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1、第二章 临床放射物理学基础 第三节 临床放射治疗剂量学,一、放射治疗的临床剂量学原则,1 肿瘤剂量要求准确，放射治疗是一种局部治疗手段，照射野应对准所要治疗的肿瘤区域即靶区。 靶区应该包括显见的肿块、潜在转移的区域淋巴结、亚临床病灶以及由于运动或摆位误差而应外放的范围,2 治疗区域内的剂量分布要均匀，剂量变化不能超过5%，即要达到95%的剂量分布。,这样可以避免少量的肿瘤细胞受到低剂量照射而增加复发的概率,3 照射野的设计应尽量提高治疗区域内的照射剂量，降低受照射区域内正常组织的受量范围。,4 保护肿瘤周围重要器官免受照射，至少不能超过其允许的最大耐受剂量。,可分为最小的损伤剂量（TD55）和
2、最大损伤剂量（TD505） TD55（TD505）：在所有用标准治疗条件的肿瘤患者中治疗后5年内因放射治疗造成严重放射损伤的患者不超过5%（50%）时的照射剂量。,二、高能X射线的物理特性和剂量分布特点,（一）高能X射线的物理特性,穿透作用 电离作用 荧光作用 热作用 干涉、衍射、反射、折射作用,1 、穿透作用,X射线透视和摄影的物理基础,2 、电离作用,X射线损伤和治疗的物理基础,3、荧光作用,X射线透视的物理基础,（二） 高能X射线相关概念,放射源 照射野中心轴 照射野 参考点 源皮距（SSD） 源轴距（SAD）,（三）百分深度剂量,定义：照射野中心轴上，体模内深度d处的吸收剂量率Dd与参
3、考深度do处的吸收剂量率Ddo之比。 建成效应：从机体表面到最大剂量深度区域称为剂量建成区域。 影响因素：射线质、射野面积、源皮距。,三、Co60射线的物理特性和剂量分布,（一）穿透力强,（二）保护皮肤,最大能量吸收在皮肤下0.5cm深度处，所以皮肤剂量相对较小。 准直器或者挡铅底端离开皮肤一定距离（15cm),（三）骨和软组织具有同等吸收,（四）旁向散射小 （五）经济、可靠 （六）缺点： 1、能量单一 2、深度剂量偏低 3、半衰期短，需定期更换放射源 4、放射性核素不断有射线释放，防护复杂，工作人员受量相对较大 5、存在半影问题，使野外的正常组织受一定的剂量影响,几何半影、穿射半影、散射半影
4、,主要由散射半影造成，部分为穿射半影,四、高能电子线的物理特征和剂量分布特点,高能电子线的百分深度剂量曲线分为四个部分： 1 剂量建成区 2 高剂量坪区 3 剂量跌落区 4 X线污染区,（三）、影响电子线百分深度剂量的因素 百分深度剂量：定义为照射野中心轴上，模体内深度d处的吸收剂量率Dd与参考深度d0处的吸收剂量率Dd0之比。 1 能量：随能量的增加，表面剂量增加，高剂量坪区变宽，剂量梯度减小，X线污染增加。,2 射野：当照射野较小时 ，深度，中心轴百分深度剂量。 1 面积周长比法： S=2ab/(a+b) 2圆形野面积等效法： S=1.8r,3 源皮距：源皮距，表面剂量，最大剂量点的位置深
5、移，剂量梯度变陡，X线污染略有增加，且高能电子线较能电子线变化显著。,（四） 、电子线等剂量曲线的分布特点 电子线等剂量曲线分布的显著特点： 随着治疗深度的增加，低值电子线的等剂量曲线向外扩张，高值的等剂量曲线向内收缩，并随电子线能量的改变而变化,五、等剂量曲线分布及影响因素 （一） 等剂量曲线分布,将模体中百分深度剂量相同的点连接起来，即成等剂量曲线，实际上它是一个平面。,（一）X（）等剂量曲线的特点,1 同一深度处，照射野中心轴上的剂量最高，向射野边缘剂量逐渐减少 2在照射野边缘附近（半影区），剂量随离轴距离的增加而减少 3 射野几何边缘以外半影区的剂量主要由模体的侧向散射、准直器的漏射线
6、和散射线所造成 4 准直器以外较远的剂量有治疗机头漏射线所引起,（二）影响等剂量曲线分布的因素,1 射线质 2 源皮距、放射源体积、射野大小 3 射野平坦度和对称性 射野的平坦度和对称性是描述射野剂量分布的一个重要指标。 射野平坦度应好于3% 射野对称性应好于3%,六、人体曲面和不均匀组织的修正 目前有三种方法进行人体曲面校正： 1 组织空气比或组织最大剂量比方法 2 有效源皮距方法 3 同等剂量曲线移动法,不均匀组织的修正,临床常用的补偿材料,石蜡 聚苯乙烯 有机玻璃,（四） 组织补偿,在实际工作中，除进行人体弯曲表面对剂量分布影响的校正外，还应进行组织补偿，以获得较好的剂量分布,组织补偿器
7、作用：,1可以修正放射线束的倾斜 2修正身体表面的弯曲 3修正组织不均匀性的影响 4 对不规则照射野，通过补偿器可以改善其剂量分布 提高表面剂量,七、临床处方剂量的计算方法,七、临床处方剂量的计算方法,放射防护-辐射来源及其水平,人类受到照射的辐射源主要有两类： 天然辐射源：由天然辐射源造成的辐射称为天然本底辐射。 主要有三类：宇宙射线、宇生放射性核素和原生放射性核素 人工辐射源：人类自身的社会活动产生和使用的各种放射源造成的辐射。主要是医疗照射,辐射对人体的危害,1随机性效应：指在放射防护中，发生概率（而非其严重程度）与剂量的大小有关的效应。不存在剂量阈值 2确定性效应：指严重程度随剂量而变
8、化的生物效应。存在阈值。如晶体白内障,辐射防护的基本原则,实践的正当化 放射防护最优化 个人剂量的限值,实践的正当化,是指在施行伴有辐射照射的任何实践之前要经过充分论证，权衡利弊。只有当该项所带来的社会总利益大于为其所付出的代价的时候，才认为该项实践是正当的。,此项原则要求：实践的利益付出的代价,利益：社会的总利益 代价：社会的总代价 （经济、健康、环境、心理等）,放射防护最优化,在实际的辐射防护中占有重要的地位。在实施某项辐射实践的过程中，可能有几个方案可供选择，在对几个方案进行选择时，应当运用最优化程序，也就是在考虑了经济和社会等因素后，应当将一切辐射照射保持在可合理达到的尽可能低的水平
9、。 （As Low As Reasonably Achievable，ALARA，合理可能尽量低）因此，辐射防护最优化原则也称ALARA原则。,并不是要求当量剂量越低越好，而是综合考虑了多种因素后，照射水平低到可以合理达到的程度。,个人剂量的限值,“不可接受的”和“可耐受的”区域分界线。它也是辐射防护最优化的约束上限。做这个约束限制的本意在于群体中利益和代价的分布不均匀性，虽然辐射实践满足了正当化的要求，防护也做到了最优化，但还不一定能对每个个人提供足够的防护，因此，对于给定的某项辐射实践，不论代价与利益分析结果如何，必须用此限值对个人所受照射加以限制。,有效剂量限值和当量剂量限值,优化诊疗方
10、案，减少和避免不必要的照射是 防护正常组织辐射损伤最有效的方法，但在不可 避免的检查或治疗导致患者要接受照射的情况 下，适当运用一些生物医学方法能在一定程度防 护或减轻医源性照射带来的组织损伤效应和随机 性效应,典型射线诊断一次照射患者所接受的剂量当量,检查部位 剂量当量（mSv） 胸部（侧位） 0.04 胸部（前位） 0.02 脑部（前位 0.03 脑部（侧位） 0.01 盆腔（前位） 0.70 胸椎（前位） 0.40,腰椎（前位） 0.70 牙齿（侧面） 0.02 牙齿（全景） 0.09 臀部 0.80 腹部 1.20 乳房成像（个视野） 0.70 手和脚 0.005,外照射防护,时间防护
11、 距离防护：X线能量与距离成平方反比定律衰减 屏蔽防护,核技术应用与辐射防护,1时间防护 在不影响正常工作情况下，尽可能减少与放射源的接触时间。,在不影响工作的前提下，如何减少受辐照时间？,关键在于提高操作者的素质，而提高操作者素质最有效、最常用的办法就是坚持日常培训及演练。,核技术应用与辐射防护,2距离防护 在正常工作情况下尽量采用远距离操作，距离放射源越远，接触的射线越少，受到的伤害也越少。 距离防护可以借助于长柄夹、机械手等进行，在无法远距离操作的场所，使用机器人操作相对于摇控者而言仍属距离防护。,核技术应用与辐射防护,3屏蔽防护 射线与物质发生作用，可以被吸收和散射，即物质对射线有屏蔽
12、作用，所以，可以在放射源与人员之间设置阻挡材料，使透过屏障的照射量率降低到适当的水平，来实施辐射防护。 由于时间防护和距离防护适应的范围以及其可靠性都是有限的，因此屏蔽防护更广泛应用于辐射防护领域，并形成为一种专业理论和实践技术。,提高屏蔽防护效果最重要的方面是选择屏蔽材料。 在选择屏蔽材料时，需要考虑的因素：所屏蔽线束的能量、与物质相互作用的性质、拟设屏蔽场所的空间特性、材料的性质和密度、材料是否经济、防护的均匀性、防护的持久性、光学透明性。 常用的屏蔽材料有铅、水泥混凝土、含铅材料（包括铅玻璃、含铅胶皮等）、铁、贫化铀、钨等。,思考题,放射线的临床剂量学原则是？ 辐射防护的基本原则？ 外照
13、射防护的方法？,第三章 临床放射生物学基础,一、放射生物效应的时间顺序,不同水平生物效应的发生时间、顺序和过程。,1.物理阶段 主要指带电粒子和构成组织细胞的原子之间的相互作用 2.化学阶段 指受损伤的原子和分子与其他细胞成分发生快速化学反应的时期。 特点：清除反应之间的竞争 3.生物阶段 所有继发过程。DNA损伤的修复、早晚反应等。,二、放射生物学的靶学说,细胞杀灭的“靶学说” 细胞的DNA双链中的某一特定区域存在关键位点即存在所谓的靶 靶受到放射损伤后将直接或间接引起细胞死亡 “单击单靶杀灭”：假设单次打击细胞内的单个关键靶点即可引起细胞的死亡（又称为型细胞死亡）-不能修复 “单击多靶杀灭
14、” ：假设细胞内有n个靶, 只有把n个靶全部打中, 细胞才会死亡(又称型细胞死亡-能修复,靶学说,靶学说 单击模型 多击模型 单靶与多靶,三、影响辐射生物效应的主要因素,一、与辐射相关因素 辐射种类、辐射剂量、辐射剂量率、分次照射、照射体积、照射方式,二、与机体相关的因素 种系的放射敏感性、个体发育的放射敏感性、器官组织的放射敏感性、分子层面的放射敏感性,四、放射生物学相关概念 （一）自由基和活性氧,（二）传能线密度和相对生物效能,传能线密度（LET）：是指单位长度径迹上的平均能量转换。,相对生物效能（RBE）：是指射线（以250KV X射线为参照）引起某一生物效应所需剂量与所观察的辐射所引起
15、同一生物效应所需剂量的比值。,氧效应,氧效应：受照射的组织、细胞或生物大分子的辐射效应随其周围介质中氧浓度的升高而增加的现在。 大部分肿瘤在生长过程中存在乏氧,氧增强比,氧增强比(OER):是指在缺氧条件下引起一定放射生物学效应所需辐射的剂量与有氧条件下引起同样生物学效应所需辐射剂量的比值。 OER=缺氧条件下产生一定效应需要的剂量/有氧条件小产生同样效应需要的剂量 因为氧是辐射增敏剂，故OER应大于1,电离辐射与组织中的氧作用不仅可产生对生物大分子有毒性作用的氧自由基，组织细胞内和周围氧环境（或氧张力大小）也能影响辐射作用细胞和分子产生的生物效应。大量研究表明，增加组织细胞内和周围环境的氧浓
16、度可增加组织细胞的辐射敏感性，反之可增加其辐射抗性。,（五）早、晚期正常组织反应,早期正常组织反应：放射引起的正常组织的反应和损伤，一般发生在放疗后数周至数月内（定义为放疗后90天以内），组织的/值较大（6Gy),早、晚期正常组织反应,晚期正常组织反应:辐射诱导的正常组织损伤，在人类通常发生在放疗后数月或数年（一般定义为放疗后90天以后），组织的/值一般较小（5Gy),第二节 临床放射生物学效应,一、正常组织细胞的放射生物学效应,（一）细胞的放射敏感性,细胞周期分为四个时相 G1(DNA合成前期)、S(DNA合成期）、G2(DNA合成后期）、M（分裂期）,二、细胞周期时相及放射敏感性,不同时相细胞放射敏感性变化的主要特征 1.有丝分裂期（M期）细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞。 2.晚S期细胞通常具有较大的放射抗拒性。 3.若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对辐射抗拒，其后 渐渐敏感，G1末期相对更敏感。 4.G2期
