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二章临床放射物理学基础

第一节临床常用放射源、放射治疗机及照射方式

一、放射源的种类及照射方式1.种类①放射性核素衰变

α衰变：α粒子是高速运动的氦原子核

α衰变的一般反应式：

Q代表过程中释放的总能量，又称衰变能，等于母核与生成核的质量差，表现为α粒子的动

能和生成核的动能和。

β衰变：β粒子是正（负）电子

β-衰变的一般反应式：

β+衰变的一般反应式：

和υ分别表示反中微子和中微子；Q表示初始核与生成核、发射粒子的质量差。

γ线的产生：处于激发态的原子核跃迁到基态或者较低能态时所发射的射线就是γ射线，它

是一种短波长的电磁波。

②X线（后述）

③LET射线（后述）

2．照射方式

①外照射（常规治疗）

②腔内或组织间照射（后装治疗）

③内照射（口服、静脉注射）

二、几种常用的放射性同位素源

1.镭-226半衰期1590年，禁用

2.铯-137半衰期33年，淘汰

3.钴-60半衰期5.24年，应用广泛——远距离照射

4.铱-192半衰期74.5天，是近距离治疗的最佳材料

三、X线治疗机1.X线的产生（原理）

2.X线机的分类

★四、钴治疗机

1.优点：

①透射力强，剂量分布比较均匀；

②保护皮肤，最大吸收剂量点在皮下0.5cm处；

③骨与软组织有同等的吸收剂量；

④旁向散射小

⑤经济可靠

2.缺点：

①几何半影大；

②半衰期短；

③防护要求高；

五、医用加速器

(一)分类：电子感应加速器、电子回旋加速器和电子直线加速器

(二）电子直线加速器

1.原理（了解）:微波电场加速电子使之提高能量

2.基本结构：

电子枪、加速器[磁控管（速调管）]、初级准直器、偏转线圈、次级准直器、钨靶（散

射箔）和监测电离室等等。

（了解）*微波源的任务是产生并输出具有一定频率、一定脉冲包络宽度、一定重复频率、

功率为一定大小的超高频振荡，加速器磁空管（速调管）决定它的振荡频率，脉冲调制器决

定它的脉冲宽度和脉冲功率。

*脉冲调制器的任务是输出一系列振荡器所需要的、具有不定期功率、一定重复频率和一定

宽度、波形合适的脉冲电压，它的开关器件是闸流管。

3.临床电子线和X线的形成过程(了解)

（示图）

在加速器中，由电子枪中阴极（一般是钨丝）发射的电子，在电子枪阴阳极间电压的作用

下，初步加速到十几KeV的能量，经过聚束线圈聚束进入加速成管，加速管中有脉冲调制

器发射的微波感应的电磁场，加速管前段为聚束段，也就是由电磁波对注入的电子进行相位

会聚，将电子逐渐密集到电磁波波峰附近一个很小的相位范围内（示图），形成不连续的“电

子注”，在这里电子的速度已接近光速，这时的电子再经过加速管后段的微波进一步加速到

高能，最后经偏转磁场和能量窄缝的选择由出射窗引出，这里引出的电子束为3mm直径的

笔形束，①经过散射箔散射，就是临床用的电子线。②打倒钨靶上，作用后形成的射线就是

临床用X线。

4.X线、电子线的能量

临床用X线：6Mv15Mv18Mv和20Mv

临床用电子X线：6MeV，9MeV，12MeV，16MeV和20MeV

5.加速器治疗头基本构造（书）

包括靶、均整器（X线）、散射箔、一级准直、二级准直和监测电离室。

六、高LET射线1.定义2.特点

掌握高LET射线的物理特点

第二节射线的质与剂量学

一、光子与物质的相互作用

（一）光子与物质作用的四种过程

1.光电效应

hυ=E动+E结；与内层电子作用

2.康普顿效应

相干散射；与外层电子作用

3.电子对效应

与核作用产生正、负电子

4.光致分解效应（核反应）

与核作用使核分解为多个核子（中子）

（二）三种吸收的相对重要性

1.决定因素：射线能量和吸收介质的原子系数

2.组织内各种不同能量的光子吸收方式（表2-2-1）

（三）指数吸收定律

I=I0e-ux

半价层的概念:使射线强度衰减一半所需要的介质的厚度.

二、射线质的概念

1.X线机产生的X线：HVL相同，用加速器电子能量表示

2.加速器产生的X线和电子线：射线能量

3.核素的γ线：穿透能力

4.高LET射线：生物效应

三、临床常用量

1、放射源、射野中心轴、照射野、参考点、校准点、照射量、吸收剂量、SSD、STD和SAD

的概念

2、PDD的定义

3、建成深度、电子平衡及建成区形成的物理原因

①当高能X（γ）射线入射到人体或模体时，在体表或皮下组织中产生