肿瘤放射治疗学的物理基础课件

肿瘤放射治疗学的物理基础齐齐哈尔医学院附属三院

本文档由医学百事通高端医生网专家制作免费咨询医生网址：肿瘤放射治疗学的物理基础概述一、放射治疗的概念：是利用各种放射线对肿瘤及其侵润的组织进行一定剂量照射，从而控制肿瘤细胞生长、增殖的一种物理治疗技术。是肿瘤治疗的三大手段之一。（手术、放疗、化疗）二、放射治疗原理：放射线与生物组织作用可产生生物损伤。不同组织吸收射线剂量不同，所表现出的生物效应有很大差异。肿瘤放射治疗学的物理基础概述三、放射治疗在肿瘤治疗中的重要性恶性肿瘤的发病率和死亡率：呈逐年上升趋势恶性肿瘤的死亡率：在城市居民已上升到第一位恶性肿瘤病人中接受放射治疗的比例：约有70％世界卫生组织（WHO）于1998年的统计结果：

45％的恶性肿瘤可以治愈。其中:外科治疗占22％，放射治疗占18％，化学治疗占5％。肿瘤放射治疗学的物理基础概述四、完成放射治疗需要学习的基本物理知识

1．放射源和放射治疗设备

2．X（γ）射线临床剂量学

3．高能电子线剂量学

4．治疗计划的设计

5．X（γ）射线立体定向放射治疗

6．三维适形和调强放射治疗

7．近距离放射治疗剂量学

8．放射治疗过程的质量保证肿瘤放射治疗学的物理基础第一章放射源和放射治疗设备掌握内容：

放射源的种类、医用电子直线加速器X

线及电子线治疗模式、CT模拟熟悉内容：

临床常用放射源的物理特性、远距离

60Co治疗机的临床应用特点、放射治疗模拟定位机、近距离后装治疗机了解内容：

深部治疗X射线机、重粒子治疗

肿瘤放射治疗学的物理基础作业题简述放射源的种类医用直线加速器的定义医用直线加速器的优缺点现代近距离放射治疗的特点CT模拟用于放射治疗计划设计具有哪些优点肿瘤放射治疗学的物理基础第一节放射源一、放射源的种类临床放射治疗中使用的放射源大致有三类：1、放射性同位素发射出的α、β和γ射线2、X线治疗机和各类加速器产生的不同能量的X线3、各类加速器决生的电子束、质子束、中子束、负兀介子及其他重粒子等肿瘤放射治疗学的物理基础二、临床常用放射源及其作用

镭源是天然放射性核素，其它几种是人工放射性核素。

1．226镭（226Ra）

目前已不再使用镭源。因镭源有放射比度低，近距离治疗时间长，造价高，易污染等缺点。（半衰期长：1590a和氡气溢出）2．60钴（60Co）

60Co是放射治疗常用放射性核素，既可以用于肿瘤的远距离放射治疗，也可以用于近距离放射治疗。钴的半衰期为5.27年,γ的平均能量是1.25MeV肿瘤放射治疗学的物理基础临床常用放射源及其作用3、137铯（137Cs）目前主要用于替代镭源进行近距离放射治疗。137Cs半衰期为33年，γ的平均能量是0.52MeV。4、192铱（192Ir）192Ir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天肿瘤放射治疗学的物理基础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）目前广泛用于永久性种植及插植放射治疗。其与金源及氡源相比半衰期长（60．2天），易存储且γ射线能量更低，更易于屏蔽。因此目前碘源已经替代金源和氡源成为肿瘤种植及插植的首选核素。肿瘤放射治疗学的物理基础252Cf源是目前较好的用于腔内治疗的中子放射源；半衰期为2.65年中子平均能量为2.35MeV，同时也发射γ射线。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

符号射线种类平均能量（MeV）半衰期

镭-226226Ra

γ0.831590a

钴-6060Coγ1.255.3a

銫-137137Csγ0.66233a

铱-192192Irγ0.3874.5d

金-198198Auγ0.4122.7d

碘-125125Iγ0.2860.2d肿瘤放射治疗学的物理基础

第二节常用的放射治疗设备

一、深部治疗X射线机

20世纪30年代肿瘤外照射治疗的主要设备。目前深部治疗X射线机的作用：治疗表浅肿瘤如淋巴结转移灶或皮肤癌等。改善剂量分布与高能X（γ）射线合并使用，可产生符合临床治疗要求的剂量分布。肿瘤放射治疗学的物理基础

一、深部治疗X射线机深部治疗X射线机的构成：主要由X射线管、高压发生器、控制台及辅助控制装置和设备构成。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）肿瘤放射治疗学的物理基础X射线管结构示意图肿瘤放射治疗学的物理基础X射线管的工作条件⒈X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。肿瘤放射治疗学的物理基础X射线管的工作条件⒊X射线管的阳极靶：为提高X射线产生效率，防止阳极靶面因温度升的过高而熔化、龟裂，通常阳极靶面采用金属钨(w)。⒋高真空环境（玻璃密封管）：有利于电子加速及保护阴极灯丝和阳极靶。⒌X射线管的制冷装置：（与一般诊断X射线机不同）治疗X射线机的管电流和管电压都较高，且治疗时间长，为保护X射线管不至于过热，在其外部加设了水循环或油循环冷却系统，以对其强制冷却。肿瘤放射治疗学的物理基础习题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制冷装置肿瘤放射治疗学的物理基础二、远距离60C0治疗机肿瘤放射治疗学的物理基础远距离60C0治疗机自从20世纪50年代由加拿大首先生产60Co放射治疗机到现在，其结构、性能、标准有了很大的改进。可以完成如下治疗技术：

源皮距照射等中心照射弧形照射适形放射治疗我国目前用于临床治疗的60Co治疗机大约有500台。肿瘤放射治疗学的物理基础60Co治疗机的基本构造特点60Co治疗机有固定式和旋转式两种类型。固定式特点：固定式也称为立式治疗机，其治疗机头只能上下移动，但机头可以朝一个方向转动一定角度，机架不能旋转，不能做等中心治疗，病人治疗摆位麻烦，精度不易保证。目前固定式60Co治疗机已不在生产肿瘤放射治疗学的物理基础60Co治疗机的基本构造特点旋转式特点：治疗机与治疗床一体，机架可做360°旋转，机头也可朝一定的方向旋转。适合等中心照射，病人摆位方便，精度较高。旋转式治疗机的构成：源室（治疗机头）、旋转机架、治疗床控制系统组成。肿瘤放射治疗学的物理基础旋转式Co-60治疗机结构示意图肿瘤放射治疗学的物理基础60Co治疗机头

1．60Co治疗机头的构成：是治疗机的关键部件，主要由钴源、源室、防护外壳和射线准直器系统组成。源的形状及封装形式：外照射用60Co源通常制成圆柱状或盘状，密封于不锈钢容器中，该不锈钢密封源外层再封装一层薄不锈钢套以防止

60Co源脱落。肿瘤放射治疗学的物理基础60Co治疗机头线束的组成成分：60Co所释放的γ射线形成放射治疗的有用线束。其与治疗机其他部件相作用产生低能散射γ射线。钴的半衰期为5.27年,γ的平均能量是1.25MeV（1.17~1.33MeV）60Co所释放的β粒子被不锈钢封套吸收，同时产生轫致辐射—X射线，其能量约0.1MeV。低能射线“污染”：轫致X射线与低能散射γ射线一起构成了所谓有用线束中的低能射线“污染”。其所占比例应小于10％。肿瘤放射治疗学的物理基础

60Co治疗机的半影

2．60Co治疗机的半影射线束在模体形成的照射野边缘的吸收剂量随离开射线中心轴距离的增大发生急剧的变化，这种变化的范围称为半影。有三种原因造成60Co治疗机半影：

①几何半影②穿射半影③散射半影肿瘤放射治疗学的物理基础60C0治疗机半影形成示意图

肿瘤放射治疗学的物理基础与深部治疗X射线机产生的X射线相比：60Co治疗机产生的γ射线能量更高：穿透力强：适于深部肿瘤的治疗（头颈部肿瘤）皮肤剂量小骨和软组织有同等的吸收剂量侧向散射线少：射野边缘以外正常组织受量较少60Co治疗机的临床应用特点肿瘤放射治疗学的物理基础60Co治疗机的临床应用特点经济、可靠：结构相对简单，维修比较方便，设备造价较低，运行可靠，为肿瘤放射治疗的普及型设备。

肿瘤放射治疗学的物理基础习题1、旋转式60Co治疗机的构成不包括：?①源室②旋转机架③治疗床④控制系统

⑤X射线管⑥钴源2、旋转式60Co治疗机的“机头”构成不包括：?①钴源②源室③阳极靶④准直器系统

⑤防护外壳肿瘤放射治疗学的物理基础三、医用电子直线加速器肿瘤放射治疗学的物理基础肿瘤放射治疗学的物理基础（一）医用电子直线加速器的工作原理医用电子直线加速器是利用微波电场，将电子沿直线加速到较高能量，从而获得高能X射线或电子线的放射治疗装置。肿瘤放射治疗学的物理基础（二）医用电子直线加速器的基本结构根据加速电子的微波电场形式可分为：医用行波电子直线加速器医用驻波电子直线加速器二者的结构与组成基本相同：主要由加速管、微波功率源、微波传输系统、电子枪、束流系统、真空系统、恒温冷却系统、控制系统、辅助治疗系统等组成。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器结构示意图肿瘤放射治疗学的物理基础肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器两种治疗模式高能X射线和高能电子束治疗模式1．X射线治疗模式的实现⑴射野形成系统：加速管中电子束引出后，击靶产生X射线经初级、次级准直器限束准直由均整器对射线强度进行补偿吸收经过以上三个过程就可在病人体内形成射线强度基本均匀一致和一定照射面积的照射野。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器两种治疗模式⑵射野指示系统：为了显示实际照射野大小，加速器机头内部设有灯光野指示系统。该系统由光源和反射镜片组成，光源产生的可见光通过反射镜反射经次级准直器出射后照射到病人体表，用以指示射野大小。在加速器机头外部设有一光距尺，用以指示放射源到关心点（一般为皮肤）的距离。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器两种治疗模式⑶剂量监督系统：线束均整器与次级准直器之间设有射线输出剂量监督电离室，监测射线强度及射野内射线剂量的对称性。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器产生X射线示意图肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器两种治疗模式⒉

电子束治疗模式的实现电子束的引出：加速器高能电子束经偏转后不打靶（靶会自动移开），将其从出射窗直接引出，用于临床电子束治疗。均整器的调整机构：在选择电子束治疗模式时，由于散射箔设置在X射线均整器位置处，所以均整器会自动移开。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器两种治疗模式电子束的展宽：根据电子束易于散射的特性，采用散射箔技术将射线束展宽。其厚度要达到能够使电子束形成完全散射，同时轫致辐射少量发生。电子束经散射箔扩展后，“经次级准直器，电子束限光筒形成治疗用照射野。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器两种治疗模式次级准直器跟随系统：即当选择不同型号电子束限光筒时，次级准直器的张口会自动跟随，以改善电子束照射野边缘剂量分布，减轻电子束限光筒重量。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器产生电子线示意图

肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器的优势运行安全可靠：计算机技术以及智能化故障检索技术的成熟应用治疗精确性高：影像校验技术以及适形治疗技术的成熟应用肿瘤放射治疗学的物理基础（三）医用电子直线加速器临床应用特点与60Co治疗机相比：优点：可提供X射线和电子线两种射线束：

低能档X射线用于治疗头颈及四肢部位肿瘤高能档X射线用于治疗胸腹部较深部位肿瘤多能档电子线用于治疗表浅及偏心部位肿瘤肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器临床应用特点综上所述医用电子直线加速器适用于全身各部位肿瘤的放射治疗。无需永久放射源：医用电子直线加速器不需要永久放射源，设备在不加高压时无射线产生。半影较60Co治疗机小：加速器X射线能量更高、靶点非常小，配合球面准直器在照射野边缘形成的半影相对较小。肿瘤放射治疗学的物理基础医用电子直线加速器临床应用特点不足：日常维护及质量保证费用较高：由于医用电子直线加速器涉及高压、高真空、微波传输、治疗床及机架的精密转动，因此设备结构复杂、技术要求高。肿瘤放射治疗学的物理基础医用直线加速器优缺点优点：既可以产生高能电子束，又可以产生高能X射线和快中子，其能量范围在4~50MeV之内半影小、穿透力强、保护皮肤、旁向散射小设野方便，照射野均匀性好治疗精确性高，可行适形放疗缺点：价格昂贵，维护不方便，对湿度及温度要求高肿瘤放射治疗学的物理基础四、近距离后装治疗机肿瘤放射治疗学的物理基础四、近距离后装治疗机现代近距离后装治疗机的组成：放射源（192Ir或60Co、137Cs）施源器亦称施治器源室及放射源驱动单元治疗计划系统肿瘤放射治疗学的物理基础四、近距离后装治疗机现代近距离后装治疗机的应用范围：腔内照射治疗管内照射治疗组织间插植照射治疗体内种植照射治疗表面敷贴照射治疗肿瘤放射治疗学的物理基础四、近距离后装治疗机

现代近距离后装治疗机的特点：一是放射源微型化：由于放射源的微型化，通过施源器可以到达体内需要治疗的肿瘤的各个部位，放射源在体内的驻留位置和驻留时间可以由计算机精确控制，实现理想的剂量分布。肿瘤放射治疗学的物理基础四、近距离后装治疗机二是高剂量率治疗：利用高活度192Ir源可以实现高剂量率治疗，缩短照射时间，减少了病人痛苦。三是完善的治疗计划系统：治疗计划由计算机模拟生成，可以对不同治疗方案进行优化比较，提高了疗效。肿瘤放射治疗学的物理基础现代近距离放射治疗的特点：单一高活度放射源（高剂量率治疗）后装治疗放射源微型化完善的治疗计划系统肿瘤放射治疗学的物理基础习题1、现代近距离后装治疗机的组成不包括：?①放射源②X射线管③源室及放射源驱动单元

④施源器⑤治疗计划系统2、现代近距离后装治疗机的应用范围不包括：?①标称源皮距照射治疗②腔内照射治疗

③管内照射治疗④组织间插植照射治疗

⑤体内种植照射治疗肿瘤放射治疗学的物理基础五、放射治疗模拟定位机肿瘤放射治疗学的物理基础五、放射治疗模拟定位机模拟定位机的概念：模拟定位机是用来模拟加速器或60Co治疗机治疗条件的专用X射线成像系统。模拟定位机的成像原理与结构模拟定位机的成像原理与一般X射线机基本相同。其基本结构由X射线管、影像增强器、X射线电视、旋转机架、射线准直器系统、诊断床及控制台组成。肿瘤放射治疗学的物理基础五、放射治疗模拟定位机模拟定位机的特点：①机械与几何参数模拟定位机机架旋转角度、机头旋转角度、诊断床旋转角度、模拟照射野的位置和大小以及等中心点精度都必须与治疗机一致。②机架与机头可以向一定方向旋转且范围较宽，能够适应不同治疗技术的模拟需要。肿瘤放射治疗学的物理基础五、放射治疗模拟定位机③影像增强器模拟机机头和影像增强器之间的距离可上下调节，以适应不同的治疗机不同源轴距离的要求。④准直器准直器由遮线器和射野“井”形界定线组成，前者用于确定透视或照相时的射野大小，后者用于界定病变和器官的位置，以便模拟治疗机照射野的位置和大小。肿瘤放射治疗学的物理基础五、放射治疗模拟定位机⑤射野指示系统为了定位方便，模拟机机头配置能够模拟X射线照射野的灯光野指示系统，照射野标尺及光学测距器。⑥模拟机诊断床床面可上下、左右、前后运动。床体可以以床柱为轴旋转。床座可以机架角为零度时的线束中心线为轴旋转。以上设计均为适应肿瘤定位需要。肿瘤放射治疗学的物理基础模拟定位机结构示意图

肿瘤放射治疗学的物理基础

模拟定位机的功能

模拟定位机在治疗计划设计过程中主要执行两大功能：为治疗计划设计者提供有关肿瘤和重要器官的影像信息：

这些信息区别于来自常规诊断X射线机的影像信息，可以直接为治疗计划设计使用，如治疗距离处射野方向的X射线正、侧位平片，可以用来设计、制作射野挡块等。肿瘤放射治疗学的物理基础模拟定位机的功能用于治疗方案的验证与模拟：经过计划评估后的治疗方案在形成最后治疗方案前必须经过验证与模拟，以确定照射野大小、射野角度、挡块形状是否准确，机架转动、病人体位设计是否合理等。肿瘤放射治疗学的物理基础（二）CT模拟CT模拟（CTsim）的定义：利用CT薄层或螺旋扫描来获取病人治疗部位影像信息、用计算机系统进行计划设计并模拟验证放射治疗过程。CT模拟系统的组成及其作用：①大视野薄层或螺旋CT：用以获取病人治疗部位影像数据肿瘤放射治疗学的物理基础（二）CT模拟②计算机软硬件系统：能够实现CT图像三维重建、计划设计、显示及射野模拟验证。③激光射野模拟器：用以实现照射野的体表定位与勾画。肿瘤放射治疗学的物理基础肿瘤放射治疗学的物理基础肿瘤放射治疗学的物理基础CT模拟用于放射治疗计划设计具有哪些优点

与既往的常规模拟机相比，CT用于放射治疗计划设计具有下列优势:靶区定位的准确性好，精确度高。可以观察靶区的周围重要组织器官的关系有得于治疗计划的设计，方便计划的调整与修正剂量计算更精确，可计算靶区的实际受量及周围重要器官的受量可行组织密度校正肿瘤放射治疗学的物理基础第三节重粒子治疗“重粒子”的由来：所谓重粒子是相对光子、电子等质量较轻的粒子而言。重粒子的组成：重粒子可以是中子、质子、介子等基本粒子，也可以是氮、氧、碳等质量较重的离子。重粒子的产生：重粒子一般通过中、高能回旋加速器产生。肿瘤放射治疗学的物理基础一、重粒子治疗的物理生物特性带电粒子辐射在介质中的能量转移本领可以用传能线密度（LET）表示。LET定义为：射线粒子在单位厚度的介质中能量损失、转移的大小。重粒子由于其质量大，带多个正电荷或负电荷，因此其大部分为高LET射线。当LET＞10KeV／µm时为高LET射线。当LET≤10KeV／µm时为低LET射线。肿瘤放射治疗学的物理基础（一）重粒子射线的物理学特性具有布拉格峰（Braggpeak）重粒子在介质表面能量损失较慢，随着深度增加其粒子运动速度逐渐变慢，能量损失增大，在射程末端能量损失率突然增加，形成电离吸收峰即所谓布拉格峰（Braggpeak），当重粒子最后静止时，能量损失率急剧降为零。肿瘤放射治疗学的物理基础不同射线射野中心轴上百分深度剂量分布肿瘤放射治疗学的物理基础（二）重粒子射线的生物学特性对细胞的含氧状态依赖性小：高LET射线对有氧细胞和无氧细胞均有杀伤作用，其对细胞的杀伤效应对细胞的含氧状态依赖性小。因此氧增强比（OER）低。对细胞的不同时相依赖性小：高LET射线对细胞周期的不同时相均有杀伤作用，其对细胞的杀伤效应对细胞的不同时相依赖性小。基于上述原因，高LET射线的相对生物效应(RBE)较高。肿瘤放射治疗学的物理基础几个相关的概念生物效应：X、γ射线与物质相互作用的三个过程,最后都产生了次级电子,生物效应最终是电子的能量在组织中由电离而被吸收,引起组织的物理化学变化、生化反应,进而造成生物损伤。相对生物效应（RBE）：相对生物效应是在形成同样生物效应所需的250kvpX射线参考辐射剂量与某种射线辐射剂量之比。氧增强比（OER）：????在细胞缺氧和细胞富氧时,产生相同生物效应时的物理剂量之比。肿瘤放射治疗学的物理基础二、快中子治疗的物理与生物学特性

快中子的产生方法：临床所用快中子射线由氘一氚（D-T）中子发生器和回旋加速器产生的。快中子的能量范围：14～30MeV快中子的特点：由于快中子不带电荷，因此其物理生物特性除OER值低外其它方面与一般重粒子均不同。肿瘤放射治疗学的物理基础二、快中子治疗的物理与生物学特性优点快中子的OER值低，因此对乏氧细胞杀伤也较大。对细胞的杀伤是单击致死性损伤，亚致死性损伤少，细胞生存曲线肩区不明显。对局限型腺癌疗效好于高能X射线。肿瘤放射治疗学的物理基础二、快中子治疗的物理与生物学特性不足不具有布拉格峰（Braggpeak）剂量建成区小对皮肤及皮下组织影响大可产生放射性核素能激活其他物质的原子，产生放射性核素，从而造成污染。漏射线较高其照射野外漏射线高于电子直线加速器。肿瘤放射治疗学的物理基础三、质子治疗的应用质子射线的产生设备：同步回旋加速器高能质子直线加速器临床应用质子线束的能量范围：100～500MeV质子线束的特点：????质子为带电粒子，具有电离峰型吸收曲线，质子物理特性好，但质子的氧增强比、相对生物效应与Xγ射线、γ射线的相同肿瘤放射治疗学的物理基础质子治疗的应用质子线束的应用：质子射线主要用于治疗脑肿瘤、眼球黑色素瘤、前列腺癌、子宫颈癌等。不足：尽管重粒子治疗肿瘤取得了较好的疗效，但造价和日常维护费用高，因此目前还没有广泛应用。肿瘤放射治疗学的物理基础光子与质子调强治疗比较肿瘤放射治疗学的物理基础第二章X（γ）射线临床剂量学掌握内容：放射治疗物理学有关的名词、楔形板及其照射技术熟悉内容：X（γ）射线的深度剂量分布（射线中心轴上百分深度剂量、组织空气比、组织最大比、等剂量曲线）、射线束的修整、等效方野的概念和等效方野的计算方法。了解内容：处方剂量的计算

肿瘤放射治疗学的物理基础掌握放射源、照射野、源皮距、源瘤距、等剂量曲线定义掌握百分深度剂量的概念和影响因素掌握等效方野的计算方法肿瘤放射治疗学的物理基础

第一节放射治疗物理学有关的名词1．射线源：在没有特别说明的情况下，一般指放射源前表面的中心，或产生射线的靶面中心。对加速器产生的电子束取在出射窗或其散射箔所在的位置。2．射线中心轴：表示射线束的中心对称轴线。临床上一般用放射源与最后一个限束器中心的连线作为射线中心轴。肿瘤放射治疗学的物理基础放射治疗物理学有关的名词3．照射野：

表示射线束经准直器后垂直通过体模的范围，用体模表面的截面大小表示照射野的面积。在等中心位置处的投影面积大小为标称射野尺寸。临床剂量学中规定模体内50％同等剂量曲线的延长线交于模体表面的区域定义为照射野的大小。肿瘤放射治疗学的物理基础放射治疗物理学有关的名词4．参考点：一般情况下，为剂量计算或测量点。通常规定为模体表面下射线中心轴上的一点。模体表面到参考点的深度为参考深度。对400kV以下X射线，参考点取在体模表面。对高能X（γ）射线，参考点取在模体表面下最大剂量点位置。肿瘤放射治疗学的物理基础放射治疗物理学有关的名词5．校准点：指体模内射线中心轴上指定的剂量测量点。模体表面到校准点的深度为校准深度。在进行外照射放射治疗剂量计算时，通常我们要事先测量治疗机在校准点处形成吸收剂量率即校准剂量率的大小。肿瘤放射治疗学的物理基础放射治疗物理学有关的名词6．源皮距（SSD）：表示沿射线中心轴从射线源到皮肤表面的距离。不同治疗方式采用的源皮距不同。7．源瘤距（STD）：表示沿射线中心轴从射线源到肿瘤内所考虑点的距离。8．源轴距（SAD）：表示沿射线中心轴从射线源到治疗机等中心点的距离。肿瘤放射治疗学的物理基础习题1、源皮距（SSD）概念：表示沿射线中心轴从射线源到皮肤表面的距离2、源瘤距（STD）：表示沿射线中心轴从射线源到肿瘤内所考虑点的距离。3、射线源：指放射源前表面的中心，或产生射线的靶面中心。对加速器产生的电子束取在出射窗或其散射箔所在的位置4、照射野：临床剂量学中规定模体内50％同等剂量曲线的延长线交于模体表面的区域定义为照射野的大小。。肿瘤放射治疗学的物理基础第二节X（γ）射线的深度剂量分布一、射线中心轴上百分深度剂量射线进入人体或模体后，人体或模体内的吸收剂量随下列因素不同而发生变化：射线能量组织深度照射野面积源皮距离

肿瘤放射治疗学的物理基础

（一）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：肿瘤放射治疗学的物理基础百分深度剂量的定义示意图肿瘤放射治疗学的物理基础（二）影响百分深度剂量的因素1．组织深度对百分深度剂量的影响：剂量建成效应和剂量建成区：当高能光子入射到模体表面后，其吸收剂量随着深度增加而加大。并在体表下一定深度处，存在一个峰值（最大剂量点）这种吸收剂量在模体内具有最大剂量的现象称为剂量建成效应。肿瘤放射治疗学的物理基础影响百分深度剂量的因素从体表到最大剂量点深度所对应的区域称为剂量建成区。在剂量建成区内，百分深度剂量随深度增加而增大。在剂量建成区外，即过最大剂量点之后，随深度的增加百分深度剂量逐渐减少。肿瘤放射治疗学的物理基础百分深度剂量随射线能量变化趋势

肿瘤放射治疗学的物理基础影响百分深度剂量的因素2．射线能量对百分深度剂量的影响：当射线能量增大时，射线的穿透力提高，因此射线轴上同一深度，其吸收剂量增大，百分深度剂量也随射线能量的增加而增大。3．照射面积对百分深度剂量的影响：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。

肿瘤放射治疗学的物理基础影响百分深度剂量的因素等效照射野的概念：

如果使用的矩形野或不规则野，在其照射野中心轴上的百分深度剂量与某一方形野的百分深度剂量相同时，该方形野叫做所使用的矩形或不规则照射野的等效照射野。

等效照射野的计算方法（面积／周长比法）：

即如果使用的矩形野和某一方形野的面积／周长比值相同，则认为这两种照射野等效，照射野百分深度剂量相同。肿瘤放射治疗学的物理基础影响百分深度剂量的因素

若矩形野的长、宽分别为a和b，等效方形野的边长为c，根据面积／周长比相同的方法则：例如：对8cmXl0cm矩形野，其等效方野边长为：c=2×8×10/（8+10）=8．9cm。肿瘤放射治疗学的物理基础影响百分深度剂量的因素4．源皮距对百分深度剂量的影响：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。肿瘤放射治疗学的物理基础（三）百分深度剂量表的定义百分深度剂量表是在一定条件下（如标称源皮距），在模体（一般为水体模）中实际测量的百分深度剂量随深度、照射野面积及射线能量等变化的数据列表。肿瘤放射治疗学的物理基础（四）百分深度剂量表的应用临床上不论用单野或多野合并照射，均由物理师设计定野，进行剂量分配。每一照射野应给予的最大参考点剂量Dm，是由分配到的肿瘤量D0，经查百分深度剂量（PDD）后计算得出：因PDD

=D0/Dm所以Dm=D0／PDD。肿瘤放射治疗学的物理基础60Co百分深度剂量表（SSD=50cm）肿瘤放射治疗学的物理基础5MeV电子线百分深度剂量表（SSD=100cm）肿瘤放射治疗学的物理基础10MeV电子线百分深度剂量表（SSD=100cm）肿瘤放射治疗学的物理基础6MVX射线百分深度剂量表（SSD=100cm）肿瘤放射治疗学的物理基础二、射线中心轴上组织空气比组织空气比（TAR）的由来：在使用等中心照射技术进行放射治疗时，射线束的旋转中心点一般位于肿瘤中心。线束旋转时SSD随之发生变化，由于PDD随SSD改变而改变，因此使用百分深度剂量进行等中心照射技术的剂量计算就变得较为繁琐。为此放射治疗剂量学引入组织空气比（TAR）。肿瘤放射治疗学的物理基础二、射线中心轴上组织空气比组织空气比（TAR）的概念：是指体模内射线中心轴上任一点吸收剂量Dd与空间同一位置上自由空气吸收剂量Dfs之比。即：肿瘤放射治疗学的物理基础射线中心轴上组织空气比背散射因子：临床剂量学中将最大剂量点处的组织空气比称为背散射因子：BSF=TAR（dm）背散射因子代表了体模的存在，其散射线对空间一点剂量的影响。肿瘤放射治疗学的物理基础组织空气比的影响因素

1．组织空气比与源皮距无关：这就使在等中心放射治疗或旋转照射治疗时、应用组织空气比进行剂量计算变得非常方便。2．照射野、射线能量及组织深度的影响：TAR随照射野、射线能量、组织深度的变化与百分深度剂量类似。肿瘤放射治疗学的物理基础三、射线中心轴上组织最大比组织最大比（TMR）的由来：虽然组织空气比（TAR）与源皮距（SSD）无关，适于等中心照射时的剂量计算，但随着射线能量的增加，为达到次级电子平衡，测量空气吸收剂量的电离室壁厚度增大，这不仅使测量变得困难，而且会增加测量误差。为解决上述问题临床上引入了组织最大比的概念。肿瘤放射治疗学的物理基础三、射线中心轴上组织最大比

组织最大比（TMR）的概念：是指体模内照射野中心轴上任意一点的吸收剂量Dd与空间同一点体模中照射野中心轴上最大剂量点处的吸收剂量Dm之比。即：组织最大比（TMR）的特点：由于TMR所涉及的两点剂量都是指体模内组织吸收剂量，避开了空气中吸收剂量测量，因此，解决了TAR测量遇到的困难。TMR随射线能量、照射野大小以及随组织深度变化与TAR相类似。肿瘤放射治疗学的物理基础组织最大比测量示意图

肿瘤放射治疗学的物理基础习题

1、不会影响组织空气比（TAR）的因素是：？

①射线能量②源皮距离③组织深度④照射野面积⑤组织密度2、不会影响组织最大比（TMR）的因素是：？

①射线能量②源皮距离③组织深度④照射野面积⑤组织密度肿瘤放射治疗学的物理基础四、等剂量曲线等剂量曲线的定义：把体模内过射线中心轴平面上剂量相同的点连接起来形成的一组曲线称为等剂量曲线。等剂量曲线的绘制：等剂量曲线直观反映了射线束在体内离轴方向的剂量变化。通常按照10％等剂量间隔绘制，且归一于线束中心轴的最大剂量点。肿瘤放射治疗学的物理基础不同能量X（γ）射线等剂量分布曲线肿瘤放射治疗学的物理基础等剂量曲线等剂量曲线的应用：在制定临床放射治疗计划时，有时需要知道整个照射野内的剂量分布，甚至照射野邻近区域的剂量分布，临床上用等剂量曲线来反映射线在体内的剂量分布。肿瘤放射治疗学的物理基础等剂量曲线等剂量曲线的应用实例：下图为膀胱肿瘤放射治疗时，在过肿瘤中心的横断面上的等剂量曲线。由图中可以观察，对比射线剂量在肿瘤内及周围的相对分布状况肿瘤放射治疗学的物理基础五、电离辐射体模电离辐射体模在放射治疗中的作用：放射治疗时我们很少能够直接测量病人体内需要治疗部位的照射剂量，对病灶部位剂量的估算都是通过在体模内测量的剂量参数，推算或折算成病人体内照射部位的实际剂量数值。因此，体模对于放射治疗剂量估算、剂量评价具有非常重要的作用。肿瘤放射治疗学的物理基础五、电离辐射体模电离辐射体模的特点：放射治疗中所采用的体模必须具有较好的组织等效性，以方便剂量估算、剂量评价。组织等效（组织替代）：某物质的有效原子序数和电子密度与组织接近。肿瘤放射治疗学的物理基础

（一）水体模及其特点水体模与软组织、肌肉的组织等效性好。射线在水体模中的吸收与散射与组织接近。在不同的地点、时间水的辐射特性非常稳定，因此在水中测量的剂量参量具有可比性。肿瘤放射治疗学的物理基础

（二）其他类型的体模固体匀质体模：如有机玻璃、石蜡等。固体体模使得剂量的测量更为方便，剂量测量时可以根据要求随意增加体模厚度、大小以适应不同的测量条件的要求。固体非匀质体模：如人体各种组织、器官体模以及内部结构完全按照人体结构组成，且外观形态也具有人体外形的人体体模。肿瘤放射治疗学的物理基础固体体模肿瘤放射治疗学的物理基础人体体模肿瘤放射治疗学的物理基础第三节射线束的修整目的：为了尽可能的减少靶区周围重要组织或器官的照射量。一、铅挡块的厚度低熔点铅（LML）的物理特性：组成成份：50％铋、26．7％铅、10．0％镉、13．3％锡熔点：约为70℃（纯铅熔点327℃）密度：约为纯铅密度的80％。肿瘤放射治疗学的物理基础铅挡块的厚度X（γ）射线窄束和宽束在LML中线性衰减系数和半价层肿瘤放射治疗学的物理基础铅挡块的厚度当全挡时，要求原射线的穿射量不超过5％。设n为所需的半价层数，根据半价层定义，有：（HVL）n=（1/2）n=0.05n=ln20/ln2=4.32即需要4．5～5个半价层，就可以将原射线减弱到不到5％。肿瘤放射治疗学的物理基础铅挡块的厚度不同能量电子线穿射5％时所需LML厚度

肿瘤放射治疗学的物理基础二、挡块的制作照射野挡块制作分下述几个过程：①确定形状②制作阳模③挡块浇注④加工修整⑤拍验证片⑥拍证实片肿瘤放射治疗学的物理基础铅挡块的替代产品：多叶光栅肿瘤放射治疗学的物理基础照射野挡块制作设备及材料肿瘤放射治疗学的物理基础照射野挡块制作及验证设备肿瘤放射治疗学的物理基础手动和自动热丝切割机

肿瘤放射治疗学的物理基础习题1、模室制作挡块用的低熔点铅合金中没有的成份是：？

①铋②镉③铅④铜⑤锡2、模室制作挡块用的低熔点铅合金的熔点约为：？

①10℃②30℃③50℃④70℃⑤90℃３、简答射线束修整的目的：放射治疗时，为了尽可能的减少靶区周围正常组织的照射，必须使得照射野形态在投照方向上与靶区形态相一致，为此使用低熔点铅制成挡块（或多叶光栅），置于射线束中形成非规则照射野，以保护照射野内（靶区周围）重要组织或器官。肿瘤放射治疗学的物理基础第四节楔形板及其照射技术楔形板的作用：为适应临床治疗的需要，通常在射线束的途径上加楔形板对线束进行修整，获得理想的剂量分布，楔形板因其形状一端厚一端薄而得名。肿瘤放射治疗学的物理基础一、楔形角的定义按ICRU统一规定，楔形板对平野剂量分布的修正作用，用楔形角（α）表示。楔形角（α）定义为：体模内射线中心轴上，参考深度处楔形等剂量线与照射野中心轴夹角的余角。ICRU第24号报告中建议用10cm作为楔形角的定义深度。肿瘤放射治疗学的物理基础楔形角的定义示意图

肿瘤放射治疗学的物理基础二、楔形因子的定义楔形板对射线中心轴剂量的影响用楔形因子表示。楔形因子（Fw）定义为：楔形照射野中心轴上某一点剂量与开野照射时射线中心轴上同一点剂量之比：Fw=Ddw／Dd楔形因子是在d=10cm，标准SSD条件下测量得到的。（应对不同大小的照射野分别进行测量）肿瘤放射治疗学的物理基础楔形野百分深度剂量楔形野百分深度剂量定义为：模体中楔形野中心轴上某一深度处的吸收剂量（Ddw）与开野时参考点处吸收剂量（Dm）之比。根据定义，楔形野的百分深度剂量PDDWw为：肿瘤放射治疗学的物理基础楔形野百分深度剂量曲线肿瘤放射治疗学的物理基础三、楔形板的临床应用原则楔形板在临床上主要解决的问题：一是解决偏体位肿瘤的两交叉照射野内剂量的不均匀性问题。（如上颌窦等）二是对人体曲面和缺损组织进行补偿，以取得较均匀的等剂量分布。（如颈胸段食管癌等）三是改善靶体积较大，部位较深肿瘤的剂量分布。（如前列腺等）肿瘤放射治疗学的物理基础对偏体位肿瘤治疗的应用肿瘤放射治疗学的物理基础对人体曲面和缺损组织进行补偿的应用肿瘤放射治疗学的物理基础对靶体积较大、部位较深肿瘤治疗的应用肿瘤放射治疗学的物理基础四、自由楔形角的形成方法临床需要一些特定角度的楔形板来达到理想的剂量分布曲线，对非标准楔形角的合成采用一楔多用技术来完成。所谓一楔多用就是：将一个楔形角较大的楔形板作为主楔形板，按一定的比例与平野进行轮照，合成主楔形板以下任意楔形角的楔形板，一般取60o楔形角为主楔形板。肿瘤放射治疗学的物理基础自由楔形角的形成方法设主楔形板的楔形角为αn（αn=60o），合成后的楔形野的楔形角为α，二者的关系为：式中K为平野和αn主楔形野的肿瘤剂量配比，即：式中Dαn主楔形野给予肿瘤的剂量；D平为平野给予肿瘤的剂量。肿瘤放射治疗学的物理基础习题1、等剂量曲线概念：把体模内过射线中心轴平面上剂量相同的点连接起来形成的一组曲线称为等剂量曲线。2、百分深度剂量：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。3、楔形角（α）定义为：体模内射线中心轴上，10cm深度处楔形等剂量线与照射野中心轴夹角的余角。肿瘤放射治疗学的物理基础1、百分深度剂量的影响因素射线能量、组织深度、照射野面积、源皮距离2、等效照射野：如果使用的矩形野或不规则野在其照射野中心轴上的百分深度剂量与某一方形野的百分深度剂量相同时，该方形野叫做所使用的矩形或不规则照射野的等效照射野。肿瘤放射治疗学的物理基础第五节处方剂量的计算处方剂量（Dm

）的定义：对已确认的射野安排，欲达到一定的靶区（或肿瘤）剂量DT，换算到标准水模体内每个使用射野的射野中心轴上最大剂量点处的剂量Dm，单位为cGy。靶区剂量（DT

）的确定：临床放射治疗医师根据病人肿瘤的形态、分期及组织学分类，确定肿瘤的致死剂量及分割照射次数，从而得到靶区剂量（DT），单位为cGy。肿瘤放射治疗学的物理基础

一、组织密度对临床剂量的影响人体主要由肌肉、脂肪、骨、气腔以及肺组织组成，而这些组织密度不同，因此，临床剂量计算时必须对在标准状态下得到的处方剂量进行如下修正。等效组织厚度法：将非均匀组织密度与厚度相乘，折算成等效软组织厚度，然后按照均匀软组织计算深度剂量。等剂量曲线平移法：（略）肿瘤放射治疗学的物理基础二、临床处方剂量计算公式处方剂量的大小与靶区的深度、靶区治疗剂量有关。根据百分深度剂量的定义，当采用固定源皮距（SSD）照射时，如果靶区治疗剂量为DT，靶区中心所在位置百分深度剂量为PDD，则对应的处方剂量为：肿瘤放射治疗学的物理基础临床处方剂量的计算公式当采用等中心照射技术时，如果应用组织最大比TMR来计算处方剂量，则：实际处方剂量计算时不但要考虑组织密度的影响，还要考虑加速器、60Co治疗机的剂量校准情况，治疗机机头准直器开口变化、体模散射剂量的影响以及楔形滤过板之楔形因子修正。肿瘤放射治疗学的物理基础第三章高能电子线剂量学掌握内容：高能电子线的应用、高能电子线的临床特点（中心轴深度剂量分布、影响中心轴深度剂量的因素）熟悉内容：电子线治疗的计划设计（射线能量及照射野的选择、组织非均匀性校正）了解内容：电子线的物理特性、电子线的补偿技术

肿瘤放射治疗学的物理基础第一节电子线的物理特性

高能电子线照射野的形成：由加速器产生的高能电子线，经扩束、准直后形成治疗照射野。高能电子线的应用：主要用于治疗皮肤表面、偏位及深度小于5cm的表浅病变；也可用于肿瘤手术中放射治疗及全身皮肤放射治疗。肿瘤放射治疗学的物理基础习题１、简答高能电子线照射野的形成及应用范围：

由加速器产生的高能电子线，经扩束、准直后形成治疗照射野。主要用于治疗皮肤表面、偏位及深度小于5cm的表浅病变；也可用于肿瘤手术中放射治疗及全身皮肤放射治疗。肿瘤放射治疗学的物理基础电子线能量的表述方法平均能量：是指体模表面照射野内电子平均能量，它表示电子线在组织中的穿透能力，是确定体模中不同深度处电子线平均能量的重要参数，平均能量可以通过测量电子线在体模内深度剂量分布换算得出。肿瘤放射治疗学的物理基础第二节高能电子线的临床特点

一、中心轴深度剂量分布特点用百分深度剂量来描述：百分深度剂量的定义为：体模内照射野中心轴上某一深度处的吸收剂量与参考深度处吸收剂量之比。（与X射线相同）将百分深度剂量曲线分为四个区，分别说明如下：肿瘤放射治疗学的物理基础中心轴深度剂量分布特点1．剂量建成区从表面到dmax深度为剂量建成区，区宽随射线能量增加而增宽。相比于高能X(γ)射线，高能电子线的表面剂量高，剂量建成效应不明显。2．高剂量坪区从dmax到d85（或dt）深度为高剂量坪区，又称之为治疗区。随着深度的增加，百分深度剂量在很短距离达到最大值，形成相对均匀分布的高剂量区域，剂量变化梯度较小。射线能量越高，高剂量坪区越宽。肿瘤放射治疗学的物理基础中心轴深度剂量分布特点3．剂量跌落区d85(或dt)深度以下剂量急剧下降的区域，称之为剂量跌落区，用剂量梯度G来度量剂量跌度，定义为G=Rp／(Rp－Rq)，G值一般在2～2．5之间。4．X射线污染区最大射程Rp之后，由电子线在经过散射箔、监测电离室、X射线准直器和电子限光筒时，与之相互作用产生的X射线及与体模作用产生的轫致辐射X射线，形成深度剂量曲线后部有一条拖得很长的尾巴。X射线污染会增加靶区后缘正常组织的剂量，对治疗不利。肿瘤放射治疗学的物理基础中心轴深度剂量分布特点深度剂量分布特点曲线图中各符号含义：Ds—为表面剂量（体表下0．5mm处的剂量）Dm—为最大剂量点dmax深度处吸收剂量Dx—为电子线中X射线剂量dt—为治疗剂量规定值（如90％或85％Dm）处的深度，也称有效治疗深度。肿瘤放射治疗学的物理基础中心轴深度剂量分布特点d50—为50％深度剂量所对应深度或半峰值深度；Rp—为电子线的射程；Rq—为百分深度剂量曲线上过剂量跌落最陡点的切线与Dm水平线交点所对应的深度。肿瘤放射治疗学的物理基础中心轴深度剂量分布特点

电子线深度剂量分布特点不同能量电子线百分深度剂量曲线肿瘤放射治疗学的物理基础二、影响中心轴深度剂量的因素1．高能电子线能量

中心轴深度剂量曲线的各个区随电子线能量的增加呈现不同的特点，表现为：表面剂量增加；高剂量坪区变宽；剂量梯度减小；

X射线污染增加；肿瘤放射治疗学的物理基础影响中心轴深度剂量的因素

2．照射野当照射野较小时：（面积不变，深度增加）

中心轴深度剂量随深度增加而迅速减小。当照射野增大时：（深度不变，面积增加）

中心轴深度剂量随照射野增大而增加，直至照射野增大到接近散射电子射程时，散射损失和补偿达到平衡，深度剂量不再随照射野增大而增加。肿瘤放射治疗学的物理基础影响中心轴深度剂量的因素3．源皮距

当源皮距拉长时，即限光筒至皮肤表面的距离增加时，表面剂量降低，最大剂量深度增大，剂量梯度变陡，X射线污染增加。肿瘤放射治疗学的物理基础第三节电子线治疗的计划设计

应考虑五方面因素：适应症及照射野数量的选择：电子线的入射方向和限光筒端面至皮肤的距离：电子线能量的选择：组织非均匀性校正：组织缺损的补偿：下面对这五项因素应用原则分别进行介绍：肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计适应症及照射野的选择：单野剂量分布特点：肿瘤剂量分布均匀；肿瘤后的正常组织剂量小；肿瘤前的正常组织剂量等于或大于肿瘤剂量。结论：只适用于治疗表浅的病变，而且单野照射较好。肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计电子线的人射方向和限光筒端面至皮肤的距离：电子线的等剂量分布曲线、百分深度剂量及输出剂量等易受人体曲面、斜人射和空气间隙的影响，所以临床应用中应注意尽量保持照射野中心轴垂直于人体表面，并保持限光筒端面至皮肤的正确距离。肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计电子线能量的选择：应综合考虑靶区深度、最低靶区剂量及危险器官的耐受剂量等因素。如果靶区后部正常组织的耐受剂量较高，则要求90％等剂量曲面包括靶区，如果靶区后部正常组织耐受剂量较低，如乳腺电子线照射，为减少肺组织受量，只要求70％～80％等剂量曲面包络胸壁。高能电子束射野的有效治疗治疗深度（CM）约为电子束能量的1/4~1/3肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计组织非均匀性校正：通常采用的校正方法为非肌肉组织等效厚度（CET）系数法。CET定义为：不均匀组织与水产生同样射线能量吸收的厚度比值。其数值上近似于不均匀组织与水的电子密度之比。肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计组织缺损的补偿：电子线照射时，由于病人体表轮廓的起伏即便是射线束垂直照射仍然会形成照射野内的组织缺损，这样会使组织侧向散射产生失衡，在组织界面附近产生局部的剂量冷点和热点。可以用组织等效材料对其加以补偿。肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计常用的补偿材料有石蜡、聚苯乙烯、丙烯酸、水袋等。这些材料可以制成薄板放置在加速器限光筒和病人体表之间作为吸收体，也可以直接铺放在病人体表起到组织填充作用。肿瘤放射治疗学的物理基础电子线治疗的计划设计肿瘤放射治疗学的物理基础习题将百分深度剂量曲线分为四个区：1．剂量建成区2．高剂量坪区3．剂量跌落区4．X射线污染区高能电子线的应用：主要用于治疗皮肤表面、偏位及深度小于5cm的表浅病变；也可用于肿瘤手术中放射治疗及全身皮肤放射治疗。肿瘤放射治疗学的物理基础第四章治疗计划的设计掌握内容：临床剂量学原则、ICRU治疗计划设计中的几个概念、放射源与治疗装置的选择熟悉内容：治疗计划设计中的临床要求（照射野设计的原理、治疗计划设计的基本步骤）了解内容：治疗计划的确认、治疗计划的记录与执行

肿瘤放射治疗学的物理基础第一节治疗计划设计中的临床要求一、临床剂量学原则二、放射源与治疗装置的选择第二节治疗计划设计中的几个概念第三节治疗计划设计的方法与过程一、治疗计划设计的方法与过程二、治疗计划的确认三、治疗计划的记录与执行肿瘤放射治疗学的物理基础作业题简答：临床剂量学原则概念：肿瘤区、临床靶区、计划靶区、亚临床病灶区、治疗区、照射区肿瘤放射治疗学的物理基础第一节治疗计划设计中的临床要求

一、临床剂量学原则放射治疗计划：是指放射治疗物理师、放射治疗医师、放射治疗技师根据病人的临床诊断结果就肿瘤放射治疗的剂量、照射野安排、射线能量的选择以及放射治疗分次情况在实施治疗前所作出的计划与安排。肿瘤放射治疗学的物理基础临床剂量学四原则

临床剂量学原则1．肿瘤剂量要准确：放射治疗与手术治疗相同，为局部治疗手段，照射野要对准肿瘤组织，同时给以足够的剂量，以使肿瘤组织得到最大的杀伤。2．肿瘤剂量要均匀：治疗的肿瘤区域内吸收剂量要均匀，剂量梯度变化不能超过±5﹪，即90％的等剂量线要包括整个靶区。肿瘤放射治疗学的物理基础临床剂量学四原则3．

提高肿瘤内吸收剂量，降低周围正常组织受照剂量。

4．保护肿瘤周围重要器官不受或少受照射。如肺癌治疗时对脊髓的屏蔽保护。

肿瘤放射治疗学的物理基础放射治疗临床剂量学原则（习题）1．肿瘤剂量要准确2．肿瘤剂量要均匀

3．

提高肿瘤内吸收剂量，降低周围正常组织受照剂量。

4．保护肿瘤周围重要器官不受或少受照射。肿瘤放射治疗学的物理基础理想的肿瘤放射治疗剂量分布：

肿瘤组织前后的正常组织受照剂量很少，肿瘤内吸收剂量均匀一致肿瘤放射治疗学的物理基础二、放射源与治疗装置的选择用于外照射放射治疗的射线类型：放射性核素γ射线源医用电子直线加速器产生的X射线及电子线。

X射线能量在4～25MV之间电子线能量在4～25MeV之间回旋加速器产生的高能质子束、中子束等。肿瘤放射治疗学的物理基础放射源与治疗装置的选择放射治疗时放射源与治疗装置选择的原则：应当遵循放射治疗的临床剂量学原则。根据肿瘤的部位、深度、大小、分布空间，决定所选射线的能量大小、及类型：低能档X（γ）射线用于治疗头颈及四肢部位肿瘤高能档X射线用于治疗胸腹部较深部位肿瘤多能档电子线用于治疗表浅及偏心部位肿瘤肿瘤放射治疗学的物理基础高能X射线与高能电子线剂量分布特性肿瘤放射治疗学的物理基础各种能量X（γ）射线

野照射25cm均匀体模所形成的剂量曲线肿瘤放射治疗学的物理基础重粒子束与混合束剂量分布特性肿瘤放射治疗学的物理基础第二节治疗计划设计中的几个概念肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念（一）肿瘤区（GTV）由不同的诊断方法如临床检查（如触诊、内镜检查等）和影像设备（如X射线机、超声、CT、MRI等）所确定的肿瘤临床灶、转移的淋巴引流区及其他转移灶称为肿瘤区。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念（二）临床靶区（CTV）临床靶区包括已确定存在的肿瘤区以及周围的亚临床病灶区，CTV要大于GTV。肿瘤的亚临床病灶是指用一般临床检查方法不能发现的，肉眼也看不到的，而且显微镜下也是阴性的病灶。这种病灶常位于肿瘤主体的周围或远隔部位，有时是多发病灶。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念

（三）计划靶区（PTV）临床靶区会由于呼吸或器官的活动以及日常摆位、治疗中靶位置和靶体积的变化而发生改变，据此将临床靶区进行适当的外扩就得到了计划靶区。计划靶区决定了照射野的大小。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念（四）治疗区（TV）由临床医师根据治疗目的（如根治性还是姑息性治疗）确定的特定等剂量曲线所包括的范围，通常选择90﹪等剂量线包括的范围作为治疗区的下限。由于照射技术的影响，治疗区可能非常接近计划靶区，也可能大于它。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念

（五）照射区（IV）对一定的照射技术及照射野安排，50﹪等剂量面所包括的范围。照射区的范围要大于治疗区。照射区的大小，直接反映了治疗方案设计引起的体积积分剂量，即正常组织剂量的大小，与所使用的照射技术及照射野安排有直接的关系。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念（六）危险器官（OAR）危险器官或称要害器官，是指某些正常组织或器官，它们的放射敏感度可能对治疗计划或处方剂量有直接的影响。要害器官可以分成三类：放射性损伤是致命的或者将导致严重后果；放射性损伤属于中度或轻度；放射性损伤是轻度暂时的、可恢复的且发生率不明显。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念

（七）计划危险器官（PRV）计划危险器官是一个几何学概念，它类似于计划靶区的定义。即考虑危险器官在放射治疗过程中由于病人体位变化、呼吸运动所导致的位移区域。PRV区域应大于OAR所占区域。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计中的几个概念（八）剂量体积直方图（DVH）是一种直观表达照射区域内吸收剂量分布是否均匀的方法，即将照射区域内各点照射剂量与频度分布以直方图的形式表达。目前计算机放射治疗计划系统多配有DVH软件，用于评估不同治疗计划的优劣。肿瘤放射治疗学的物理基础三维适形放疗计划的DVH图肿瘤放射治疗学的物理基础三维适形放疗计划的DVH图肿瘤放射治疗学的物理基础习题（概念）1、肿瘤区（GTV）：肿瘤区包括已确定存在的肿瘤以及受侵犯组织。即原发病灶及转移淋巴结。2、临床靶区（CTV）：临床靶区包括已确定存在的肿瘤以及潜在的受侵犯组织，即GTV和它外周亚临床病变组织构成临床靶区CTV。肿瘤放射治疗学的物理基础习题（概念）3、肿瘤的亚临床病灶是指用一般临床检查方法不能发现的，肉眼也看不到的，而且显微镜下也是阴性的病灶。这种病灶常位于肿瘤主体的周围或远隔部位，有时是多发病灶。肿瘤放射治疗学的物理基础4、计划靶区（PTV）：临床靶区会由于呼吸或器官的活动以及日常摆位、治疗中靶位置和靶体积的变化而发生改变，据此将临床靶区进行适当的外扩就得到了计划靶区。肿瘤放射治疗学的物理基础概念（习题）5、治疗区（TV）：治疗区是指对一定的照射技术及照射野安排，某一条等剂量曲面所包括的范围。6、照射区（IV）：对一定的照射技术及照射野安排，50﹪等剂量线面所包括的范围。肿瘤放射治疗学的物理基础放射治疗临床剂量学原则（习题）1．肿瘤剂量要准确2．肿瘤剂量要均匀

3．

提高肿瘤内吸收剂量，降低周围正常组织受照剂量。

4．保护肿瘤周围重要器官不受或少受照射。肿瘤放射治疗学的物理基础第三节治疗计划设计的方法与过程一、治疗计划设计的方法与过程（一）照射野设计的原理（二）治疗计划设计的基本步骤1、设定靶区2、照射野设计二、治疗计划的确认三、治疗计划的记录与执行肿瘤放射治疗学的物理基础第三节治疗计划设计的方法与过程

一、治疗计划设计的方法与过程

（一）照射野设计的原理

设计原则：照射野的设计既要体现临床医师对具体病人的治疗要求，又要考虑重要器官的耐受情况，同时还要考虑计划执行时体位的可实现性（复杂性），重复摆位的精确性，以及机器可能提供的极限条件。肿瘤放射治疗学的物理基础照射野设计的原理1．高能X（γ）射线照射野设计原理①单野照射：当靶区范围较大时，单野照射治疗，靶区内剂量会不均匀，且靶区后重要器官及正常组织易形成较高剂量，不符合临床剂量学原则。因此单野照射只适用于治疗表浅部位的较小肿瘤。（将靶区放在最大剂量点之后）。肿瘤放射治疗学的物理基础不同能量X（γ）射线

单野照射剂量分布曲线肿瘤放射治疗学的物理基础照射野设计的原理②两野照射：对于偏离人体中心且较深部位的肿瘤，往往采用两野交叉加适当角度楔形板照射。如上颌窦癌及胸腺肿瘤的治疗均可得到较均匀的剂量分布。对于体中线部位或稍微偏中心部位的肿瘤易采用两野同轴对穿照射，通过调节两照射野剂量比，在靶区获得较均匀剂量分布。肿瘤放射治疗学的物理基础两野同轴对穿照射剂量分布曲线肿瘤放射治疗学的物理基础照射野设计的原理③三野照射：当肿瘤位置较深且体积较大，在现有能量条件下不能获得满意剂量分布时，可以采用三野交叉照射，如治疗食管癌、直肠癌、胃癌等既可以获得较理想的剂量分布，又可以避开正常组织及重要器官。肿瘤放射治疗学的物理基础食管癌三野照射等剂量分布曲线

肿瘤放射治疗学的物理基础照射野设计的原理2．高能电子束照射野设计原理单野照射：位于表浅或偏心的肿瘤，只要能量选择合适，用单野照射就可以获得比较满意的剂量分布，且靶区后的正常组织或重要器官可以得到保护。随着电子能量的增加，皮肤剂量和曲线的尾部剂量也增加，电子束治疗的优越性逐渐丧失。临床上使用的电子束能量不能太高，一般取4～25MeV，且单野照射比多野照射优越。肿瘤放射治疗学的物理基础高能电子束剂量分布曲线特性肿瘤放射治疗学的物理基础（二）治疗计划设计的基本步骤放射治疗计划设计可以分成两步1．确定靶区：首先确定肿瘤病变的位置和范围以及与周围组织、重要器官的相互关系。一般可以用X射线照片、CT或MRI等影像学检查的办法获得。放射治疗医师勾画靶区和计划区范围，并预计出靶区的致死剂量和周围正常组织、重要器官的最大允许剂量。肿瘤放射治疗学的物理基础确定靶区肿瘤放射治疗学的物理基础“最佳剂量”和“治疗窗”肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划设计的基本步骤2.射野设计：由物理师应用放射治疗计划系统(TPS)初步计算肿瘤中心剂量、周围重要器官及组织的最大剂量，借助TPS进行射野设计，确定照射野大小、楔形板、组织不均匀校正及补偿等，根据临床剂量学原则选择“最佳治疗方案”。肿瘤放射治疗学的物理基础射野设计（做几个计划进行比较优化）肿瘤放射治疗学的物理基础二、治疗计划的确认计划确认的两个过程：在模拟定位机上进行模拟验证在治疗机上拍摄照射野证实片肿瘤放射治疗学的物理基础三、治疗计划的记录与执行治疗计划的执行包括四方面的内容：仔细核对治疗计划单治疗机物理参数设置治疗机几何参数的设置治疗摆位时的体位固定必须严格使用体位固定器和激光定位装置辅助定位。每次治疗前应当拍摄照射野证实片以确定治疗体位的精度。肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划单肿瘤放射治疗学的物理基础治疗计划的记录与执行治疗计划的记录包括两方面的内容：治疗单应当记录的治疗机物理参数包含：

处方剂量、射线种类、射线能量、照射时间（或加速器跳数MU）、楔形板角度与楔形因子等；治疗单应当记录的治疗机几何参数包含：

照射野大小、机架和治疗机头转角、靶区深度、照射技术（等中心或固定源皮距技术）等。肿瘤放射治疗学的物理基础第五章X（γ）射线立体定向放射治疗掌握内容：

X、γ射线立体定向放射治疗的概念、X（γ）刀治疗的适应证熟悉内容：

X刀与γ刀临床应用的特点、治疗设备及实现方式了解内容：立体定向放射手术及立体定向放射治疗应严格实施治疗保证与质量控