放射源和治療機

放射源和治療機第1頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月何為(致)電離輻射

一切能夠引起物質(zhì)分子、原子電離的電磁輻射、高能帶電粒子、高能不帶電粒子——電離輻射。電離輻射與電磁輻射不同。宇宙射線、天然(人工)放射性核素、各種核技術(shù)設(shè)施。X射線、γ射線第2頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月電離輻射與人類的關(guān)系，電離輻射在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用電離輻射對人體的作用是伴隨著整個人類歷史而存在的。十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初人類才認(rèn)識到電離輻射的存在。射線的臨床應(yīng)用有近百年的歷史。放射醫(yī)學(xué)放射診斷學(xué)放射治療學(xué)核醫(yī)學(xué)第3頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)概念1.原子核的組成原子核——核子電子質(zhì)子中子原子2.物質(zhì)是由分子組成的，分子是物質(zhì)能獨立存在的最小單元。3.分子是由原子組成的。原子是元素的最小單元，是用任何化學(xué)方法都不能分解的最小粒子。同種元素的原子具有相同的化學(xué)性質(zhì)。第4頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月原子的有核模型1911年盧瑟福(E.Rutherford)根據(jù)實驗結(jié)果提出了原子的核式模型：第5頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月波爾假設(shè)與原子能級第6頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月電子與靶物質(zhì)的相互作用激發(fā)電離特征輻射軔致輻射第7頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月X、γ射線與物質(zhì)的基本作用1.光電效應(yīng)(Photoelectriceffect)⑴作用過程

E光電子=hν-εi光子原子核外電子光電子電離態(tài)原子特征輻射俄歇電子原子（基態(tài)）+e第9頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.compton效應(yīng)⑴作用過程散射光子能量反沖電子動能反沖角φ和散射角θ間關(guān)系第10頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電子偶生成(Pairproduction)⑴作用過程

反應(yīng)閾能1.02MeV⑵介質(zhì)電子偶生成線性吸收系數(shù)第11頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月4.各種相互作用的競爭對于水：三種效應(yīng)占優(yōu)勢的能量范圍依次為：10~30keV:用于診斷成像30keV~25MeV:用于加速器治療25MeV~100Mev第12頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月放射性核素一、α衰變二、β衰變?nèi)ⅵ盟プ兊?3頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月一、α衰變α衰變：放射性核素的原子核放射α粒子而變?yōu)榱硪环N核素的原子核的過程.α粒子：高速運動的氦原子核2.衰變反應(yīng)方程母核；子核核衰變滿足質(zhì)量數(shù)守恒電荷守恒能量守恒衰變能，被子核和α粒子共同分配第14頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月二、β衰變㈠β–衰變1.β–衰變β–衰變；β–粒子反中微子，一種基本粒子。中性，靜止質(zhì)量可以認(rèn)為是0，與其它物質(zhì)作用很弱，穿透力很強。2.衰變反應(yīng)方程第15頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月1.β+衰變β+衰變；β+粒子中微子，一種基本粒子。中性，靜止質(zhì)量可以認(rèn)為是0，與其它物質(zhì)作用很弱，穿透力很強。㈡β+衰變2.衰變反應(yīng)方程第16頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月衰變反應(yīng)方程㈢電子俘獲(electroncaptureEC)第17頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月三、γ衰變1.γ射線是一種electromagneticradiation是處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷到基態(tài)或較低能態(tài)時所發(fā)射的一種電磁輻射。2.衰變反應(yīng)方程3.能譜——單能Q≈hν第18頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核衰變是核的自發(fā)變化中子過多的不穩(wěn)定核素常發(fā)生β-衰變；質(zhì)子過多的核素常發(fā)生衰變β+或EC；處于高能級的核素常發(fā)生γ衰變；重的不穩(wěn)定核素常發(fā)生α衰變或自發(fā)裂變。第19頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個物理量——反映放射性核素衰變快慢⑴衰變常數(shù)λ(decayconstant)：單位時間衰變的原子核數(shù)：單位時間衰變的原子核數(shù)在當(dāng)時存在的原子核數(shù)中占的比率。物理意義λ的值與外界條件(溫度、壓力、電磁場、化學(xué)狀態(tài))無關(guān)，僅由核本身的性質(zhì)決定。第20頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵半衰期T1/2(halflife)某一放射性核素，當(dāng)經(jīng)過n個半衰期后，尚未衰變的原子核數(shù)僅為原來的(1/2)n第21頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶平均壽命τ(meanlife)統(tǒng)計平均值第22頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月放射性活度1.定義一定量的放射性核素，在單位時間發(fā)生核衰變的次數(shù)。定義規(guī)律第23頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.單位SI制貝可勒爾(Becquerel)貝可(Bq)1Bq=1s–1即每秒發(fā)生一次核衰變早期單位居里(Curie)居Ci或C1Ci=1g226Ra在1秒內(nèi)的核衰變次數(shù)1Ci=3.7×1010Bq⑴決定放射性強弱的量是A而不是λ或N，A=λN。⑵

A反映了單位時間內(nèi)核衰變的次數(shù)，而不是指單位時間內(nèi)放射出來的粒子數(shù)。第24頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月射線種類能量半衰期226鐳源αβγ0.83MeV1590年137銫源γ0.662MeV33年60鈷源βγ1.17、1.33MeV5.27年192銥源γ350KeV74天放射治療中幾種放射性同位素第25頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月射線種類能量半衰期99m锝源γ140KeV6.02h131碘源β605KeV8.04h113氙源β346KeV5.29d11碳源β20.3min核醫(yī)學(xué)中幾種放射性同位素第26頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月放療設(shè)備定位機模擬定位機

CT模擬機外照射治療機深部X線機鈷－60治療機醫(yī)用加速器質(zhì)子加速器頭部伽瑪?shù)秲?nèi)照射治療機后裝機中子刀第27頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月模擬定位機功能靶區(qū)及重要器官的定位定靶區(qū)（或危及器官）的運動范圍治療方案的確認(rèn)（治療前模擬）勾畫射野和定位、擺位參考標(biāo)記拍攝射野定位片或證實片檢查射野擋塊的形狀及位置第30頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月模擬定位機成像原理

Lamber-beer定律：MA-電子數(shù)量，反應(yīng)強度KV-管電壓，反應(yīng)X線能量第31頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月ＣＴ模擬定位CT掃描機激光定位系統(tǒng)虛擬模擬定位工作站第32頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月測試到衰減后的X線值,轉(zhuǎn)換成CT值并傳送到計算機.CT影像形成-“Matrix(矩陣)”353639343331343335323180859078X線-CT成像原理第34頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月X線治療機X射線管的結(jié)構(gòu)硬質(zhì)玻璃管——高度真空陰極；陽極；靶第35頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月能量低深度劑量低易于散射照射野不均勻劑量分布差第37頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月60鈷治療機與普通X線機相比所具備的獨特優(yōu)點：穿透力強，劑量分布比較均勻能夠比較好的保護皮膚骨和軟組織有同等的吸收劑量旁向散射小，較好的保護了射野周圍正常組織經(jīng)濟適用、性能可靠第38頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月60鈷治療機存在的問題：半影的影響幾何半影散射半影穿射半影更換放射源的復(fù)雜新舊源規(guī)格相近，特別是直徑大小劑量學(xué)測定：輸出量、劑量分布、半影測定、機器本身的防護第40頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月醫(yī)用加速器高能X線的產(chǎn)生誕生了現(xiàn)代醫(yī)用加速器，五十年代初期開始應(yīng)用于臨床，得到了廣泛發(fā)展，種類多達(dá)十多種。主要特點：既可產(chǎn)生高能電子束，又可以產(chǎn)生高能X線和快中子，能量范圍在4~50MeV?？筛鶕?jù)射線效應(yīng)適合不同部位不同深度的放射治療。第41頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月加速器靶產(chǎn)生X射線的空間分布管電壓低時，利用“反射式”靶在技術(shù)上很有好處，可以利用與電子束成直角的那一部分射線。加速器中，產(chǎn)生的高能X射線多用“穿透式”靶，高速電子從靶的一面射入，有用射線從靶的另一面射出。第44頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月加速器種類加速方式優(yōu)點缺點電子感應(yīng)加速器通過磁場技術(shù)簡單，制造成本低，能量可以做很高X線輸出量比較低電子直線加速器微波電場射線輸出量高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修要求高，成本貴電子回旋加速器高頻電場，均勻磁場輸出量可達(dá)直線加速器的好幾倍，能量也容易做高醫(yī)用技術(shù)不成熟主要三種加速器性能比較第45頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)子治療質(zhì)子治療優(yōu)勢：與核反應(yīng)，能量劑量分布好。右圖是展寬后的Bragg峰第49頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月6MV五野的直線加速器計劃170MeV二野的質(zhì)子加速器計劃對腹膜后脊髓附近的脂肉瘤照射等劑量分布圖第50頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月其他優(yōu)勢：質(zhì)子與物質(zhì)相互作用時因彈性散射引起的入射束的方向改變很小。在90%的射程內(nèi)散射角小于或等于5°

質(zhì)子時帶電粒子，可以通過電磁元件對射線束的形狀位置精確控制質(zhì)子的相對生物效應(yīng)和常規(guī)輻射差不多，大量常規(guī)輻射的臨床經(jīng)驗可以被引用第51頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月目前缺點：質(zhì)子的能量比電子大1936倍，因此對組織的滲透能力差，需要較高能量的加速器，最大能量200~240MeV。導(dǎo)致治療裝置龐大而昂貴，一次性投資大，建設(shè)周期長。與高LET射線比，氧增比高，對缺氧腫瘤需要更高的劑量。第52頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月美國LomaLinda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心質(zhì)子治療機平面圖第53頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月頭部

-刀第54頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月伽瑪?shù)独?01個產(chǎn)生射線的60Co源定向聚焦成一點形成一個小照射野(18mm)，對靶區(qū)給予一次大劑量照射，達(dá)到摧毀靶組織的目的。適用于治療顱內(nèi)腫瘤、血管疾病及功能性神經(jīng)疾病。（適用性小）第55頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代近距離治療的特點后裝高活度放射源由微機控制放射源微型化劑量分布由計算機進行計算

第56頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月252锎中子治療機-中子刀

252锎半衰期2.65年，發(fā)射裂變中子，平均能量為2.35MeV.同時也發(fā)射射線。中子與物質(zhì)的相互作用非常復(fù)雜，