肿瘤学：肿瘤的放射治疗.ppt

第十一章 肿瘤的放射治疗 概述 　放射治疗是通过电离辐射作用，对良恶性肿瘤和其他一些疾病进行治疗的临床专业学科，主要用于治疗恶性肿瘤，是恶性肿瘤治疗的主要手段之一。称为放射肿瘤学（radiation oncology）。它与外科肿瘤学（手术治疗），内科肿瘤学（化学治疗）组成了恶性肿瘤治疗的主要手段。放射肿瘤学以放射物理学、放射生物学为基础，可单独或与其他治疗方式联合应用，同时也需要其他学科如外科、内科、影像科等专业人员的密切合作。 放射治疗的物理学基础 一、核物理基础 （一）原子结构 原子是构成物体的微小单位，原子核由质子和中子组成，中子和质子统称为核子，它们质量近似相等，但质子带正电荷，中子不带电。 （二）原子、原子核能级 不同壳层的电子有不同的结合能，习惯上规定当电子与原子核相距无穷远时，这种势能为零，故原子核外壳层的电子势能为负，即该电子与原子核的结合能为负值。 当电子获得能量，从低能级跃迁到高能级而使低能级出现空位时，原子处于激发态，处于激发态的原子很不稳定，高能级电子会自发跃迁到低能级空位上而使原子回到基态。而能级能量的差值是以电磁辐射的形式发出，称为特征辐射。 （三）电磁辐射 X射线或γ射线和无线电波、紫外线、红外线一样都是电磁辐射，它们之间的区别仅是频率不同，即能量不同而已。电磁辐射的频率越高，能量越大；波长越小，能量越大。 （四）质能关系 质量和能量都是物质的基本属性。这两个属性是相互联系的，具有一定质量的物体具有相应的能量。当它的质量发生了变化，则其能量也发生变化，反之亦然。 （五）放射性 不稳定核素自发地放出射线，转变为另一种核素，这种现象称为放射性，这个过程称为放射性衰变，这些核素称为放射性核素，放射性核素衰变主要有三种方式：α衰变，β衰变, γ跃迁和内转换。（1）α衰变 α衰变是原子核自发地放射出α粒子（氦的原子核）的转变过程，衰变后质量数减少4，电荷数减少2。 （2）β衰变 β衰变是原子核自发地放射出电子或正电子或俘获一个轨道电子的转变过程。放射出电子的称为β-衰变, 放射出正电子的称为β+衰变, 俘获轨道电子的称为轨道电子俘获。 （3）α和β衰变后的子核很可能处于激发态，会以γ射线形式释放能量跃迁到较低的能态或基态，这种跃迁的过程称γ跃迁。处于激发态的原子核将跃迁的能量直接转移给一个轨道电子而将后者发射出原子，这种现象称为内转换。 二、电离辐射与物质的相互作用 电离辐射与物质的相互作用是电离辐射剂量学的基础。在与物质的相互作用中，带电离子与不带电离子有着显著的差别。 （一）带电离子与物质的相互作用1.带电离子与物质相互作用的主要方式 有一定能量的带电离子入射到靶物质中，与物质原子发生作用，作用的主要方式有⑴与核外电子发生非弹性碰撞发生；⑵与原子核发生非弹性碰撞；⑶与原子核发生弹性碰撞；与原子核发生核反应。 2.射程带电粒子沿入射方向从入射位置到完全停止位置所经过的距离称为射程。 3.比电离带电粒子穿过靶物质时使物质原子电离产生电子—离子对，单位路程上产生的电子—离子对数目称为比电离，它与带电粒子在靶物质中的碰撞阻止本领成正比。4.传能线密度传能线密度是描述辐射品质的物理量。 （二）X(γ)射线与物质的相互作用1.光电效应：一定能量的X(γ)光子与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给对方，X(γ)光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（称为光电子）；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X射线或俄歇电子的形式很快回到基态，这个过程称为光电效应。2.康普顿效应：当X (γ)光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向，电子获得能量而脱离原子，此种作用过程称为康普顿效应。 3.电子对效应：当X(γ)光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对正负电子，此过程称电子对效应。 三、电离辐射吸收剂量的测量 X(γ)射线和高能电子束等电离辐射进入人体组织后，通过和人体组织中的原子相互作用，而传递电离辐射的部分或全部能量。人体组织吸收电离辐射能量后，会发生一系列的物理、化学、生物学变化，最后导致组织的生物学损伤，即生物效应。生物效应的大小正比于组织中吸收的电离辐射的能量。因此，确切地了解组织中所吸收的电离辐射的能量，对评估放射治疗的疗效和它的副作用是极其重要的。单位质量物质吸收电离辐射的平均能量称为吸收剂量，它的精确确定，是进行放射治疗最基本的物理学要素。 目前电离室法是被国际权威性学术组织和国家技术监督部门确定