放射治疗技术第二章.ppt

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1、放射物理学基础放射治疗学基础PhysicalBasisofRadiotherapy掌握内容：放射治疗的临床计量学原则和高能X射线、Co60γ射线、高能电子线的物理特性以及等剂量曲线分布及其影响因素。熟悉内容：核物理基础，电离辐射的相互作用及人体曲面、不均匀组织的修正和辐射防护特点。了解内容：电离辐射的剂量量度、测量及临床处方剂量的计算方法学习目标第一节核物理基础一、原子结构原子由：原子核、核外电子组成原子核由：质子（Proton；P)、中子（Neutron；N）组成质子和中子统称为核子（Nucleon）。质子带一个单位的正电荷，中子不带电荷。

2、核内的质子数称为原子序数，用符号Z表示；核内质子和中子数之和即原子质量数，用A表示。目前通常用AX表示各种核素。z二、原子核能级原子核具有一定的能量。最低能量状态，即“基态”；原子核获能，处于较高的能量状态，为激发态。当处于激发态的原子核回到基态时，以释放γ光子的形式辐射能量，称为轫致辐射。三、放射性核素核素：稳定性核素、不稳定核素(放射性核素）把核外电子数（z）相同，质量数不同（A）。的一类原子，称为一种核素。下面是六种不同的核素123I,125I,127I,131I,99mTc,99Tc放射性核素发生核内结构或能级的变化，同时自发地放出一

3、种或一种以上的射线而转变成另一种核素的过程为“核衰变”。四、核衰变方式衰变是放射性核素的一种属性，衰变必然伴随着放射。5种衰变方式:α衰变、β─衰变、β╋衰变、电子捕获、γ衰变和内转换。衰变过程中可产生3种射线:α射线、β─射线、β╋射线、γ射线。核衰变时放射出α粒子的衰变。AZX--A-4Z-2Y+42He+Q1、α衰变α粒子实质上是He原子核α衰变发生在原子序数大于８２的重元素核素α粒子的速度约为光速的1/10，即２万km/s，2s绕地球１周。在空气中的射程约为３－８cm，在水中或机体内为0.06-0.16mm。因其质量大，射程短，穿透力

4、弱，一张纸即可阻挡但α粒子的电离能力很强。α粒子特性：原子核发射出β粒子或俘获轨道电子的衰变为β衰变。β衰变发射的射线分为β━射线或β+射线2、β衰变β衰变的特性β衰变后核素的原子序数可增加或减少但质量数不变。分β－衰变、β＋衰变和电子俘获三种类型。β粒子的速度为20万km/s。β－粒子实质是负电子；衰变后质量数不变，原子序数加１；其能量分布具有连续能谱，穿透力比a粒子大；电离能量比a粒子弱，能被铝和机体吸收，β－粒子在软组织中的射程为厘米水平。β－粒子的特性β＋粒子实质是正电子；衰变后子核质量数不变，但质子数减１；β＋也为连续能谱；天然核素

5、不发生β＋衰变，只有人工核素才发生。β＋粒子的特性3、电子俘(electroncapture,EC)核衰变时原子核从内层轨道（K）俘获一个电子，使核内一个质子转化为一个中子。它是核内中子数相对不足所致。P+e-n4、γ衰变γ衰变是伴随其它衰变而产生；上述四种衰变形成的子核可能处于激发态核素由激发态向基态或高能态向低能态跃迁时放出γ射线的过程也称为γ跃迁(γtransition)；γ衰变后子核质量数和原子序数均不变，只是能量改变。五、核衰变规律放射性核素是不稳定的，它要自发地发生衰变而变成新元素的核。放射性原子核并不是同时衰变的，对于某一个原子

6、核而言，何时衰变是各自独立没有规律的，但对于某一种原子核的群体而言，它的衰变是有规律的，即原子核数目随时间增长按指数规律减少。第二节电离辐射的作用与测量一、电离辐射与物质的相互作用核射线可分为带电粒子与不带电的γ光子,它们对物质作用的情况有一定差别。（一）带电粒子与物质的相互作用1、带电粒子与核外电子发生非弹性碰撞电离与激发：（ionizationandexcitation）电离：带电粒子→靠近物质→核外电子获能→e-脱离轨道→自由电子；失去e-的原子核带正电荷，变为一个正离子。自由电子还可使其它原子发生电离：次级电离激发：α、β→物质→轨道

7、电子获能→由低能级→高能级，使整个原子处于激发态。激发或电离是带电粒子穿过物质时损失动能的主要方式，此种能量损失称为电离损失。2、带电粒子与原子核发生非弹性碰撞轫致辐射bremsstrahlung高速带电粒子通过物质原子核电场时受到突然阻滞，运动方向发生偏转，部分或全部动能以X射线的形式辐射出来称为轫致辐射；产生几率随带电粒子的能量和物质原子序数增大而增大。穿过物质时损失动能的主要方式，此种方式引起的带电粒子的能量损失称为辐射损失。3、带电粒子与原子核发生弹性碰撞当带电粒子与靶物质原子核库仑场发生相互作用，尽管带电粒子的运动方向和速度发生了变

8、化，但不辐射光子也不激发原子核。（满足动能、动量守恒，也称弹性散射）α粒子的质量较大，径迹基本呈直线，发生散射较少。β粒子轻，运动为曲线，散射明显。4、带电粒子与核