腫瘤放射物理學(xué)基礎(chǔ)【專業(yè)內(nèi)容】

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1、1高等教育一、放射源的種類一、放射源的種類二、常用放療設(shè)備及照射方式二、常用放療設(shè)備及照射方式三、射線與物質(zhì)的相互作用三、射線與物質(zhì)的相互作用四、放射物理學(xué)有關(guān)名詞及概念四、放射物理學(xué)有關(guān)名詞及概念五、常用射線劑量學(xué)特點(diǎn)五、常用射線劑量學(xué)特點(diǎn)六、治療計(jì)劃評(píng)價(jià)六、治療計(jì)劃評(píng)價(jià)七、放射防護(hù)常識(shí)七、放射防護(hù)常識(shí)2高等教育1、放射性同位素 放療中主要用產(chǎn)生、射線的放射性同位素，用射線居多，如鈷-60、銥-192等。2、X射線直線加速器 直線加速器是通過(guò)高能電子線打靶產(chǎn)生X射線，主要用到的能量有6MV、8MV和10MV。3、電子、質(zhì)子及其他重粒子加速器 一般用到的電子線能量為425Mev，重粒子一般在回

2、旋加速器中產(chǎn)生。3高等教育4高等教育l電離：原子的核外電子與外界相互作用獲得足夠的能量，掙脫原子核對(duì)它的束縛，造成原子的電離。l直接電離：由帶點(diǎn)粒子通過(guò)碰撞直接引起的物質(zhì)的原子或分子的電離稱為直接電離。l間接電離：不帶電粒子通過(guò)它們與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生 的次級(jí)帶電粒子引起的原子電離稱為間接電離。5高等教育1.帶點(diǎn)粒子可直接致電離輻射2.不帶電粒子只能間接致電離輻射3.帶電粒子均有有效射程6高等教育射線質(zhì)射線質(zhì)：即射線能量，表示射線穿射物質(zhì)的本領(lǐng)。中低能X射線：通常用半價(jià)層半價(jià)層表示。半價(jià)層半價(jià)層（HVL)：為使：為使X（r）射線光子的強(qiáng)度減低一半時(shí)所需要的某種材料吸收體的厚度。高能X射線：通常用

3、電子的標(biāo)稱加速電位表示，單位為百萬(wàn)伏伏,兆伏兆伏(MV)如 6MV-X 線。放射線同位素：通常用核素名核素名+輻射類型輻射類型表示,如60Co射線。7高等教育q6060CoCo治療機(jī)治療機(jī)q醫(yī)用直線加速器醫(yī)用直線加速器q模擬定位機(jī)模擬定位機(jī)qCT CT 模擬定位機(jī)模擬定位機(jī)q近距離后裝治療機(jī)近距離后裝治療機(jī)q其他其他8高等教育l原理原理：利用放射性同位素60Co發(fā)射出的射線治療腫瘤，平均能量1.25MeV，與一般深部X射線機(jī)相比有一下特點(diǎn)l特點(diǎn)：能量較高，射線穿透力強(qiáng)；皮膚反應(yīng)輕；康普頓效應(yīng)為主，骨吸收類似于軟組織吸收；旁向散射少，放射反應(yīng)輕；經(jīng)濟(jì)可靠，維修方便。l缺點(diǎn)缺點(diǎn)：需定時(shí)換源；環(huán)境污

4、染9高等教育醫(yī)用直線加速器醫(yī)用直線加速器l原理原理：利用微波電場(chǎng)沿直線加速電子然后發(fā)射，或打靶產(chǎn)生X線發(fā)射，治療腫瘤的裝置。l特點(diǎn)特點(diǎn)：1、可產(chǎn)生不同能量的X線(425MV)2、可產(chǎn)生不同能量的電子線(325MV)3、照射野均勻性好4、安全性好10高等教育l現(xiàn)代后裝治療機(jī)主要包括：治療計(jì)劃系統(tǒng)和治療系統(tǒng)。l現(xiàn)代近距離治療的特點(diǎn)：1、放射源微型化，程控步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；2、高活度放射源形成高劑量率治療；3、微機(jī)計(jì)劃設(shè)計(jì)。11高等教育lX線模擬定位機(jī)是用來(lái)模擬加速器或60Co治療機(jī)機(jī)械性能的專用X線診斷機(jī)。l作用作用：模擬各類治療機(jī)實(shí)施治療時(shí)的照射部位及范圍，進(jìn)行治療前定位。12高等教育l腫瘤的正確定

5、位l提供照射野的劑量分布l產(chǎn)生數(shù)字模擬影像l幫助設(shè)計(jì)合適的照射野l(fā)在病人皮膚上標(biāo)記等中心點(diǎn)13高等教育l外照射外照射 位于體外一定距離集中照射人體的某一部位，叫體外遠(yuǎn)距離照射，簡(jiǎn)稱外照射。l內(nèi)照射內(nèi)照射 將放射源密封直接放入被治療的組織內(nèi)或放入人體的天然腔內(nèi)進(jìn)行照射，叫近距離照射，簡(jiǎn)稱內(nèi)照射。14高等教育1 1、固定源皮距（、固定源皮距（SSDSSD）照射）照射2 2、等中心定角（、等中心定角（SADSAD）照射）照射3 3、旋轉(zhuǎn)（、旋轉(zhuǎn)（ROTROT）照射）照射 15高等教育內(nèi)照射的分類內(nèi)照射的分類 1、腔內(nèi)照射 2、組織間插植照射 3、管內(nèi)照射 4、表面施源器照射16高等教育光電效應(yīng)光電效

6、應(yīng)：能量為hv光子與物質(zhì)原子的軌道電子發(fā)生相互作用，把全部能量傳遞給對(duì)方，光子消失，獲得能量的電子掙脫原子束縛成為自由電子，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。(光電效應(yīng)在1030keV的 范圍占優(yōu)勢(shì)，骨吸收高于肌肉和脂肪)17高等教育l康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)：當(dāng)光子與原子內(nèi)一個(gè)軌道電子發(fā)生相互作用時(shí)，光子損失一部分能量，并改變運(yùn)動(dòng)方向，電子獲得能量而脫離原子，這種現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng)。在0.0325MeV的范圍占優(yōu)勢(shì)，骨和軟組織的吸收劑量相近18高等教育l電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)：入射光子能量大于1.02MV時(shí)，光子可以與原子核相互作用，使入射光子的全部能量轉(zhuǎn)化成為具有一定能量的正電子和負(fù)電子，這就是電子對(duì)效應(yīng)。

7、在25100MeV的范圍占優(yōu)勢(shì)。19高等教育20高等教育l照射量（X）是X(r)輻射在質(zhì)量為dm的空氣中釋放的全部次級(jí)電子完全被空氣阻止時(shí)，空氣中形成的同一符號(hào)離子總電荷的絕對(duì)值dQ與dm的比值，即：l X=dQ/dml單位：庫(kù)侖/千克(C/kg)。原用單位是倫琴(R)l1R=2.5810-4 C/kgl 照射量是用以衡量光子輻射致空氣電離程度的一個(gè)量，不能用于其他類型輻射和其他物質(zhì)。21高等教育吸收劑量（吸收劑量（D D）l吸收劑量是單位質(zhì)量物質(zhì)吸收電離輻射的平均能量。即電離輻射給予質(zhì)量為dm介質(zhì)的平均能量dE。l D=dE/dml單位：焦耳/千克(J/kg)。l專用名 Gray(Gy)，1

8、 Gy=1 J/kg=100cGy；l原用單位rad，1rad=1cGyl 吸收劑量使用與任何類型和任何能量的電吸收劑量使用與任何類型和任何能量的電離輻射，以及適用于任何受照物質(zhì)。離輻射，以及適用于任何受照物質(zhì)。22高等教育l比釋動(dòng)能是不帶電電離粒子在質(zhì)量為dm的物質(zhì)中所釋放的所有帶電粒子的初始功能之和。K=dEtr/dml單位：焦耳/千克(J/kg)。l專用名 Gray(Gy)，1 Gy=1 J/kg；l 比釋動(dòng)能只適用于間接致電離輻射，適用于任何物質(zhì)。23高等教育名詞解釋 放射源（S）一般規(guī)定為放射源前表面的中心，或產(chǎn)生輻射的靶面中心。照射野 射線束經(jīng)準(zhǔn)直后垂直通過(guò)模體的范圍。臨床劑量學(xué)中

9、規(guī)定模體內(nèi)50%等劑量線的延長(zhǎng)線交于模體表面的區(qū)域定義為照射野的大小24高等教育 參考點(diǎn) 規(guī)定模體表面下射野中心軸上某一點(diǎn)作為劑量計(jì)算或測(cè)量參考的點(diǎn)。400kV以下X射線參考點(diǎn)取在模體表面，對(duì)高能X（）射線參考點(diǎn)取在模體表面下射野中心軸上最大劑量點(diǎn)位置 源皮距（SSD）放射源到模體表面的射野中心處距離 源瘤距（STD）放射源到腫瘤內(nèi)所考慮點(diǎn)的距離 源軸距（SAD）放射源到機(jī)器等中心的距離25高等教育26高等教育X X（）射線射野劑量學(xué)）射線射野劑量學(xué)l百分深度劑量（百分深度劑量（PDD）射野中心軸上某一深度d處的吸收劑量率Dd與參考點(diǎn)深度d0處得劑量率Dd0的百分比27高等教育28高等教育29

10、高等教育特點(diǎn)：1、表面劑量較低，并且隨能量增加而減小，可以有效保護(hù)皮膚。2、最大劑量深度隨能量增加而增加。3、百分深度劑量在劑量建成區(qū)內(nèi)，隨深度增加而增加，在劑量建成區(qū)后隨深度增加按指數(shù)規(guī)律衰減。建成區(qū) 從表面到最大劑量深度區(qū)域稱為劑量建成區(qū)。鈷-60、6MV、8MV和10MV建成深度一般為0.5cm、1.5cm、2cm和2.5cm。30高等教育百分深度劑量曲線 31高等教育等劑量曲線 將體模內(nèi)百分深度劑量相同的點(diǎn)用線連接起來(lái)，即成等劑量曲線32高等教育 高能電子線的百分深度劑量分布大致為四部分：劑量建成區(qū)，高劑量坪區(qū)，劑量跌落區(qū)和X射線污染區(qū)。中心軸百分深度劑量曲線33高等教育 特點(diǎn)：1、表

11、面劑量高，并隨能量增加而增加。2、劑量建成效應(yīng)不明顯。3、具有有限的射程，一般等于E/2值,可以有效的保護(hù)靶區(qū)后深部的正常組織。用途：主要用于治療表淺或偏心的腫瘤和浸潤(rùn)的淋巴結(jié)34高等教育常用能量 425Mev能量與治療深度的關(guān)系 E=3d+23Mev照射野 電子束射野靶區(qū)橫徑的1.18倍 35高等教育劑量學(xué)特點(diǎn) 放射源周圍的劑量分布按照與放射源之間的距離的平方而下降，即平方反比定律?；咎卣?腫瘤劑量高而不均勻，而鄰近正常組織受量低36高等教育l根據(jù)距離平方反比定律：射線到達(dá)介質(zhì)的強(qiáng)度與照射距離成平方反比關(guān)系。即距放射源較近處受照劑量高，隨距放射源距離的增加，劑量迅速跌落。l可對(duì)正常組織進(jìn)行

12、保護(hù)，但亦造成靶區(qū)劑量分布的不均勻。l內(nèi)照射不能單獨(dú)應(yīng)用于臨床，一般作為外照射的補(bǔ)充。37高等教育1、內(nèi)照射的放射源活度較小，治療距離短2、外照射射線的利用率低3、外照射腫瘤劑量受正常組織耐受量的限 制，一般采用多野照射4、內(nèi)照射靶區(qū)劑量均勻性較外照射差38高等教育質(zhì)子束百分深度劑量曲線39高等教育特點(diǎn)：1、能量反比與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的平方，在射程末端形成典型的布喇格峰。2、有效的保護(hù)了峰值前后的正常組織。3、具有較高的傳能線密度和相對(duì)生物效應(yīng)與較低的氧增強(qiáng)效應(yīng)。40高等教育等效方野 物理意義 如果使用的不規(guī)則野在射野中心軸處的百分深度劑量與某一方形野中心軸處劑量相等，則該方野為該不規(guī)則射野的等效

13、方野。計(jì)算方法面積/周長(zhǎng)比法 長(zhǎng)方形：得 S=2ab/（a+b）41高等教育 為了改善人體彎曲表面對(duì)劑量分布均勻性的影響，需外加組織補(bǔ)償使劑量分布均勻。1、組織填充物、組織填充物 材料：用組織替代材料制成，如薄膜塑料、水袋、石蠟等。位置：填充物一般放在皮膚表面 2、組織補(bǔ)償器、組織補(bǔ)償器 材料：銅、鋁、鉛等來(lái)代替（如楔形板）位置：必須遠(yuǎn)離皮膚，一般為15cm以上42高等教育放療 臨床四原則:（1）最大:靶區(qū)劑量在一定范圍內(nèi)最大 （2）最小:靶區(qū)周圍正常組織受量最小 （3）最準(zhǔn):靶區(qū)的定位和照射最準(zhǔn)確 （4）最勻:靶區(qū)內(nèi)的劑量分布最均勻 靶區(qū)內(nèi)劑量變化不超過(guò)+5%43高等教育44高等教育l定義：

14、使腫瘤得到最大的控制而不產(chǎn)生正常組織并發(fā)癥的劑量。45高等教育l定義 腫瘤區(qū)（GTV）為一般的診斷手段（CT，MRI）能夠確診出的可見的具有一定形狀和大小的惡性病變的范圍。臨床靶區(qū)（CTV）指按一定時(shí)間劑量模式給予一定劑量的腫瘤的臨床灶亞臨床灶以及腫瘤可能侵犯的范圍。內(nèi)靶區(qū)（ITV）由于呼吸和器官運(yùn)動(dòng)引起的CTV外邊界運(yùn)動(dòng)的范圍。46高等教育 計(jì)劃靶區(qū)（PTV）考慮到照射中由于呼吸、器官運(yùn)動(dòng)及療程中腫瘤縮小等并且考慮到每次擺位誤差等因素而擴(kuò)大照射范圍。治療區(qū)(TV)通常用90%的等劑量線的范圍作為治療區(qū)。照射區(qū)（IV）50%等劑量曲線所包括的范圍。危機(jī)器官（OAR）指可能卷入射野內(nèi)的重要組織或

15、器官。47高等教育治療區(qū)（TV）照射區(qū)（IV）臨床靶區(qū)(CTV)腫瘤區(qū)(GTV)內(nèi)靶區(qū)(ITV)計(jì)劃靶區(qū)(PTV)48高等教育49高等教育正常組織的耐受劑量正常組織的耐受劑量 50高等教育 串行組織：串行組織的放射性并發(fā)癥概率主要決定于最大劑量，如脊髓、神經(jīng)、小腸等。并行組織：并行組織的放射性并發(fā)癥概率主要受照射體積和平均劑量的影響，如肺、肝、腎等。肺劑量 雙肺V2028%雙肺V3020%心臟 V404050%肝臟 （60%體積）30Gy 骨髓45Gy 腦干 54Gy51高等教育52高等教育53高等教育54高等教育39%31%55高等教育8%56高等教育基本原則1.放射實(shí)踐的正當(dāng)化 任何伴有電離輻射的實(shí)踐所獲得的利益必須大于所付出的代價(jià)。2.放射防護(hù)的最優(yōu)化 任何電離輻射的實(shí)踐，應(yīng)當(dāng)避免不必要的照射。在謀求最優(yōu)化時(shí)，應(yīng)以最小的防護(hù)代價(jià)，獲取最佳的防護(hù)效果，不能追求無(wú)限地降低劑量。3.個(gè)人劑量限值 所有實(shí)踐帶來(lái)的個(gè)人受照劑量必須低于當(dāng)量劑量限值標(biāo)準(zhǔn)。57高等教育58高等教育1.時(shí)間防護(hù) 盡量縮短受照時(shí)間2.距離防護(hù) 增大與輻射源的距離3.屏蔽防護(hù) 人與源之間設(shè)置防護(hù)屏障59高等教育60高等教育