放射物理學(xué)基礎(chǔ)-課件

放射物理學(xué)基礎(chǔ)1ppt課件常用放療設(shè)備X線治療機(jī)60Co治療機(jī)醫(yī)用直線加速器模擬定位機(jī)CTsim近距離后裝治療機(jī)其他2ppt課件X線治療機(jī)一般指400kV以下X線治療腫瘤的裝置原理：高速運(yùn)動(dòng)的電子作用于鎢等重金屬靶，發(fā)生特征輻射、韌致輻射，產(chǎn)生X線。用途：主要用于體表腫瘤和淺表淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的治療或預(yù)防性照射。缺點(diǎn)：深度劑量低，皮膚劑量高；骨吸收劑量高；易于散射，劑量分布差。3ppt課件60Co治療機(jī)原理：利用放射性同位素60Co發(fā)射出的γ射線治療腫瘤特點(diǎn)：①能量高，射線穿透力強(qiáng)；②皮膚反應(yīng)輕；③康普頓效應(yīng)為主，骨吸收類似于軟組織吸收；④旁向散射少，放射反應(yīng)輕；⑤經(jīng)濟(jì)可靠，維修方便。缺點(diǎn)：需定時(shí)換源；環(huán)境污染4ppt課件原理：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。特點(diǎn)：1、可產(chǎn)生不同能量的X線(4~25MV)2、可產(chǎn)生不同能量的電子線(3~25MV)3、照射野均勻性好4、可作為X刀使用5、安全性好醫(yī)用直線加速器5ppt課件近距離后裝治療機(jī)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)?，F(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)。6ppt課件模擬定位機(jī)X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)。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。7ppt課件CT模擬定位機(jī)CT掃描機(jī)+多幅圖像顯示器+治療計(jì)劃系統(tǒng)+激光射野投射器腫瘤的正確定位提供照射野的劑量分布產(chǎn)生數(shù)字模擬影像幫助設(shè)計(jì)合適的照射野產(chǎn)生模板以供制作鉛擋在病人皮膚上標(biāo)記等中心點(diǎn)8ppt課件照射方式遠(yuǎn)距離照射：放射源離開(kāi)人體一定距離集中照射某一病變部位。簡(jiǎn)稱外照射。近距離照射：亦稱內(nèi)照射，組織間和腔內(nèi)照射（后裝治療）。包括腔內(nèi)和管內(nèi)、組織間、敷貼、術(shù)中照射等。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)，如舌、鼻咽、食管、宮頸等部位進(jìn)行照射。9ppt課件輻射源種類放射性同位素放出的α、β、γ射線X線治療機(jī)和各類加速器產(chǎn)生的不同能的χ線各類加速器產(chǎn)生的電子束、質(zhì)子束、中子束、負(fù)π介子束以及其他重粒子束10ppt課件用于近距離治療的主要放射源及物理特性：11ppt課件近距離治療的主要特點(diǎn)：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?？蓪?duì)正常組織進(jìn)行保護(hù)，但亦造成靶區(qū)劑量分布的不均勻。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。12ppt課件射線作用于物質(zhì)的效應(yīng)特征輻射：入射電子將原子內(nèi)層軌道上的電子撞擊出去，任一外層軌道上的電子，可立即填補(bǔ)這個(gè)空穴，其多余能量以光子的形式釋放出來(lái)而產(chǎn)生特征輻射。韌致輻射：入射電子穿過(guò)原子核附近，使原子核受激。當(dāng)它退激發(fā)返回穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其多余能量以X(γ)射線的形式放射出來(lái)，這種輻射稱為韌致輻射。13ppt課件14ppt課件光電效應(yīng)：光子高速前進(jìn)，在物質(zhì)中與電子相撞，光子將全部能量用于擊出電子，并賦予電子高速前進(jìn)的動(dòng)能，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。(光電效應(yīng)主要發(fā)生在低kV級(jí)的X線，骨吸收高于肌肉和脂肪)15ppt課件康普頓效應(yīng)：隨著入射光子能量的增加(200kV-2MV)，光子與軌道上電子相撞，光子將部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使電子快速前進(jìn)(反沖電子)，而光子本身則以減低之能量，改變方向，繼續(xù)前進(jìn)(散射光子)，這種現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng)。16ppt課件電子對(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)。17ppt課件線性能量傳遞(linearenergytransfer,LET)是指次級(jí)粒子徑跡單位長(zhǎng)度上的能量傳遞，即帶電粒子傳給其徑跡物質(zhì)上的能量。常用單位：KeV/umLET分為兩類：低LET射線(X、γ、β射線)，LET值＜10KeV/um；高LET射線(快中子、負(fù)π介子、重粒子)，LET值＞100KeV/um輻射生物效應(yīng)與LET值有重要關(guān)系。在相同吸收劑量下，射線LET值越大，其生物效應(yīng)越大。18ppt課件高LET射線的特性高LET射線系指快中子、質(zhì)子、負(fù)π介子以及氦、碳、氮、氧、氖等重粒子。特性：Bragg峰：高LET射線對(duì)細(xì)胞中含氧狀態(tài)依賴性??；細(xì)胞亞致死損傷修復(fù)率低細(xì)胞周期依賴性小19ppt課件Bragg峰：20ppt課件電子束的基本特點(diǎn)高能電子束與X射線不同，它在組織中有一定的穿透深度，達(dá)到這一深度后其全部能量幾乎喪失。穿透深度取決于電子束的能量，能量越高，穿透深度越大，治療病變的深度亦增加。劑量跌落是臨床上選用高能電子束最為重要的一個(gè)概念，電子束一般均在80%深度量之后迅速衰減，這對(duì)于保護(hù)腫瘤后正常組織及重要器官具有重要意義21ppt課件22ppt課件半影問(wèn)題半影的概念：照射野邊緣的劑量隨離開(kāi)中心軸距離的增加而發(fā)生急劇的變化，這種變化的范圍即為半影。幾何半影：由于60Co放射源具有一定的尺寸，射線被準(zhǔn)直器限束后，照射野邊緣諸點(diǎn)受到劑量不均等的照射，造成劑量漸變分布。(改進(jìn)方法：縮小尺寸、延長(zhǎng)距離)23ppt課件穿射半影：放射線束穿過(guò)準(zhǔn)直器端面厚度不等而造成的劑量漸變分布。(改進(jìn)方法：采用球面限光筒)散射半影：組織中散射線造成照射野邊緣劑量漸變分布，這種散射線隨能量增高而減少，但始終存在。24ppt課件25ppt課件放射物理學(xué)有關(guān)名詞及概念26ppt課件吸收劑量(absorbeddose,D)吸收劑量D等于dE除以dm的商。即電離輻射給予質(zhì)量為dm介質(zhì)的平均能量dE。D=dE/dm單位：焦耳/千克(J/kg)。專用名Gray(Gy)，1Gy=1J/kg；原用單位rad，1rad=1cGy27ppt課件照射量X是dQ除以dm所得的商；指射線在單位質(zhì)量的空氣中所產(chǎn)生的電離的電荷數(shù)。

X=dQ/dm單位：庫(kù)侖/千克(C/kg)。原用單位是倫琴(R)1R=2.58×10-4C/kg照射量(exposure,X)

28ppt課件比釋動(dòng)能(Kerma,K)：K等于dEtr除以dm的商；即K=dEtr/dm。dEtr是非帶電致電離粒子在質(zhì)量為dm的物質(zhì)中所釋放的所有帶電致電離粒子的初始功能之和。單位：焦耳/千克(J/kg)。專用名Gray(Gy)，1Gy=1J/kg；29ppt課件放射性活度(activity,A)：指單位時(shí)間內(nèi)放射性物質(zhì)本身蛻變的多少，并不表示具體的劑量。單位：貝柯勒爾(Bq)，原用單位是居里(Ci)1Ci=3.7×1010Bq相同的放射性元素它的Bq數(shù)越大，其放射性越強(qiáng)。不同放射性元素，雖然Bq數(shù)相同，但其在組織中釋放的劑量并不相同。這與放射源各自的半衰期、能量、射線種類有關(guān)。30ppt課件射線質(zhì)：指射線能量，表示射線貫穿物體的能力。中低能X射線，通常用半價(jià)層表示。高能X射線，通常用兆伏(MV)表示，如6MV-X線。放射線同位素，通常用核素名+輻射類型表示,如60Coγ射線。31ppt課件半價(jià)層(HalfValuelayer，HVL)：是指置于X射線束通過(guò)的路徑上，使其照射量減少一半所需某種物質(zhì)的厚度。*照射野：射線束經(jīng)準(zhǔn)直器后垂直通過(guò)模體的范圍，用模體表面的截面大小表示照射野的面積。臨床劑量學(xué)規(guī)定，模體內(nèi)50%同等劑量曲線的延長(zhǎng)線交于模體表面的區(qū)域定義為照射野的大小。32ppt課件射線源：射線中心軸：參考點(diǎn)：——最大劑量點(diǎn)*源皮距(sourceskindistance,SSD)：*源瘤距(sourcetumordistance,STD)：*源軸距(sourceaxialdistance,SAD)：33ppt課件建成效應(yīng)：當(dāng)高能光子入射到體模表面后，產(chǎn)生次級(jí)電子，通過(guò)電離和激發(fā)將能量沉積在稍遠(yuǎn)于它產(chǎn)生位置的徑跡上，使電子的通量和吸收劑量由表面到深層呈遞增累積過(guò)程，直至達(dá)到最大值。從表面到最大劑量深度區(qū)域稱為劑量建成區(qū)。34ppt課件建成效應(yīng)：35ppt課件百分深度劑量(PDD)：百分深度劑量(PDD)：模體內(nèi)照射野中心軸上任意深度d處的吸收劑量Dd與參考點(diǎn)深度Dd0之比的百分?jǐn)?shù)PDD=Dd/Dd0×100%36ppt課件影響百分深度劑量的因素組織深度的影響：在同一照射條件下，百分深度劑量在最大劑量點(diǎn)前，隨深度的增加而增加；在最大劑量點(diǎn)后，隨深度的增加，百分深度劑量逐漸減少。射線能量的影響：同一深度，百分深度劑量隨射線能量的增加而增大。照射面積的影響：照射面積增大，同一深度的百分深度劑量隨之加大。(但受射線能量的影響)37ppt課件等劑量曲線：將模體內(nèi)劑量相同的點(diǎn)連接起來(lái)的線即為等劑量曲線。38ppt課件楔形板照射技術(shù)楔形板是用來(lái)修飾高能X(γ)線平野劑量分布的裝置。楔形板對(duì)平野劑量分布的修正作用，用楔形角α表示，定義為在某一參考深度處等劑量曲線與照射野中心軸垂直線的夾角。ICRU第24號(hào)報(bào)告推薦用10cm作為楔形角的定義深度。傳統(tǒng)的楔形角為15°30°45°60°四種。楔形角與楔板角39ppt課件楔形板是用來(lái)修飾高能X(γ)線平野劑量分布的裝置40ppt課件楔板角與楔形角41ppt課件組織空氣比與組織最大比組織空氣比(TAR)：TAR=Dt/Dta42ppt課件組織最大比(TMR)：TMR=Dd/Ddm43ppt課件TMR和TAR類似，是指空間同一位置，在兩種不同散射環(huán)境下的劑量比，它與到源的距離無(wú)關(guān)，而與放射源能量、深度及照射野面積有關(guān)；其變化類似于百分深度劑量變化。用途：用于等中心照射的劑量計(jì)算。44ppt課件臨床劑量學(xué)原則腫瘤劑量要準(zhǔn)確治療腫瘤區(qū)域內(nèi)，劑量分布要均勻，劑量梯度變化≤±5%，90%的等劑量曲線要包括整個(gè)靶區(qū)盡量提高腫瘤治療區(qū)域內(nèi)劑量，降低降低周圍正常組織受量保護(hù)腫瘤周圍重要器官45ppt課件46ppt課件計(jì)劃設(shè)計(jì)的有關(guān)概念GTVCTVPTVTVIVOR47ppt課件GTV/CTV/PTV/TV/IV

的定義GTV(Grosstumorvolume)腫瘤區(qū)：指通過(guò)臨床診察手段證實(shí)的腫瘤范圍CTV(Clinicaltargetvolume)臨床靶區(qū)：包括瘤體本身及周圍潛在的受侵犯組織及臨床估計(jì)可能侵犯的范圍PTV(Planningtargetvolume)計(jì)劃區(qū)：指包括靶區(qū)本身和考慮到日常擺位及照射中病人(及器官)運(yùn)動(dòng)所造成的靶位置和體積的變化而相應(yīng)擴(kuò)大照射的組織范圍48ppt課件TV(Treatmentvolume)治療區(qū)：根據(jù)治療目的(根治性或姑息性)確定的，某一等劑量曲線所包括的范圍IV(Irradiationvolume)照射區(qū)：指50%等劑量曲線所包括的范圍OR(Organsatrisk)受威脅器官：指放射敏感的正常組織，其放射敏感性可影響治療計(jì)劃和處方劑量。49ppt課件治療計(jì)劃設(shè)計(jì)步驟體模階段：確定腫瘤的范圍、位置以及與周圍組織、重要器官的關(guān)系計(jì)劃設(shè)計(jì)：遵循臨床劑量學(xué)四原則，勾劃靶區(qū)和計(jì)劃區(qū)范圍計(jì)劃確認(rèn)：模擬機(jī)定位計(jì)劃執(zhí)行：治療擺位50ppt課件放射治療的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制隨著腫瘤放療事業(yè)的發(fā)展，放射治療的質(zhì)量保證(qualityassurance,QA)與質(zhì)量控制(qualitycontrol,QC)，日益受到腫瘤放射學(xué)家的重視。放射治療的QA：是指經(jīng)過(guò)周密計(jì)劃而采取的一系列必要的措施，保證放射治療的整個(gè)服務(wù)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確安全地執(zhí)行。(核心內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)，措施)51ppt課件執(zhí)行QA的必要性腫