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1、一：核物理的基本知识 二：X（r）线射野剂量学 三：近距离治疗 四：三维物理和治疗计划,一、核物理的基本知识,1、原子的基本结构：,一、核物理的基本知识,2、放射性 1）原子核衰变： a) 衰变： b） 衰变： c） 跃迁： 2）放射性衰变公式：,一、核物理的基本知识,3、电离辐射与物质的相互作用 X（）射线与物质相互作用的主要过程： a）光电效应， b）康普顿散射， c）电子对效应,一、核物理的基本知识,1,一、核物理的基本知识,X（）射线与物质相互作用的特点： 1） X（）光子不能直接引起物质原子电离或激发，而是首先把能量传递给带电粒子； 2） X（）光子与物质的一次相互作用可以损失起能量
2、的全部或很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能量； 3） X（）光子束入射到物体时，其强度岁穿透物质厚度近似呈指数衰减，而带电粒子有确定的射程，射程之外观察不到带电粒子。,临床上相同质量厚度的三种组织对X（）射线不同的能量吸收差别。 1）对于60-150 kev低能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的高得多。 2）对于150-250 kev低能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的高。 3）对于钴-60射线和222 Mv高能X射线，单位厚度的骨的吸收仍然比肌肉和脂肪的高 4）对于22-25 MV的高能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的稍高。,一、核物理的基本知识,一、核物理的基本知识,带电粒子
3、与物质的相互作用方式包括： 1） 与核外电子发生非弹性碰撞(释放释放出特征X射线或俄歇电子 ）； 2）与原子核发生非弹性碰撞（轫致辐射）； 3）与原子核发生弹性碰撞； 4）与原子核发生核放应。,二、X（r）线射野剂量学,1、几个基本概念： 1）源皮距（SSD）：放射源到模体表面照射野中心的距离 2）源轴距（SAD）：放射源到机架旋转轴或机器等中 心的距离 3）源瘤距 （STD）：放射源沿射野中心到肿瘤内所考 虑的点的距离 4)参考点：一般以射野中心轴上某一深度点为剂量计算 和测量的参考点,二、X（r）线射野剂量学,组织的替代材料（tissue substitutes）: 实际测量中常用的是水模
4、体。此外还有有机玻璃和聚苯乙烯。,二、X（r）线射野剂量学,1）对于中高能X射线来说，对水的等效厚度为： 如1cm有机玻璃相当于1.148cm的水。,二、X（r）线射野剂量学,2）对于低能X射线，光电效应占主要，两种材料的等效公式如下： 其中，Z为有效原子序数。如1cm有机玻璃相当于0.79cm的水 3）对于高能X射线，电子对效应占主要，两种模体等效公式如下： 如1cm有机玻璃相当于1.05cm水,二、X（r）线射野剂量学,4）对于电子束，模体材料通过以下公式等效： 如AAPM TG25号报告中给出了在18MeV电子束下1cm有机玻璃约相当于1.115cm水。,二、X（r）线射野剂量学,1）照
5、射量： X dQ / dm 2）吸收剂量： 3）比释动能 4）电子平衡条件,2、百分深度剂量（PDD）： 1）定义： 射野中心轴上某一深度d处的吸收剂量率Dd与参考点深度d0处剂量率Dd0的百分比,二、X（r）线射野剂量学,百分深度量示意图：,二、X（r）线射野剂量学,百分深度量图例：,二、X（r）线射野剂量学,建成效应： 从表面到最大剂量深度区域称为剂量建成区域， 此区域内，剂量随深度的增加而增加，高能射线一般 都有建成区域存在 。 影响建成区剂量因素： 1、David EM. Dose behind various immobilization and beam-modifying dev
6、ices. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1995, 32(3):1193-1197 2、Doracy PF, John J, Napoli BSEE, et al. Effects of beam modifiers and immobilization devices on the dose in the build-up region. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1994, 30(1):211-219,二、X（r）线射野剂量学,二、X（r）线射野剂量学,3、对百分深度剂量的影响： 1）百分深度剂量随射线能量变化； 2） 射野
7、面积和形状对百分深度剂量影响 3） 源皮距对百分深度剂量的影响：,二、X（r）线射野剂量学,1）百分深度剂量随射线能量变化,二、X（r）线射野剂量学,2）面积/周长比法： 设矩形野的长、宽分别为a,b；方形野的边长为s， 根据面积/周长比相同的方法有：,二、X（r）线射野剂量学,3）不同源皮距的修正： 两百分深度剂量比，称为F因子。F为源皮距，dm为最大百分深度剂量处的源距。D为某点的源距。 对于低能X射线，一般用 (F+1)/2代替F因子。近似将一种源皮距的百分深度剂量换算为另一种源皮距的百分深度剂量。,二、X（r）线射野剂量学,3、组织体模比和组织最大剂量比： 定义：模体中射野中心轴上任意
8、一点的剂量率与空间同一点模体中射野中心轴上参考深度(t0) 处同一射野的剂量率之比,二、X（r）线射野剂量学,1） 组织体模比和组织最大剂量比图例：,d0,水面,二、X（r）线射野剂量学,2）组织最大剂量比与百分深度剂量的关系 其中：f=SSD, FSZd=FSZ*(f+d)/f, FSZm=FSZ*(f+dm)/f,二、X（r）线射野剂量学,4、射野输出因子和模体散射因子 1）射野输出因子定义（Sc）： 射野在空气中的输出剂量率与参考射野（一般为10cm*10cm）在空气中的输出剂量率之比。此处定义的射野输出因子就是准直器散射因子Sc 2）模体散射因子（Sp）定义： 射野在模体内参考点（一般
9、在最大剂量点）深度处的剂量率与准直器开口不变时参考射野（10cm*10cm）在同一深度处剂量率之比。,二、X（r）线射野剂量学,总散射校正因子（C,P）：准直器和模体的散 射线造成的总散射校正因子。 Sp（FSZ）C,P /OUF=C,P / Sc,二、X（r）线射野剂量学,5、射野平坦度和对称性： 描述射野剂量分布特性的一个重要指标 1）射野平坦度：在等中心处（位于10cm 模体深度下）或标称源皮距下10cm的模体深度出，最大射野L的80%宽度内最大、最小剂量偏离中心轴剂量的百分数m。射野平坦度应好于3%。 2）射野对称性：取偏离中心轴对称两点的剂量率的差值与中心轴上剂量率的比值的百分数称为
10、射野的对称性。其大小应不超过3%，,二、X（r）线射野剂量学,二、X（r）线射野剂量学,二、X（r）线射野剂量学,光子束照射野均匀性范围的确定,二、X（r）线射野剂量学,二、X（r）线射野剂量学,二、X（r）线射野剂量学,半影： 1）几何半影：源具有一定的尺寸，被准直器限束后，射野边缘的点分别受到面积不等的源的照射，产生由高到低的剂量渐变分布； 2)穿射半影：即使是点状源，由于准直器端面与边缘射线不平行，使射线穿透厚度不同，也造成剂量渐变分布； 3）散射半影：由于在射野边缘，组织中的散射线小于其他点的散射线的贡献，射野边缘离射野中心轴越远，散射线剂量越少。散射半影无法消除。以上统称为物理半影。
11、,二、X（r）线射野剂量学,6、处方剂量计算 1）处方剂量：确认的射野安排，欲达到一定的靶区 （或肿瘤）剂量DT ，换算到标准体模内每个使用射野 的射野中心轴上最大剂量点处的剂量Dm ，单位为cGy.,二、X（r）线射野剂量学,2）加速器剂量率标定： 当使用射野的最大剂量点处的剂量Dm(如使用直线加速器)或剂量率（如钴-60治疗机）是以参考射野 1010cm的剂量Dm或剂量率标定。 对加速器，一般在SSD或SAD处，标定1cGy=1MU ，MU为加速器剂量仪上的监测跳数。对钴-60治疗机，认为剂量率稳定，处方剂量通过SSD或SAD处的剂量率表示表示成时间，单位为s。,二、X（r）线射野剂量学,
12、加速器剂量计算公式：,二、X（r）线射野剂量学,3）等距离（SSD）照射（通常SSD=100cm）： 当标定的刻度为1MU=1cGy时，有靶区剂量DT计算处方剂量Dm，单位为MU，式中FSZ为表面射野大小，FSZ 0为等中心处的射野大小，二者的关系为 FSZ =FSZ 0（SAD/SSD）， 如果射野输出因子OUF在SAD测量，同时，SSD=SAD时，则式中的FSZ =FSZ 0。SSD因子则表示为,二、X（r）线射野剂量学,式中SCD为校准测量时源到电离室中心的距离，如果测量是在标称源皮距处进行，则SSD因子=1,二、X（r）线射野剂量学,4）等中心照射： 一般用TMR值，如果加速器测量仍按
13、上述方法校准，则SAD技术的处方剂量Dm由下式计算：,二、X（r）线射野剂量学,式中SAD因子定义为：（其中，SCD为源到电离室中心的距离）,二、X（r）线射野剂量学,例1：能量为8MV的X射线，加速器剂量仪在SSD=100cm，dm=2cm处，10cm10cm射野，校准为1MU=1cGy,若一个患者的肿瘤深度d =10cm，用15 cm15cm射野， SSD=100cm，求每次肿瘤剂量给200cGy时的处方剂量Dm？若SSD=120cm,（其他条件不变）求Dm ？ （PDD(d,15cm*15cm)=72.65,Sc(15*15)=1.025,Sp(15*15)=1.011）,二、X（r）线
14、射野剂量学,例2：对于钴60（SSD=80cm)，一个患者的肿瘤深度d =8cm，用15cm15cm射野， SSD=100cm，10cm 10cm射野求每次肿瘤剂量给200cGy时的在d=0.5cm处的剂量率为130cGy/min(SSD=80cm处），给予肿瘤剂量为200cGy，求处方剂量Dm？（PDD(8,15cm*15cm,SSD=100cm)=68.7% Sc(12*12)=1.012, Sp(15*15)=1.014,二、X（r）线射野剂量学,7、楔形因子： 楔形因子（Fw）定义为加和不加楔形板时射野中心轴上某一点剂量率之比： 楔形板不仅改变了平野的剂量分布，也使射野的输出剂量率减少
15、,二、X（r）线射野剂量学,楔形角定义： 按照ICRU50号报告，楔形板对平野剂量的修正作用，用楔形角表示。在体模内射野的L/2距离范围内即射野的一半内，在参考深度处的等剂量曲线上，与射束轴等距离的两点的连线与射束轴垂线的夹角即为楔形角,二、X（r）线射野剂量学,楔形角定义示意图：,二、X（r）线射野剂量学,楔形板临床应用的相应计算公式：（ a) 两楔形野交角照射： （为两楔形野中心轴的交角）,二、X（r）线射野剂量学,B) 用楔形板作补偿： 其中为组织斜面入射角，K依赖于射线质，如对8MV光子线，K0.466（SL75型直线加速器），对钴60，K0.389。,二、X（r）线射野剂量学,C )
16、 两楔形野对穿与一平野构成三野照射 C=Arctg(2 PDD2 PDD3/(PDD2+ PDD3) PDD3) 肿瘤剂量比为1：0.5:0.5，则三野剂量比为： M1=1.0 M2=PDD1/(2FWPDD2） M2=PDD1/(2FWPDD3）,二、X（r）线射野剂量学,1）一楔合成 由楔形野和开野可合成任意角度的楔形野。但照射时间长。 2）动态楔形板 由独立准直器运动实现。,二、X（r）线射野剂量学,楔形板在临床上适用主要有三个方面：,二、X（r）线射野剂量学,加入楔形板后，楔形野的百分深度剂量等于相同大小射野的不加楔形板时平野的百分深度剂量PDD平与楔形因子Fw 之比。,二、X（r）线射野剂量学,人体曲面和组织不均匀性 1、均匀模体和人体之间的差别 组织不均匀性对剂量分布的影响： A）改变原射线和散射线的分布； B ) 改变次级电子的注量分布；,二、X（r）线射野剂量学,肺组织,二、X（r）线射野剂量学,1、气腔
