线的延长线交于体模表面的区 域定义为照射野大小。
参考点：中心轴上任意一点作为剂量参考 校准点：中心轴上指定任意一点作为剂量校准 源皮距（SSD）：放射源到体模表面照射野中心 的距离 源轴距（SAD）：放射源到机架旋转轴或等中心 点的距离 源瘤距（STD）：放射源沿射野中心轴到肿瘤病 灶中心的距离
比释动能（K）：不带电的电离粒子在质量为dm的介质 中释放的全部带电粒子的初、始动能之和。K=dE/dm 单位和吸收剂量一样单位j. kg-1 ,专用名为戈瑞，符 号Gy表示
三、Ｃo－60γ线的特点 1、Ｃo－60（不稳定）是一种人工放射源， 用中子打在Ｃo－59（稳定）产生的。
2、能量：衰变产生1.17Mev,和1.33Mev两个 能量的γ线，平均能量为1.25Mev。 3、穿透力强，凡是射线都有穿透力
4、保护皮肤，它的最大吸收剂量在皮下 0.5cm处，意思就是皮下0.5cm能量开 始释放，皮肤表面剂量很小。 给同样的治疗剂量时CO-60引起的皮肤反 应比普通X线低的很多。如果治疗室在 皮肤表面放臵一层吸收体或填充物， 它的这个优势就失去。因此在使用CO60作为放射源治疗时必须保证铅块或 准直器底端离开皮肤一定的距离（一 般为15CM以上）。 目的：使得最大剂量点不发生在皮肤上。
2、由于容易散射，利用治疗时必须使用限光 筒加以收集，加之射线打在限光筒出来的 射线杂乱无章，有半影必须再配散射箔改 变射线宽度，使之均匀方可利用，打到散 射箔的电子线会产生无法使用的X线，叫X 线污染，为了避免这些现象发生，现在生 产的直线加速器工艺水平，功能都克服了， 加多叶光（MLC），动态旋转、多级准直器 等技术，这些东西都不是手工完成，是直 线加速器设备里自带有的。现在时下用的 3DCRT（三维适形）、IMRT（调强）、IGRT （图像引导）、TOMO（断层放射治疗）
第二章：放射物理学 （放疗学重点影像学只需了解）
昆明医科大学第二附属医院放射治疗科 物理疗中常用的射线有：医用直线加速器产生 的高能X线（放疗主要使用）、高能电子线， 伽玛刀用的CO-60放射源的γ线，质子刀的 质子线，中子加速器或放射源产生的中子 线，其他重粒子线