肿瘤放射物理学-胡逸明-超简略学习笔记(详细)
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胡逸民 简介1964年8月毕业于安徽大学物理系1982年至1983年留学英国中国医学科学院肿瘤医院肿瘤研究所研究员、博士生导师、首席放射物理师 国内外学术任职国际:国际科联国际医学物理和工程科学联盟(IUPESM)委员会委员Council Member of IUPESM, ICSU亚太地区医学物理联合会(AFOMP)付主席Vice President of AFOMP国际医学物理组织(IOMP )中国理事China Council Member of IOMP美国AAPM 医学物理杂志(Medical Physics)付主编Associate Editor of Medical Physics国际生物医学工程与计算杂志(Journal of International Biomedical Engineering and Computing )付主编Associate Editor of Journal of International Biomedical Engineering and Computing胡逸民(Y.M.Hu )中国协和医科大学医学科学院肿瘤医院肿瘤研究所研究员博士导师首席放射物理专家中国生物医学工程学会 副理事长中国生物医学工程学会医学物理分会 主任委员国内:中国医学科学院 教授、首席专家 中国科协七大 代表中国生物医学工程学会 付理事长中国生物医学工程学会医学物理学分会 主任委员中国卫生装备协会放射治疗装备技术分会 主任委员北京清华大学加速器工程系医学物理研究所 客座教授中国科技大学外聘 博士生导师中国医学物理学杂志 主编中国生物医学工程学报 常务编委曾任职:中国医学科学院放射治疗科 副主任(1984.4-2002.5) 中华放射肿瘤学会 常委兼秘书 (1986.10--2004.5)中华放射肿瘤学杂志编辑部 主任 (1987.1--2004.12)中华放射肿瘤学会放射物理专业学组 组长 (1986.10—2004.5)中国医学物理学会放射物理专业委员会 主任 (1986.10—2004.5)国际原子能机构(IAEA )专家组成员 (1992.1—2004.12)中国生物医学工程学会 秘书长(2000.1-2008.4)国际科学联合会中国委员会 委员(2004-2008)主办和参加医学物理和生物医学工程的主要学术活动:1990.5.28~5.31主持首届北京国际医学放射物理学术讨论会 (1st BICMRP) 2000.5.26~5.30主持第二届北京国际医学放射物理学术讨论会 (2nd BICMRP) 2003.8.23~8.27主持成都国际医学物理讲习班 肿瘤医院肿瘤研究所肿瘤医院肿瘤研究所2006.9.3~9.7 主持国际医学物理(卫星)学术研讨会暨全国放射肿瘤物理学术年会2007.8.23~8.27 主持第7届亚太地区医学物理学术研讨会暨第13届全国医学物理学术年会1997.6.5~6.7 2008.10~2010.8 组织北京国际放射肿瘤研讨会(ICRO’ 97 Beijing) 主持北京、南京长城国际医学物理学术大会1985. ~ 至今主办多次全国放射治疗和放射物理进展学习班1998.5.11~5.16 主持首届全国适形放射治疗讲习班1988.8 ~ 至今以国际医学物理组织(IOMP)中国理事身份,连续多次参加由国际医学生物工程联合会(IFMBE)和国际医学物理组织(IOMP)分别在美国Santonio、巴西Rio、日本Kyoto、法国Nice、美国Chicago、澳大利亚Sydney、韩国Soul德国MUNICH联合召开的国际医学物理和生物工程学术会议1985.8 ~ 至今多次参加国际医学物理和生物工程学术会议多次参加美国医学物理学家协会(AAPM)学术年会多次参加北美肿瘤放射治疗学(ASTRO)学术年会多次参加欧洲肿瘤放射治疗学(ESTRO)学术年会国际原子能机构(IAEA)专家服务:1993.5.2~5.14乌干达(Uganda)IAEA项目:UGA/6/0071993.5.14~5.21埃塞俄比亚(Ethiopia)IAEA项目:ETH/6/0041995.4.24~4.30加纳(Ghana)IAEA专家巡访1995.7.31~8.14埃塞俄比亚(Ethiopia)IAEA项目:ETH/6/0041996.3.16~3.27苏丹(Sudan)IAEA专家巡访1996.8.15~8.25加纳(Ghana)IAEA专家巡访1998.5.30~6.9约旦(Amman, Jordan)IAEA项目:C7-RAW-6.004-004 1998.5.30~6.9埃及(Cairo, Egypt)IAEA项目:C7-RAF4014-008-198 1999.12.4~12.8伊朗(Karaj & Esfaham, Iran)IAEA项目:C7-RAW6.004-008 2000.6.30~7.14约旦(Amman, Jordan)IAEA项目:C7-RAW6.004-010 2002.4.17~4.21 香港(Hong Kong) IAEA RCA项目:亚太地区放射物理师培训规划(提案) 2003.3.29~4.3 泰国曼谷(Bangkok, Thailand) IAEARCA项目:PCM协调员会议医学物理和医学工程科技成果:1.CREAT XST-SYS X线立体定向治疗(X-刀)系统1997年广东省科技进步二等奖2.CREAT XST-SYS X线立体定向治疗(X-刀)系统1997年广东省医药管理局科技进步一等奖3.CREAT XST-SYS X线立体定向治疗(X-刀)系统1997年广东省经济委员会优秀新产品一等奖4.七点测量法——中心轴百分深度剂量数据收集的简化1990年卫生部科技进步三等奖5.肿瘤放射治疗的剂量计算与校对系统1990年中国医学科学院科技进步一等奖代表性著作:1.肿瘤放射物理学(主编)原子能出版社, 1999.92.肿瘤放射治疗技术(主编)中国协和医科大学北京医科大学联合出版社, 1999.53.以第一作者发表:适形放射治疗——肿瘤放射技术进展、X(γ)线立体定向治疗的物理原理和生物学基础、X(γ)线立体定向治疗的质量保证和质量控制等学术论文共40多篇4. 参与编写的主要著作有:谷铣之等主編:“肿瘤放射治疗学”,第一、二版(1978,1983)刘泰福主编:“现代放射治疗学”,第一版(2001)殷蔚伯等主编:“肿瘤放射治疗学”,第三版(2002)张天泽、徐光炜主编:“肿瘤学”,第一版(1996),第二版(2005)中国医学科学院肿瘤研究所主编:“实用肿瘤学”,第一版(1996)发明与专利:1.00132508.6 X(γ)射线调强治疗装置2.00259662.8 调强多叶准直器3. 99201409.3 立体定向治疗X刀γ刀测量模体主要成就与贡献:癌症是危害人类健康的重大疾病之一,我国每年约有200万人新患癌症。
肿瘤放射治疗技术学第一章绪论1、放射治疗概念及目的概念:是以放射物理学和放射生物学知识为基础,借助于放射线的电离辐射作用进行研究和探讨对恶性肿瘤进行治疗的一项技术。
目的:在给予肿瘤精确治疗的同时,尽可能减少对正常组织的损伤,这样既可以延长患者的生存时间,又可以保证患者的生存质量。
根本目的:(1)、最大限度地消灭肿瘤;(2)、最大限度地保护正常组织和器官地结构和功能:(3)、提高病患地长期生存率和改善生存质量。
2、近距离与远距离照射近距离照射:也称内照射,指放射源密闭后直接置入被治疗的组织内或放入人体的天然间隙内进行照射。
主要照射方式包括腔内照射、组织间照射、伏贴照射和放射性粒子植入治疗。
远距离照射:也叫做体外照射,就是放射源距离人体外一定的距离,集中照射人体某一部分。
根据放射源到治疗照射部位距离的不同,分为。
SSD—要求放射源到患者皮肤表面的距离为100cm。
SAD—要求放射源到患者肿瘤中心的距离为100cm。
其中旋转照射(ROT)为SAD的特例。
3、放射治疗的作用P4—将恶性肿瘤细胞的数目减少到可获得永久局部肿瘤控制的水平,患者可以长期生存。
—缓解症状,提高患者生活质量和一定程度的控制肿瘤。
—提高预防性放射性治疗的局部控制率。
4)、非恶性疾病的放射治疗—非恶性疾病或“良性”疾病可通过射线照射成功治疗。
第二章放射治疗设备1、X线模拟定位机功能结构及与治疗机的区别功能结构:由X线发生装置、成像系统、其他辅助装置构成。
结构上分为固定机座、旋转机架、机头、影像接触装置、治疗床、操作台等构成。
与治疗机的区别:X线模拟定位机可用于二维常规放疗定位2、CT模拟定位机结构及与诊断CT机的区别三大部分:CT扫描机、外置激光定位系统、模拟定位软件与诊断床的区别:扫描床是否为平板床补充:MR模拟定位机与诊断用定位机最大的区别在于扫描线圈3、医用直线加速器结构及功能结构加速系统:电子枪、加速管、微波功率源、微波传输系统、脉冲调制系统、真空系统、恒温水冷系统等束流系统:偏转磁铁、靶、初级准直器、均整器和散射箔、监测电离室、二级准直器等控制系统:运动控制系统、治疗床、其它附属系统等加速管为医用电子直线加速器的核心部分4、Co60半影问题几何半影,可通过减少源的尺寸和延长源到准直器的距离解决。
肿瘤科自学笔记总结一、肿瘤的基本知识就像一座神秘的城堡。
我刚开始自学的时候,完全摸不着头脑。
肿瘤到底是什么呢?简单来说,它就像身体里的叛徒,正常细胞叛变后开始不受控制地疯狂生长。
就好比一个好好的社会秩序,突然出现了一群捣蛋鬼,到处搞破坏。
我和一位同样自学的朋友聊天,他说:“这肿瘤细胞就像野草,在身体这块土地上疯长,挤占正常细胞的生存空间。
”这形容得多贴切啊!二、肿瘤科的诊断方法那可是相当复杂。
有时候感觉就像在黑暗中摸索宝藏一样。
各种检查手段,像X光、CT、磁共振,就如同不同的寻宝工具。
我有次在医院见习,看到医生对着CT片子仔细端详,就像考古学家研究古老的文物。
我就好奇地问医生:“您怎么能从这黑白的片子里看出肿瘤的端倪呢?”医生回答:“这每一个阴影、每一个轮廓,都可能是肿瘤留下的蛛丝马迹,就像侦探从细微之处找线索一样。
”这让我对肿瘤科的诊断肃然起敬。
三、说到肿瘤的治疗,那真是一场艰难的战役。
化疗就像是用炮弹轰炸癌细胞,但同时也会误伤一些正常细胞,这就像在战场上难免会有平民受伤一样。
我曾经照顾过一位正在化疗的病人,他难受得要命,我心里很不是滋味,心想这治疗方法怎么这么残酷呢?可是病人却对我说:“这是在和病魔做最后的搏斗,受点苦算什么,就像战士受伤也要坚守阵地。
”他的话让我深受感动。
四、放疗也是肿瘤科常用的治疗手段。
它就像一把精准的激光剑,瞄准癌细胞进行攻击。
我在学习放疗原理的时候,觉得这简直太神奇了。
有个医生给我打比方:“放疗就像是用一束强光去杀死躲在角落里的老鼠(癌细胞),尽量不破坏周围的家具(正常细胞)。
”不过,放疗也有它的局限性,有时候癌细胞就像狡猾的狐狸,会找到躲避放疗的方法。
五、免疫治疗是肿瘤科的新兴领域,就像给身体的免疫系统注入一支强心剂。
我参加过一个医学讲座,专家说:“免疫治疗就像是唤醒身体里沉睡的卫士(免疫细胞),让它们重新去识别和消灭癌细胞这个敌人。
”这就好比在一个城堡里,原本那些懈怠的守卫,经过激励后又重新振作起来保卫城堡。
将单质看成单个原子,将化合物作质量加权处理后,每克电子数A Ae N M ZN =,电子数密度(单位体积电子数)A e N n ρ= 衰变常数NdtdN =λ,放射性活度te A N A λλ-==0 Bq Ci 10107.31⨯=λ693.021=T()γX 光子和非单质的相互作用可以等效为与一单质的相互作用,这种单质用有效原子序数来表示,mnm ii Z Z ∑=1α,其中m 取3到3.8,()∑=ni ii jj j j M Zw M Z w 1//α光电效应为光子将轨道电子电离留下空位,外层电子退激发出X 射线或将能量传递给更外层电子将其电离(俄歇电子),光电效应的ρμτ与8.3~3Z 成正比,与()3νh 成反比 康普顿效应为光子将一部分能量用于电离轨道电子,自己损失能量后改变运动方向,康普顿效应的ρμc与原子序数无关,随能量增大而减小 电子对效应为光子从原子核旁经过,在库仑场的作用下生成一对正负电子,其ρμp随原子序数增大而迅速增大,随能量增大而增大 |能量从小(keV 200)到大(MeV 5)为光康电 线性衰减系数IdtdI-=μ,质量衰减系数ρμ在空气中,()γX 辐射产生的次级电子所电离出的同一种符号的离子总电荷量dQ 与dm 的比值为照射量X ,单位是库伦每千克,伦琴和它的关系是141058.21--⋅⨯=Kg C R ,照射量不考虑轫致辐射产生的电离吸收剂量为不仅仅考虑空气时,照射量所转化成的能量,物质对辐射的吸收就是辐射产生的次级电子对物质原子的电离和次级电子产生的轫致辐射对物质原子的电离,这过程中有次级电子的动能被物质吸收,吸收剂量不考虑轫致辐射的部分,D 的单位111-⋅=Kg J Gy ,和拉德的关系是Rad Gy 1001=比释动能是吸收剂量加上轫致辐射后总的次级电子的动能被物质吸收的部分,单位也是戈瑞,符号为K在电子平衡的情况下(考察点的体积尺度远大于次级电子的射程,()γX 辐射能量较低,物质成分均匀),比释动能等于吸收剂量,在空气中,且电子平衡,则有eWX D K a a ⋅==,e 为每一离子的电荷,C J eW/97.33= MLC 多叶准直器三种安排叶片的位置为—内交-保护靶周围器官和组织 外交-保证足够剂量 中点交OAR 危及器官,LET 传能线密度,RBE 相对生物效应,OER 氧增加比,m keV μ/10用来区分高低LET 射线,RBE 越高,OER 越小越好,高LET 射线下能达到 SAD 源等中心距SSD 源皮距STD 源瘤距PDD 百分深度剂量(小于kV 400射线参考点取体表) ,矩形野或其它野需要转化成方野TAR 组织空气比反射因子BSF 为最大剂量深度处的TAR FSZ 表示射野面积 SAR 散射空气比 TPR 组织模体比 OUF 射野输出因子 S 准直器散射因子 !SPR 散射模体剂量比 TMR 组织最大剂量比 SMR 散射最大剂量比 能量从低到高的等剂量分布为^楔形板的楔角σ和使用楔形板后等剂量曲线与水平方向的夹角楔形角α不同 OAR 射野离轴比 POAR 原射线离轴比 BF 边界因子切线野照射时治疗乳腺癌体外照射最常用的方法 TBI 为()γX 射线全身照射 BMT 骨髓移植 】PB-SCT 外周血干细胞移植STBI 单次全身照射FTBI 分次全身照射 IP 间质性肺炎高能电子束由于有射程可以有效避免靶区后深度组织的照射,但皮肤剂量相对较高 散射箔或者电磁偏转将电子束展宽,电子限光筒形成射野并且利用散射电子增加电子以弥补射野边缘剂量的不足高能电子束的百分深度剂量分布分为剂量建成区,高剂量坪区,剂量跌落区,X 射线污染区 电子束治疗的计划设计: 能量与射野的选择 、电子束的斜入射修正 组织不均匀性修正 电子束补偿 射野邻接挡铅技术将不规则野改成适合靶区近距离照射分为腔内照射,组织间插植照射,管内照射,表面施源器照射 近距离照射满足平方反比定律系统指治疗体积内获得一适宜的剂量分布,要求必须遵循的一系列放射源分布的规则,如使用放射源的类型,强度,应用的方法和几何设置 :低剂量率照射(LDR )h Gy /2~4.0,高剂量率照射(PDR )h Gy /12腔内照射的斯德哥尔摩系统使用较高强度的放射源分次照射,巴黎系统用低强度放射源连续照射,曼彻斯特系统基于巴黎系统ICRU 法为中国医学科学院肿瘤医院从斯德哥尔摩系统发展来的 MTD 为最小靶剂量 MCD 为平均中心剂量150%的MCD 为高剂量区,90%的MCD 为低剂量区分次照射间隔小于1天,大于等于4小时,为超分割照射;间隔小于4小时,以多次高剂量率照射模拟连续低剂量率照射的方式为脉冲式照射 靶区TV 、 体表SK立体定向插植实现步骤:患者治疗部位影像资料和立体定位参数的获取三维图像重建确定插植方向确定靶剂量剂量优化立体定向插植的实施)剂量优化算法LLS和QPCI靶区覆盖指数为接受的剂量等于或大于处方剂量范围的体积和总靶区体积的分数EI靶外体积指数为接受的剂量等于或大于处方剂量范围的靶外体积与总靶区体积的分数HI靶区剂量均匀性指数指1到1.5倍的剂量的靶区体积占总靶区体积的分数OI超剂量体积指数指2倍治疗增益比为肿瘤控制率和正常组织损伤率之比,治疗比大于1才可能治愈治疗比为正常组织耐受剂量和肿瘤致死剂量之比并行组织并发症概率受照射体积和平均剂量的影响,串行组织的放射并发症主要取决于最大剂量!临床剂量学四原则:肿瘤剂量准确治疗的肿瘤区域内,剂量变化不超过5%照射野的设计要提高治疗区域内的剂量,降低照射区正常组织的受量保护肿瘤周围重要器官肿瘤区GTV临床靶区CTV内靶区ITV计划靶区PTV治疗区TV照射区IV冷热剂量区CTV的下上5%》考虑靶区最大剂量时要求面积至少为2平方厘米靶区平均剂量MTD靶区模剂量为出现频率最多的剂量靶区热点为ITV外大于规定的靶剂量的热剂量区的范围靶剂量(名义剂量)为有效控制肿瘤的致死剂量危及体积是RV体外照射有固定源皮距SSD技术,等中心定角SAD技术,旋转ROT技术正交野中心轴相互垂直但不相交:肿瘤内泛氧细胞的氧化原理类似于消除铁锈晚反应正常组织的修复能力比肿瘤组织的强晚反应组织在整个治疗过程中细胞基本不增殖,肿瘤组织相反分次照射有利于泛氧细胞治疗TCD表示肿瘤控制概率TCP表示95%杀灭概率,用95P肿瘤控制率和正常组织无并发症概率的乘积UTC每个功能单元的损伤是随机的,彼此独立发生的有脊髓,神经,小肠只有足够多的功能单元同时受损,整个组织或器官才可能受损的有肺,肝和肾;常规每周5次,每次200cGy ,共25此,改为每周3次,共21次 TDF 模型下3169.0538.110--⋅=x nd TDF 要保持相等,其中x 为每次治疗的时间间隔,d 为每次剂量,n 为总次数L-Q 模型下若总治疗时间不同()01T T K d Nd BED --⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=βα要保持相等,T 为以天为单位的总治疗时间,N 为总的次数,对于晚反应组织,肿瘤组织和早反应组织,βα,K 和0T 可分别查表,若总的治疗时间相同(周计),则无需考虑细胞增殖,舍去后面减去的式子多程治疗下,如第一周和第二周都是5次,每次250cGy ,第三周休息,第四周又是,第五周休息,第六周5次要求剂量满足和常规每周5次,总共30次,每次200cGy 的治疗一样的效果TDF 模型下作衰减修正()()()()3169.0538.111.0538.111.0538.13169.0538.1105753528250521142501010304220030----⨯⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯=⨯⨯⨯d外照射的TDF 如上计算,近距离照射的TDF 用335.11076.4-⨯⨯=TrTDF ,其中T 为小时计的插植时间,r 为每小时的剂量用L-Q 模型时,考虑总的照射时间是否相等,外照射的BED 如上计算,近距离照射的BED用⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-T e R RT BED Tμβαμμ1121,其中R 为每小时的剂量,T 为小时计的照射时间,其它可查表!REV 医生方向观 BEV 射野方向观DVH 剂量体积直方图 电子射野影像系统EPID 低熔点铅LML笔形束为通过无限小面积的窄电子束治疗方案的优化应该贯穿整个放射治疗的计划设计和执行的过程,包括靶区和重要器官范围的确定,治疗目标的选择和物理方案的设计和实施生物目标函数就是使经过照射后肿瘤的复发概率最低而正常组织或器官的损伤最小,即使P最大UTC;最少抗拒线为从入射的皮肤表面到肿瘤中心的射线路径最小SA模拟退火算法FSA快速模拟退火算法VSGSA步长可变的通用退火算法VFSR超快速模拟退火算法理想的放射治疗技术应该按照肿瘤形状给靶区很高的致死剂量,而靶区周围的正常组织不受到照射,要使治疗区的形状和靶区形状一致,需要从三维方向上进行剂量分布的控制适形放射治疗使高剂量区剂量分布的形状在三维方向上与病变靶区的形状一致对于不同类型和期别的肿瘤,应该由一个最佳的靶区剂量'治疗计划的设计又分为治疗方针的制定和照射野的设计与剂量分布的计算物理技术方面的QA包括治疗机和模拟机的机械和几何参数的检测和调整,加速器剂量监测系统和钴-60计时系统的检测和校对要特别定期留意床面的下垂情况治疗过程中剂量不准确的原因物理剂量的不准确处方剂量测定的不准确照射部位解剖结构的差异治疗机发生故障工作人员操作失误治疗计划系统厂家提供的系统文档和用户培训是QA程序的开始通过阅读文档和接受培训,物理师应该熟练地完成患者的治疗计划设计,指导如何正确输入参数和理解系统的输出,并对系统所采用的计算机硬件和操作系统有初步认识。
临床放射生物学第1章/ 临床放射生物学在放射治疗中的作用:1)为放射治疗提供理论基础;2)治疗策略的实证研究;3)个体化放射治疗方案的研究和设计。
第2章/ 电离辐射对生物体的作用1.电离辐射的时间标尺:物理阶段,电离辐射与非电离辐射的主要区别在于单个能量包的大小,而不是射线所含的总能量;化学阶段,该阶段的重要特点是清除反应之间的竞争;生物阶段,放射线早期反应时由于干细胞的杀灭,引起的干细胞的丢失所致。
2. X射线对哺乳动物细胞DNA的损伤,约三分之二是有氢氧自由基所致。
辐射损伤可以通过防护剂或增敏剂等化学途径来修饰,而直接作用是不能被修饰的。
3. 相对生物效应:以250KV X射线为参照,产生相等生物效应所需的X射线剂量与被测试射线的剂量之比。
4. LET与RBE的关系:在LET为100kev/um (中子能量均值)时,RBE最大,LET继续增高,RBE反而下降,这与高LET射线存在超杀效应有关。
5. 常规射线(低LET射线)时,氧增强比约2.5~3;治疗比=正常组织的耐受量/肿瘤组织致死量。
治疗增益因子(TGF)=肿瘤组织的RBE/正常组织的RBE。
第3章/ 电离辐射的细胞效应1. 辐射诱导的DNA损伤的几种主要形式:单链,双链断裂。
其中双链断裂被认为是电离辐射在染色体上所致的最关键损伤,双链断裂大约是单链断裂的0.04倍,与照射剂量呈线性关系,表明是由电离辐射的单击所致。
2. 增殖性细胞死亡:细胞死亡可发生在照射后的第一次或以后的几次分裂。
是辐射所致细胞死亡的主要形式。
细胞死亡时放射线对细胞的遗传物质和DNA造成不可修复的损伤所致。
3. 凋亡作为辐射所引起的细胞死亡形式,是高度细胞类型依赖性的。
细胞死亡与肿瘤细胞在繁殖完整性的丢失在概念上存在根本意义的不同,放射可治愈性结局的主要依据后者。
4. 鉴别细胞存活的唯一标准是,受照射后细胞是否保留无限增殖的能力,即是否具有再繁殖完整性。
在离体细胞培养实验体系中,细胞群受照射后,一个存活的细胞可以分裂繁殖成一个细胞群体(≥50个细胞),称为克隆,这种具有生成克隆能力的原始存活细胞, 称为克隆源性细胞。
试题题型●选择题:共20小题,每题1.5分,共30分●名词解释:共6小题,每小题5分,共30分(DRR、PDD、PTV、CT模拟、放射性活度)●简答题:共4小题,每小题10分,共40分复习提纲1.原子的结构特点和描述原子结构的参数。
●核外电子运动状态由主量子数n,轨道角动量量子数l,轨道方向量子数m l,和自旋量子数m s决定。
●主量子数n:取值1,2,3….,对应的壳层分别为K,L,M,N,O,P,Q壳层,每个壳层最多可容纳的电子为2n2,例如K层和L层可以容纳的电子数分别为2和8.(主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近,或者说它是决定电子层数的。
n相同的电子为一个电子层,电子近乎在同样的空间范围内运动,故称主量子数。
)●根据泡利不相容原理,在原子中不能有两个电子处于同一状态,也就是说,不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
●对每一个n,轨道角动量量子数l可取值:0,1,2,3,…,n-1, 在一个壳层内,具有相同l量子数的电子构成一个次壳层,l=0,1,2,3,4,5,6依次对应次s, p, d, f, g, h, I●次壳最多可容纳2(2l+1)个电子●在多电子原子中,轨道角动量量子数也是决定电子能量高低的因素。
所以,在多电子原子中,主量子数相同、轨道角动量量子数不同的电子,其能量是不相等的,即在同一电子层中的电子还可分为若干不同的能级(energy level)或称为亚层(subshell),当主量子n相同时,轨道角动量量子数l愈大,能量愈高。
●轨道角动量量子数决定原子轨道的形状。
●轨道方向量子数m l:取值范围-l,-l+1,….l-1,l。
●磁量子数m是描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。
m取值受角量子数取值限制,对于给定的l值,m=0,±1,± 2,…,±l,共2l+1个值。
这些取值意味着在角量子数为l的亚层有2l+1个取向,而每一个取向相当于一条“原子轨道”。
1、处于激发态的原子很不稳定,高能级的电子会自发跃迁到低能级空位上,从而使原子回到基态。
两能级能量的差值一种可能是以电磁辐射的形式发出,这种辐射称为特征辐射2、阿伏加德罗定律:1摩尔任何元素的物质包含有NA(6.022×1023)个原子。
3、原子核的稳定性影响核素稳定的因素如下:中子数与质子数之间的比例关系核子数的奇偶性重核的不稳定性4、原子核的衰变类型,即α衰变、β衰变、γ跃迁和内转换。
5、重带电粒子束的比电离曲线和百分深度剂量曲线尾部均可以看到明显的峰值,此峰值称为布喇格峰6、光电效应总截面3)/(hvZ n∝τσn是原子序数的函数,对低原子序数材料n近似取4,对高原子序数材料n近似取4.87、临床上相同质量厚度的三种组织对X(g)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-60γ射线和2—22 Mv高能X射线,虽然单位质量骨的吸收比肌肉和脂肪的低,但由于骨的密度比肌肉和脂肪都要大,所以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。
8、在7-100MEV能量范围,由于电子对效应变得重要,使得骨的吸收增大。
X射线机和加速器产生的连续能谱X射线可以近似等效为加速电压三分之一的单能光子束。
9、电离室的工作特性电离室的方向性电离室的饱和性电离室的杆效应电离室的复合效应电离室的极化效应环境因素的影响10、用电离室测量吸收剂量分两步:(1)用电离室测量由电离辐射产生的电离电荷;(2)用空气的平均电离能计算并转换成电离辐射沉积的能量,即吸收剂量。
11、布喇格-格雷(Bragg-Gray)空腔理论假定气腔的直径远小于次级电子的最大射程,则以下三个假定成立:1、X射线光子在空腔中所产生的次级电子的电离可忽略;2、气腔的引入并不影响次级电子的注量和能谱分布;3、气腔周围的邻近介质中,X射线的辐射场是均匀的。
放疗物理师在肿瘤放射治疗过程中的重要性分析摘要:随着经济和科技水平的快速发展,放射治疗是恶性肿瘤的常用治疗手段之一,近年来在我国越来越多的医院开展此项工作,从业人员逐年增多。
放射治疗过程又是一个庞大而复杂的工程,包含临床诊断、治疗方案的确定、体位固定、靶区定位、计划设计、计划验证、计划执行和总结等诸多环节,并且成链条状,缺一不可,为保证放射治疗质量,要求有放射治疗医师、放射治疗物理师、放射治疗技师和放射治疗护师等专业人员参与。
现阶段使用的外照射的主流设备为直线加速器,其射线能量强,治疗剂量大,腔内照射的主流设备为后装治疗机,从业人员对于从事此项工作的防护也倍加关注。
个人剂量监测是保障放射工作人员职业健康与安全的主要措施之一,是放射工作人员健康管理工作的重要内容,是从事放射治疗工作人员的放射防护工作中的非常重要的一环,有作者对医院放射工作人员不同工种的个人辐射剂量进行了研究,比较了X线影像诊断、介入放射学、核医学和放射治疗专业等之间的个人辐射剂量,未见对放射治疗相关专业人员的个人剂量进行分组研究报道,本文拟对放射治疗各相关专业组的个人辐射剂量进行研究,现报道如下。
引言免疫治疗自身也存在着诸多问题亟待解决。
例如,因肿瘤组织微环境的复杂性、肿瘤治疗的综合性,仅通过免疫途径进行抗肿瘤治疗所获得的临床效果,往往难以令人满意。
免疫治疗临床适应证尚有待于进一步拓展明确;免疫治疗在极少患者中会产生严重的毒副反应等。
尽管存在诸多问题,但可以肯定的是,放疗的疗效与抗肿瘤免疫治疗密切相关,两者联合应用将有更为广阔的空间。
与此同时,研究者们还应对联合应用的免疫治疗药物、放疗靶区、放疗的剂量分割模式等进行更深入的探索。
为此,这两项研究目前已经入组完成,近期将发布部分研究成果,期待为放疗联合免疫治疗提供新的证据。
1放疗物理师的重要性分析物理放疗是运用物理学原理和方法防治、诊断肿瘤疾病并通过物理干预实现机体保健目的的医学手段。
源皮距SSD:射线源沿射线中心轴到体模表面的距离。
源瘤距STD:射线源沿射线中心轴到肿瘤中心的距离。
源轴距SAD:射线源到机器等中心点的距离。
机器等中心点:机架的旋转中心、准直器的旋转中心及治疗床的旋转中心在空间的交点。
PDD:百分深度剂量:体模内射线中心轴上某一深度d处的吸收剂量Dd与参考深度d0处吸收剂量D0之比的百分数,是描述沿射线中心轴不同深度处相对剂量分布的物理量。
等效方野:如果使用的矩形野火不规则野在其照射野中心轴上的百分深度剂量与某一方形野的百分深度剂量相同时,该方形野叫做所使用的矩形或不规则照射野的等效方野。
MLC:多叶准直器:相邻叶片沿宽度方向平行排列,构成叶片组,两个相对叶片组组合在一起,构成MLC。
Bolus:等效组织填充物:包括石蜡、聚乙烯、薄膜塑料水袋、凡士林、纱布及其他组织等效材料。
在皮肤表面及组织欠缺的位置填入组织等效物,达到改善剂量分布的效果。
剂量建成效应:百分深度剂量在体模内存在吸收剂量最大值,这种现象称为剂量建成效应。
GTV:肿瘤区:是可以明显触诊或可以肉眼分辨和断定的恶性病变位置和范围。
CTV:临床靶区:包括了可以断定的GTV和(或)显微镜下可见的亚临床恶性病变的组织体积,是必须去除的病变。
ITV:内靶区:包括CTV加上一个内边界范围构成的体积。
PTV:计划靶区:是一个几何概念:包括ITV边界(ICRU62号报告)、附加的摆位不确定度边界、机器的容许误差范围和治疗中的变化。
确定性效应:是指受照剂量超过一定阈值后必然发生的辐射效应。
随机效应:发生概率与受照射的剂量成正比,但其严重程度与剂量无关。
主要表现为有法远期效应,包括恶性肿瘤和遗传效应。
TD5/5:表示在标准治疗条件下治疗的肿瘤患者,在5年之后因放射线造成严重损伤的患者不超过5%。
TD50/5:表示在标准治疗条件下治疗的肿瘤患者,在5年之后因放射线造成严重损伤的患者不超过50%。
4Rs:是指,细胞放射损伤的修复;周期内细胞的再分布;氧效应及乏氧细胞的再氧合以及再群体化。
放射肿瘤学学习笔记放射线治疗肿瘤的机制是通过放射线使细胞色素P450及细胞微粒体混合功能氧化酶代谢产生自由基,诱发细胞膜的基质过氧化连锁反应进一步生成大量的自由基,与大分子物质DNA、RNA及蛋白质铰链,破坏细胞的结构与功能从而杀灭肿瘤细胞。
杀灭肿瘤的基本目标是:提高放射治疗的增益比,及将放射线剂量最大限度集中到肿瘤组织区内杀灭肿瘤细胞而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的照射。
要使治疗区的形状与靶区一致,必须从三维方向上进行剂量分布的控制。
在计算机上对每层影像信息进行GTV/CTV/PTV/OR勾画,以此重组患者身体组织靶区与危险器官的三维影像,此过程称为虚拟透视对虚拟透视得到的三维影像进行照射野设计,此过程称之为虚拟模拟。
密集肿瘤区(GTV):通过临床检查或影像检查可发现可测量的肿瘤范围,包括原发肿瘤及转移灶。
临床靶区(CTV):包括GTV和亚临床病灶,对于T07患者只有亚临床病灶。
它的确定除了考虑原发灶周围的亚临床病灶外,还要根据肿瘤的生物学行为,如肿瘤可能沿临近血管、神经浸润向区域淋巴结转移的特点考虑肿瘤可能侵犯和转移的范围。
计划靶区(PTV):考虑到治疗过程中的移动、摄野误差及摆尾误差而提出的一个静态几何概念,包括临床靶区和考虑到上述因素而在临床靶区周围扩大的范围。
定义为:使治疗过程中尽管有上述因素影像照射的精确性但临床靶区始终处在治疗区域内。
危险器官(OR):放疗医师定义的临近靶区的放射敏感器官。
如脊髓、胃、十二指肠、肝脏本身等三维适型放疗实施的两个前提:1、体位的精确重复。
2.要使一些靶区和危及器官相邻,甚至包卷的情况,单纯外形的相适,不能使高剂量分布与靶区一致而又避开危及器官.此时要求每个射野内的剂量能按一定的要求进行调整,即每个射野内各点的剂量相对强度能按要求作调整,或者说,对射野内不同部份施以不同的剂量权重,即进行调强.才能达到高剂量与靶区适形而又保护了危及器官适形放射治疗:目的和意义:使高剂量分布区的形状在三维方向上与靶区(PTV)的形状一致的一种放疗新技术,称之为三维适形放疗(3DCRT)调强是适形的改进,调强是进一步的适形,是广义的适形.。
肿瘤放射物理学-胡逸明-超简略学习笔记(详细)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN将单质看成单个原子,将化合物作质量加权处理后,每克电子数A Ae N M Z N =,电子数密度(单位体积电子数)A e N n ρ=衰变常数NdtdN =λ,放射性活度t e A N A λλ-==0 Bq Ci 10107.31⨯=λ693.021=T ()γX 光子和非单质的相互作用可以等效为与一单质的相互作用,这种单质用有效原子序数来表示,m n m i iZ Z ∑=1α,其中m 取3到3.8,()∑=n i i ij j j j M Z w M Z w 1//α光电效应为光子将轨道电子电离留下空位,外层电子退激发出X 射线或将能量传递给更外层电子将其电离(俄歇电子),光电效应的ρμτ与8.3~3Z 成正比,与()3νh 成反比康普顿效应为光子将一部分能量用于电离轨道电子,自己损失能量后改变运动方向,康普顿效应的ρμc 与原子序数无关,随能量增大而减小 电子对效应为光子从原子核旁经过,在库仑场的作用下生成一对正负电子,其ρμp 随原子序数增大而迅速增大,随能量增大而增大 能量从小(keV 200)到大(MeV 5)为光康电线性衰减系数IdtdI -=μ,质量衰减系数ρμ 在空气中,()γX 辐射产生的次级电子所电离出的同一种符号的离子总电荷量dQ 与dm 的比值为照射量X ,单位是库伦每千克,伦琴和它的关系是141058.21--⋅⨯=Kg C R ,照射量不考虑轫致辐射产生的电离吸收剂量为不仅仅考虑空气时,照射量所转化成的能量,物质对辐射的吸收就是辐射产生的次级电子对物质原子的电离和次级电子产生的轫致辐射对物质原子的电离,这过程中有次级电子的动能被物质吸收,吸收剂量不考虑轫致辐射的部分,D 的单位111-⋅=Kg J Gy ,和拉德的关系是Rad Gy 1001=比释动能是吸收剂量加上轫致辐射后总的次级电子的动能被物质吸收的部分,单位也是戈瑞,符号为K在电子平衡的情况下(考察点的体积尺度远大于次级电子的射程,()γX 辐射能量较低,物质成分均匀),比释动能等于吸收剂量,在空气中,且电子平衡,则有e W X D K a a ⋅==,e 为每一离子的电荷,C J eW /97.33= MLC 多叶准直器三种安排叶片的位置为内交-保护靶周围器官和组织外交-保证足够剂量中点交OAR危及器官,LET传能线密度,RBE相对生物效应,OER氧增加比,keVμ/10用来区分高低LET射线,RBE越高,OER越小越好,高LET射线m下能达到SAD源等中心距SSD源皮距STD源瘤距PDD百分深度剂量(小于kV400射线参考点取体表)矩形野或其它野需要转化成方野TAR组织空气比反射因子BSF为最大剂量深度处的TARFSZ表示射野面积SAR散射空气比TPR组织模体比OUF射野输出因子S准直器散射因子SPR散射模体剂量比TMR组织最大剂量比SMR散射最大剂量比能量从低到高的等剂量分布为OAR射野离轴比POAR原射线离轴比BF边界因子切线野照射时治疗乳腺癌体外照射最常用的方法X射线全身照射TBI为()γBMT骨髓移植PB-SCT外周血干细胞移植STBI单次全身照射FTBI分次全身照射IP间质性肺炎高能电子束由于有射程可以有效避免靶区后深度组织的照射,但皮肤剂量相对较高散射箔或者电磁偏转将电子束展宽,电子限光筒形成射野并且利用散射电子增加电子以弥补射野边缘剂量的不足高能电子束的百分深度剂量分布分为剂量建成区,高剂量坪区,剂量跌落区,X射线污染区电子束治疗的计划设计:能量与射野的选择电子束的斜入射修正组织不均匀性修正电子束补偿射野邻接挡铅技术将不规则野改成适合靶区近距离照射分为腔内照射,组织间插植照射,管内照射,表面施源器照射 近距离照射满足平方反比定律系统指治疗体积内获得一适宜的剂量分布,要求必须遵循的一系列放射源分布的规则,如使用放射源的类型,强度,应用的方法和几何设置低剂量率照射(LDR )h Gy /2~4.0,高剂量率照射(PDR )h Gy /12腔内照射的斯德哥尔摩系统使用较高强度的放射源分次照射,巴黎系统用低强度放射源连续照射,曼彻斯特系统基于巴黎系统ICRU 法为中国医学科学院肿瘤医院从斯德哥尔摩系统发展来的MTD 为最小靶剂量MCD 为平均中心剂量150%的MCD 为高剂量区,90%的MCD 为低剂量区分次照射间隔小于1天,大于等于4小时,为超分割照射;间隔小于4小时,以多次高剂量率照射模拟连续低剂量率照射的方式为脉冲式照射靶区TV体表SK立体定向插植实现步骤:患者治疗部位影像资料和立体定位参数的获取三维图像重建确定插植方向确定靶剂量剂量优化立体定向插植的实施剂量优化算法LLS 和QPCI 靶区覆盖指数为接受的剂量等于或大于处方剂量范围的体积和总靶区体积的分数EI 靶外体积指数为接受的剂量等于或大于处方剂量范围的靶外体积与总靶区体积的分数HI 靶区剂量均匀性指数指1到1.5倍的剂量的靶区体积占总靶区体积的分数 OI 超剂量体积指数指2倍治疗增益比为肿瘤控制率和正常组织损伤率之比,治疗比大于1才可能治愈 治疗比为正常组织耐受剂量和肿瘤致死剂量之比并行组织并发症概率受照射体积和平均剂量的影响,串行组织的放射并发症主要取决于最大剂量临床剂量学四原则:肿瘤剂量准确治疗的肿瘤区域内,剂量变化不超过5%照射野的设计要提高治疗区域内的剂量,降低照射区正常组织的受量 保护肿瘤周围重要器官肿瘤区GTV 临床靶区CTV 内靶区ITV计划靶区PTV 治疗区TV 照射区IV冷热剂量区CTV 的下上5%考虑靶区最大剂量时要求面积至少为2平方厘米靶区平均剂量MTD靶区模剂量为出现频率最多的剂量靶区热点为ITV 外大于规定的靶剂量的热剂量区的范围靶剂量(名义剂量)为有效控制肿瘤的致死剂量危及体积是RV体外照射有固定源皮距SSD 技术,等中心定角SAD 技术,旋转ROT 技术 正交野中心轴相互垂直但不相交肿瘤内泛氧细胞的氧化原理类似于消除铁锈晚反应正常组织的修复能力比肿瘤组织的强晚反应组织在整个治疗过程中细胞基本不增殖,肿瘤组织相反分次照射有利于泛氧细胞治疗肿瘤控制概率TCP 表示95%杀灭概率,用95TCD 表示肿瘤控制率和正常组织无并发症概率的乘积UTC P每个功能单元的损伤是随机的,彼此独立发生的有脊髓,神经,小肠只有足够多的功能单元同时受损,整个组织或器官才可能受损的有肺,肝和肾 常规每周5次,每次200cGy ,共25此,改为每周3次,共21次TDF 模型下3169.0538.110--⋅=x nd TDF 要保持相等,其中x 为每次治疗的时间间隔,d 为每次剂量,n 为总次数L-Q 模型下若总治疗时间不同()01T T K d Nd BED --⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=βα要保持相等,T 为以天为单位的总治疗时间,N 为总的次数,对于晚反应组织,肿瘤组织和早反应组织,βα,K 和0T 可分别查表,若总的治疗时间相同(周计),则无需考虑细胞增殖,舍去后面减去的式子多程治疗下,如第一周和第二周都是5次,每次250cGy ,第三周休息,第四周又是,第五周休息,第六周5次要求剂量满足和常规每周5次,总共30次,每次200cGy 的治疗一样的效果TDF 模型下作衰减修正()()()()3169.0538.111.0538.111.0538.13169.0538.1105753528250521142501010304220030----⨯⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯=⨯⨯⨯d 外照射的TDF 如上计算,近距离照射的TDF 用335.11076.4-⨯⨯=Tr TDF ,其中T 为小时计的插植时间,r 为每小时的剂量用L-Q 模型时,考虑总的照射时间是否相等,外照射的BED 如上计算,近距离照射的BED 用⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-T e R RT BED T μβαμμ1121,其中R 为每小时的剂量,T 为小时计的照射时间,其它可查表REV 医生方向观BEV射野方向观DVH剂量体积直方图电子射野影像系统EPID低熔点铅LML笔形束为通过无限小面积的窄电子束治疗方案的优化应该贯穿整个放射治疗的计划设计和执行的过程,包括靶区和重要器官范围的确定,治疗目标的选择和物理方案的设计和实施生物目标函数就是使经过照射后肿瘤的复发概率最低而正常组织或器官的损伤最小,即使P最大UTC最少抗拒线为从入射的皮肤表面到肿瘤中心的射线路径最小SA模拟退火算法FSA快速模拟退火算法VSGSA步长可变的通用退火算法VFSR超快速模拟退火算法理想的放射治疗技术应该按照肿瘤形状给靶区很高的致死剂量,而靶区周围的正常组织不受到照射,要使治疗区的形状和靶区形状一致,需要从三维方向上进行剂量分布的控制适形放射治疗使高剂量区剂量分布的形状在三维方向上与病变靶区的形状一致对于不同类型和期别的肿瘤,应该由一个最佳的靶区剂量治疗计划的设计又分为治疗方针的制定和照射野的设计与剂量分布的计算物理技术方面的QA包括治疗机和模拟机的机械和几何参数的检测和调整,加速器剂量监测系统和钴-60计时系统的检测和校对要特别定期留意床面的下垂情况治疗过程中剂量不准确的原因物理剂量的不准确处方剂量测定的不准确照射部位解剖结构的差异治疗机发生故障工作人员操作失误治疗计划系统厂家提供的系统文档和用户培训是QA程序的开始通过阅读文档和接受培训,物理师应该熟练地完成患者的治疗计划设计,指导如何正确输入参数和理解系统的输出,并对系统所采用的计算机硬件和操作系统有初步认识。
理解系统所采用的物理模型,指导如何正确输入治疗机的测量数据,能够完成系统的日常维护及处理简单的故障系统规格是系统购买合同中的一项技术文件计划系统安装之后验收分为系统硬件,系统软件和计划软件三步确认系统规格中所要求的功能均已安装之后的算法验证极其重要确定性效应即非随机性效应,指较大剂量照射全部组织或局部组织,杀死相当数量的细胞,使得组织或器官中产生临床课检查出的组织变化或严重功能性损伤。
确定性效应是一种有阀值的效应。
辐射距离防护的基本原理是平方反比定律,屏蔽是外照射防护的主要方法工作负荷W指规定工作时间内在特定位置处产生的辐射总剂量使用因子U指原射线或散、漏射线射向防护计算点方向的剂量负荷比或照射时间比居住因子T指各类人员停留相关区域的时间与治疗机总出射束时间的比例距离因子d以米为单位,防护计算点或防护区域代表点距放射源的直线距离主屏蔽墙用来防护原射线,次屏蔽墙用来防护散射线和漏射线当医用加速器的X射线能量高于MV10以上时,高能X光子会与治疗头中多种高原子序数的材料,如铅,钨等发生光核反应而产生中子辐射治疗门一般不用混凝土,用铁,铅类高原子序数的材料,此时必须用含硼的聚乙烯材料,首先将中子慢化,然后将其热中子和中能热中子俘获,再用铅,铁将俘获过程中产生的γ射线吸收防护检测包括治疗机头和治疗准直器的漏射,治疗室外的X射线剂量,治疗室外的中子剂量。