放射治疗技术第二章

1、第二章 临床放射物理学基础学习目标1、放射治疗技术涉及的基本物理概念和常识。2、临床放射治疗中所用的各种射线的物理特性。3、分析放射线及电子线的剂量、阐述相关因素。4、对人体曲面和不均匀组织的修正方法及临床处方剂量的计算方式等精心系统归纳。 以上是必须掌握的最基本知识第一节 常用放射线的物理特性 一一、高能X射线的物理特性X射线的物理特性：穿透作用、电离作用穿透作用、电离作用、荧光作用、热作用和干涉、衍射、反射、折射。1、穿透作用：因波长短，能量大，照射到物质时仅一部分被物质吸收，大部分经原子间隙而透过表现出很强的穿透能力。X线穿透能力相关因素： X线光子的能量（波长越短，能量越大，穿透力越强

2、）、 物质密度（密度大，对X射线的吸收多，透过少，反之则然）2、电离作用概念：物质受X射线照射时核外电子脱离原子轨道，这种作用叫电离作用。 光电效应和散射过程中，光电子和反冲电子脱离其原子的过程称为一次电离，当他们在行进中又和其他原子碰撞使被碰原子逸出电子，次过程称为第二次电离。 固体和液体电离后的正负离子很快复合不易收集；气体电离后的电离电荷容易收集，从而可以测定X射线的照射量，因此气体电离后可以导电、可以发生化学反应、在有机体内可以发生各种生物效应。电离作用是X射线损伤和治疗的物理基础。3、荧光作用：当X射线照射到某些化合物时由于电离或者激发使原子处于激发状态，在原子回到基态的过程中，由于

3、价电子的能级跃迁而辐射出可见光或紫外线，这就是荧光。这种荧光作用是X线透视的基础。二、60钴射线的物理特性60钴是一种人工放射性核素，是由无放射性的金属59钴在原子核反应堆中经过热中子照射轰击而生成的不稳定的放射性核素。60钴具有以下特点：1、穿透力强 高能射线剂量随深度的变化比低能X射线慢，有较高的百分深度剂量，所以在治疗时剂量分布也比较均匀。2、保护皮肤 60钴射线的最大能量吸收发生在皮肤下0.5cm深度处，皮肤剂量相对较小。3、骨和软组织具有同等吸收 低能X射线中是光电吸收为主，骨中每伦琴剂量吸收要比软组织大得多； 60钴射线是以康普顿吸收为主要优势，每伦琴剂量吸收在每克骨与软组织中近似

4、相同，因此保证了当射线通过正常骨组织时，不至于引起骨的损伤；另一方面因骨和软组织吸收能力相同，在一些组织交界面处等剂量曲线形状变化较小，治疗剂量比较精确。4、旁向散射小： 60钴射线的次级射线主要向前散射，旁向散射比普通X射线小，剂量下降快，保护了边缘正常组织及减低了全身积分剂量。5、经济、可靠、结构简单、维护方便。三、高能电子线的物理特性1、高能电子线最重要的剂量学特性：具有有限的射程，有效地避免对靶区后深部组织的照射。2、高能电子线易于散射，皮肤剂量相对较高。3、高能电子线源皮距增加，输出剂量不准确地计算。所以高能电子线主要用于治疗表浅或者偏心肿瘤和浸润的淋巴结。四、质子射线的物理特性 质

5、子为带电粒子，质子与人体组织的相互作用过程中，其能量的沉积绝大部分是与电子和原子核碰撞产生韧致辐射后通过电离过程实现的。质子主要是通过与原子核外轨道电子的碰撞损失能量，因质子质量是电子质量的1835倍，故质子碰撞后基本不改变方向。 质子在行进中转移给组织的能量反比于质子运动速度的平方，接近射程末端，能量损失最多，在组织中的百分深度剂量曲线是典型的布拉格峰型，如果将病变精确的置于峰值位置，病变组织治疗就能取得很高的治疗增益比。靶区前剂量很低，靶区后剂量为零，这就是质子区别于高能X（）射线用于放射治疗的最独特优点。五、中子射线的物理特性 放疗用的快中子射线要求其能量至少在14MeV以上，这样的快中

6、子线束在水中的百分深度剂量曲线和60钴射线近似相同，同时要求剂量率在治疗的距离处达到0.10.15Gy/min以上。通常用回旋加速器来产生这样的中子。在治疗过程中增加快中子的能量，治疗深部肿瘤，避免造成晚反应组织的严重损伤。第二节 放射线射野剂量学一、放射线的临床剂量学原则 在临床治疗计划制度时本着简化、优化、和个体化方针，遵循靶区剂量要高、分布要均匀、尽可能减少正常组织受照射范围，保护重要器官并使其受照射剂量控制在可耐受的剂量范围以内的原则制定以下临床剂量学的四原则：肿瘤剂量要求准确，照射野应对准所要治疗的肿瘤区域（靶区）；治疗区域内的剂量分布要均匀，剂量变化不能超过5，即要达到90的剂量分

7、布；照射野的设计应尽量提高治疗区域内的照射剂量，降低受照射区域内正常组织的受量范围；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允许耐受剂量范围的照射。二、高能X射线的百分深度剂量及影响因数（一）照射野及相关名词定义1、放射源（S）：产生辐射的靶面中心。2、照射野中心轴：射线束的中心对称轴线。3、照射野4、参考点5、校准点6、源皮距（SSD）7、源瘤距（STD）8、源轴距（SAD）（二）百分深度剂量1、百分深度剂量 照射野中心轴上体模内深度d处的吸收剂量率Dd与参考深度d0处的吸收剂量率Dd0之比。 PDD= Dd / d0 X100%（见书P24）2、建成效应 从机体表面到最大剂量

8、深度区域称为剂量建成区域，该区域内剂量随深度而增加。（三）百分深度剂量的影响因素1、放射线的质对百分深度剂量的影响。2、照射野大小对百分深度剂量的影响。3、源皮距对百分深度剂量的影响。三、 60钴射线的百分深度剂量及影响因素 目前使用的60钴治疗机均存在有半影，照射边缘剂量随离开照射野中心轴距离的增加而发生急剧变化的剂量范围，半影的影响因素如下：（一）、几何半影（二）、穿射半影（三）、散射半影四、高能电子线的临床剂量学（一）、百分深度剂量曲线百分深度剂量曲线分四部：剂量建成区、高剂量坪区、剂量跌落区和X射线污染区。（二）、影响电子线百分深度剂量的因素1、能量 2、射野 3、源皮距（三）电子线易于散射的特性造成等剂量曲线的分布特点：随着治疗深度的增加，低值电子线的等剂量曲线向外扩张，高值者的等剂量曲线向内收缩，并随电子线能量的变化而变化。五、等剂量曲线的分布及影响因素