第二章臨床放射物理學基礎學習目標1、放射治療技術涉及的基本物理概念和常識。2、臨床放射治療中所用的各種射線的物理特性。3、分析放射線及電子線的劑量、闡述相關因素。4、對人體曲面和不均勻組織的修正方法及臨床處方劑量的計算方式等精心系統(tǒng)歸納。以上是必須掌握的最基本知識第一節(jié)常用放射線的物理特性一、高能X射線的物理特性X射線的物理特性：穿透作用、電離作用、熒光作用、熱作用和干涉、衍射、反射、折射。1、穿透作用：因波長短，能量大，照射到物質(zhì)時僅一部分被物質(zhì)吸收，大部分經(jīng)原子間隙而透過表現(xiàn)出很強的穿透能力。X線穿透能力相關因素：X線光子的能量（波長越短，能量越大，穿透力越強）、物質(zhì)密度（密度大，對X射線的吸收多，透過少，反之則然）2、電離作用概念：物質(zhì)受X射線照射時核外電子脫離原子軌道，這種作用叫電離作用。光電效應和散射過程中，光電子和反沖電子脫離其原子的過程稱為一次電離，當他們在行進中又和其他原子碰撞使被碰原子逸出電子，次過程稱為第二次電離。固體和液體電離后的正負離子很快復合不易收集；氣體電離后的電離電荷容易收集，從而可以測定X射線的照射量，因此氣體電離后可以導電、可以發(fā)生化學反應、在有機體內(nèi)可以發(fā)生各種生物效應。電離作用是X射線損傷和治療的物理基礎。3、熒光作用：當X射線照射到某些化合物時由于電離或者激發(fā)使原子處于激發(fā)狀態(tài)，在原子回到基態(tài)的過程中，由于價電子的能級躍遷而輻射出可見光或紫外線，這就是熒光。這種熒光作用是X線透視的基礎。二、60鈷γ射線的物理特性60鈷是一種人工放射性核素，是由無放射性的金屬59鈷在原子核反應堆中經(jīng)過熱中子照射轟擊而生成的不穩(wěn)定的放射性核素。60鈷具有以下特點：1、穿透力強高能射線劑量隨深度的變化比低能X射線慢，有較高的百分深度劑量，所以在治療時劑量分布也比較均勻。2、保護皮膚

60鈷γ射線的最大能量吸收發(fā)生在皮膚下0.5cm深度處，皮膚劑量相對較小。3、骨和軟組織具有同等吸收低能X射線中是光電吸收為主，骨中每倫琴劑量吸收要比軟組織大得多；60鈷γ射線是以康普頓吸收為主要優(yōu)勢，每倫琴劑量吸收在每克骨與軟組織中近似相同，因此保證了當射線通過正常骨組織時，不至于引起骨的損傷；另一方面因骨和軟組織吸收能力相同，在一些組織交界面處等劑量曲線形狀變化較小，治療劑量比較精確。4、旁向散射?。?0鈷γ射線的次級射線主要向前散射，旁向散射比普通X射線小，劑量下降快，保護了邊緣正常組織及減低了全身積分劑量。5、經(jīng)濟、可靠、結構簡單、維護方便。三、高能電子線的物理特性1、高能電子線最重要的劑量學特性：具有有限的射程，有效地避免對靶區(qū)后深部組織的照射。2、高能電子線易于散射，皮膚劑量相對較高。3、高能電子線源皮距增加，輸出劑量不準確地計算。所以高能電子線主要用于治療表淺或者偏心腫瘤和浸潤的淋巴結。四、質(zhì)子射線的物理特性質(zhì)子為帶電粒子，質(zhì)子與人體組織的相互作用過程中，其能量的沉積絕大部分是與電子和原子核碰撞產(chǎn)生韌致輻射后通過電離過程實現(xiàn)的。質(zhì)子主要是通過與原子核外軌道電子的碰撞損失能量，因質(zhì)子質(zhì)量是電子質(zhì)量的1835倍，故質(zhì)子碰撞后基本不改變方向。質(zhì)子在行進中轉(zhuǎn)移給組織的能量反比于質(zhì)子運動速度的平方，接近射程末端，能量損失最多，在組織中的百分深度劑量曲線是典型的布拉格峰型，如果將病變精確的置于峰值位置，病變組織治療就能取得很高的治療增益比。靶區(qū)前劑量很低，靶區(qū)后劑量為零，這就是質(zhì)子區(qū)別于高能X（γ）射線用于放射治療的最獨特優(yōu)點。五、中子射線的物理特性放療用的快中子射線要求其能量至少在14MeV以上，這樣的快中子線束在水中的百分深度劑量曲線和60鈷γ射線近似相同，同