腫瘤放射物理學基礎課件

腫瘤放射物理學基礎主要內(nèi)容一、放射源的種類二、常用放療設備及照射方式三、射線與物質的相互作用四、放射物理學有關名詞及概念五、常用射線劑量學特點六、治療計劃評價七、放射防護常識放射源的種類1、放射性同位素

放療中主要用產(chǎn)生α、β、γ射線的放射性同位素，用γ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、質子及其他重粒子加速器一般用到的電子線能量為4~25Mev，重粒子一般在回旋加速器中產(chǎn)生。電離電離：原子的核外電子與外界相互作用獲得足夠的能量，掙脫原子核對它的束縛，造成原子的電離。直接電離：由帶點粒子通過碰撞直接引起的物質的原子或分子的電離稱為直接電離。間接電離：不帶電粒子通過它們與物質相互作用產(chǎn)生的次級帶電粒子引起的原子電離稱為間接電離。射線特點1.帶點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射線質的表示射線質：即射線能量，表示射線穿射物質的本領。中低能X射線：通常用半價層表示。

半價層（HVL)：為使X（r）射線光子的強度減低一半時所需要的某種材料吸收體的厚度。高能X射線：通常用電子的標稱加速電位表示，單位為百萬伏,兆伏(MV)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。常用放療設備60Co治療機醫(yī)用直線加速器模擬定位機CT模擬定位機近距離后裝治療機其他醫(yī)用直線加速器原理：利用微波電場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：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、安全性好模擬定位機X線模擬定位機是用來模擬加速器或60Co治療機機械性能的專用X線診斷機。作用：模擬各類治療機實施治療時的照射部位及范圍，進行治療前定位?；菊丈浞绞酵庹丈湮挥隗w外一定距離集中照射人體的某一部位，叫體外遠距離照射，簡稱外照射。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)進行照射，叫近距離照射，簡稱內(nèi)照射。外照射技術分類1、固定源皮距（SSD）照射2、等中心定角（SAD）照射3、旋轉（ROT）照射

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、表面施源器照射射線與物質的相互作用光電效應：

能量為hv光子與物質原子的軌道電子發(fā)生相互作用，把全部能量傳遞給對方，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。(光電效應在10~30keV的范圍占優(yōu)勢，骨吸收高于肌肉和脂肪)康普頓效應：

當光子與原子內(nèi)一個軌道電子發(fā)生相互作用時，光子損失一部分能量，并改變運動方向，電子獲得能量而脫離原子，這種現(xiàn)象叫做康普頓效應。在0.03~25MeV的范圍占優(yōu)勢，骨和軟組織的吸收劑量相近放射物理學有關名詞及概念照射量(X)照射量（X）是X(r)輻射在質量為dm的空氣中釋放的全部次級電子完全被空氣阻止時，空氣中形成的同一符號離子總電荷的絕對值dQ與dm的比值，即：X=dQ/dm單位：庫侖/千克(C/kg)。原用單位是倫琴(R)1R=2.58×10-4C/kg照射量是用以衡量光子輻射致空氣電離程度的一個量，不能用于其他類型輻射和其他物質。比釋動能（K)比釋動能是不帶電電離粒子在質量為dm的物質中所釋放的所有帶電粒子的初始功能之和。K=dEtr/dm單位：焦耳/千克(J/kg)。專用名Gray(Gy)，1Gy=1J/kg；

比釋動能只適用于間接致電離輻射，適用于任何物質。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)準直后垂直通過模體的范圍。臨床劑量學中規(guī)定模體內(nèi)50%等劑量線的延長線交于模體表面的區(qū)域定義為照射野的大小X（γ）射線射野劑量學百分深度劑量（PDD）

射野中心軸上某一深度d處的吸收劑量率Dd與參考點深度d0處得劑量率Dd0的百分比百分深度劑量表特點：

1、表面劑量較低，并且隨能量增加而減小，可以有效保護皮膚。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。百分深度劑量曲線

等劑量曲線

將體模內(nèi)百分深度劑量相同的點用線連接起來，即成等劑量曲線高能電子束射野劑量學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

特點：1、表面劑量高，并隨能量增加而增加。2、劑量建成效應不明顯。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的淋巴結能量和照射野的選擇常用能量

4~25Mev能量與治療深度的關系E=3d+2~3Mev照射野

電子束射野≥靶區(qū)橫徑的1.18倍

近距離照射劑量學劑量學特點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?；咎卣髂[瘤劑量高而不均勻，而鄰近正常組織受量低近距離治療的主要特點根據(jù)距離平方反比定律：射線到達介質的強度與照射距離成平方反比關系。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φ＝M織進行保護，但亦造成靶區(qū)劑量分布的不均勻。內(nèi)照射不能單獨應用于臨床，一般作為外照射的補充。內(nèi)照射和外照射的區(qū)別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質子束的劑量學特點質子束百分深度劑量曲線特點：

1、能量反比與質子運動速度的平方，在射程末端形成典型的布喇格峰。2、有效的保護了峰值前后的正常組織。3、具有較高的傳能線密度和相對生物效應與較低的氧增強效應。

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)則射野的等效方野。計算方法—面積/周長比法長方形：得

S=2ab/（a+b）組織補償

為了改善人體彎曲表面對劑量分布均勻性的影響，需外加組織補償使劑量分布均勻。

1、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、組織補償器材料：銅、鋁、鉛等來代替（如楔形板）位置：必須遠離皮膚，一般為15cm以上臨床劑量學原則放療‘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?。?）最準:靶區(qū)的定位和照射最準確（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+5%最佳靶區(qū)劑量定義：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。

外照射靶區(qū)劑量規(guī)定定義

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）由于呼吸和器官運動引起的CTV外邊界運動的范圍。

計劃靶區(qū)（PTV）考慮到照射中由于呼吸、器官運動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。危機器官（OAR）指可能卷入射野內(nèi)的重要組織或器官。

ICRU規(guī)定的區(qū)域定義圖治療區(qū)（TV）照射區(qū)（IV）臨床靶區(qū)(CTV)腫瘤區(qū)(GTV)內(nèi)靶區(qū)(ITV)計劃靶區(qū)(PTV)腫瘤致死劑量腫瘤致死劑量TCD95：是達到95%的腫瘤控制率所需要的劑量。正常組織的耐受劑量

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V20≤28%

雙肺V30≤20%

心臟V40≤40~50%

肝臟（60%體積）≤30Gy骨髓≤45Gy腦干≤54Gy

治療計劃的評價

DVH圖

在DVH圖上認定靶區(qū)劑量涵蓋度、劑量均勻性

等劑量曲線圖

可以清楚地顯示高、低劑量區(qū)的空間位置

39%31%8%放射防護