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第一章 核物理基础1

第一节 基本概念1

一、原子结构1

前言1

二、原子、原子核能级2

三、原子、原子核的质量3

四、质量和能量的关系4

五、单位体积（单位质量）物质中的原子数、电子数4

六、基本粒子的种类和物理特性5

一、原子核的稳定性6

第二节 放射性6

二、衰变类型7

三、放射性度量10

四、递次衰变和放射平衡12

五、人工放射性核素13

第二章 电离辐射与物质的相互作用15

第一节 带电粒子与物质的相互作用15

一、带电粒子与物质相互作用的主要方式15

二、总质量阻止本领18

四、射程19

三、质量角散射本领19

五、比电离20

六、传能线密度20

第二节 X(γ)射线与物质的相互作用21

一、光子与物质相互作用系数22

二、光电效应25

三、康普顿效应27

四、电子对效应30

五、光子与物质的其他相互作用过程32

六、各种相互作用的总系数和相对重要性33

七、粒子输运和蒙特卡罗方法36

第三章 电离辐射吸收剂量的测量38

第一节 剂量学中的辐射量及其单位39

一、粒子注量39

二、能量注量39

三、照射量40

四、吸收剂量40

五、比释动能41

六、当量剂量41

七、照射量、吸收剂量、比释动能的关联和区别42

一、电离室的工作机制45

第二节 电离室测量吸收剂量原理45

二、电离室的工作特性48

三、电离室测量吸收剂量的原理52

第三节 电离辐射质的确定54

一、X(γ)射线质的确定55

二、高能电子束射线质的确定59

第四节 吸收剂量的校准63

一、吸收剂量测量用电离室、模体、几何条件的技术要求63

二、中低能X射线吸收剂量校准67

三、高能电离辐射吸收剂量校准71

第五节 平行板电离室79

一、平行板电离室的几何结构和物理特性80

二、平行板电离室校准高能电子束的吸收剂量81

第六节 吸收剂量的其他测量方法86

一、量热法86

二、化学剂量计法87

三、热释光剂量计88

四、胶片剂量仪89

五、半导体剂量仪93

一、镭－226源99

第二节 近距离治疗用放射性同位素源99

第一节 放射源的种类及照射方式99

第四章 放射源和放射治疗机99

二、铯－137源100

三、钴－60源100

四、铱－192源101

五、碘－125源102

六、新型近距离治疗用放射源102

七、近距离治疗用放射源的比较104

八、锶－90同位素β源104

九、锎－252中子源104

一、X射线的产生及其能谱106

第三节 X射线治疗机106

二、X射线质的改进——滤过板的作用107

三、X射线机的一般构造107

第四节 钴－60治疗机108

一、钴－60γ射线的特点108

二、钴－60治疗机的一般结构109

三、钴－60半影111

四、钴－60源更换112

第五节 医用电子加速器113

一、历史回顾113

二、电子感应加速器114

三、电子直线加速器116

四、电子回旋加速器121

第六节 多叶准直器123

一、多叶准直器基本结构和剂量学考虑123

二、多叶准直器的安装位置126

三、多叶准直器叶片的控制127

四、多叶准直器控制文件的生成129

五、多叶准直器的验收和质量保证与质量控制130

六、多叶准直器叶片的设置131

一、概况133

第七节 重粒子治疗133

二、快中子治疗135

三、π介子治疗136

四、质子治疗136

五、放射治疗用重离子144

第五章 X(γ)射线射野剂量学149

第一节 人体模型149

一、组织替代材料149

二、组织替代材料间的转换150

三、模体151

一、照射野及有关名词定义152

四、剂量准确性要求152

第二节 百分深度剂量分布152

二、百分深度剂量153

第三节 组织空气比159

一、组织空气比定义及影响因素159

二、反散因子160

三、组织空气比与百分深度剂量的关系161

四、不同源皮距百分深度剂量的计算——组织空气比法162

五、旋转治疗剂量计算163

六、散射空气比164

二、射野输出因子和模体散射因子165

第四节 组织最大剂量比165

一、原射线和散射线165

三、组织模体比和组织最大剂量比170

四、散射最大剂量比171

第五节 等剂量分布与射野离轴比171

一、等剂量分布171

二、加速器X射线束射线质变化规律174

三、射野离轴比174

二、加速器剂量计算178

一、处方剂量178

第六节 处方剂量计算178

三、钴－60剂量计算179

四、离轴点剂量计算——Day氏法180

第七节 不规则射野182

第八节 楔形照射野187

一、楔形野等剂量分布与楔形角187

二、楔形因子189

三、一楔合成190

四、楔形板临床应用方式及其计算公式192

五、动态楔形野193

一、不对称射野194

第九节 不对称射野和多叶准直器射野处方剂量计算194

二、加速器X射线束原射线剂量的离轴变化195

三、不对称射野处方剂量计算195

四、多叶准直器射野处方剂量计算198

第十节 人体曲面和组织不均匀性的修正205

一、均匀模体和人体之间的差别205

二、人体曲面的校正205

三、不均匀组织对剂量分布影响的校正方法206

四、组织补偿211

一、楔形板补偿213

第十一节 乳腺切线照射剂量计算213

二、靶区剂量给定点的选取214

三、源皮距的影响216

四、腋、锁淋巴结的剂量问题216

五、小结217

第十二节 X(γ)射线全身照射剂量学217

一、基本治疗模式217

二、基本剂量学218

三、患者剂量学222

第一节 治疗电子束的产生229

第六章 高能电子束射野剂量学229

第二节 电子束射野剂量学233

一、中心轴百分深度剂量曲线233

二、电子束的等剂量分布237

三、电子束射野均匀性及半影238

四、电子束的“虚源”及有效源皮距239

五、电子束的输出剂量240

第三节 电子束治疗的计划设计241

一、能量和照射野的选择242

二、电子束的斜入射校正242

三、组织不均匀性校正243

四、电子束的补偿技术248

五、电子束照射野的衔接技术249

六、电子束照射野的挡铅技术250

第四节 电子束旋转照射剂量学255

一、电子束旋转照射的实现方法255

二、电子束旋转照射的剂量学特点257

三、电子束旋转照射的剂量计算与校准261

四、电子束旋转照射计划设计263

第五节 电子束全身皮肤照射268

一、照射技术268

二、剂量学参数271

第六节 术中照射剂量学274

第七章 近距离照射剂量学279

第一节 近距离照射剂量学基本特点279

一、平方反比定律279

二、剂量率效应280

第二节 放射源的校准283

一、放射源强度的表示方法283

二、放射源的校准285

第三节 放射源周围的剂量分布287

一、放射源周围剂量分布的特点287

二、放射源周围剂量分布计算的传统方法288

三、放射源周围剂量分布计算的推荐方法290

第四节 放射源的定位技术293

一、正交技术293

二、立体－平移技术295

三、立体变角技术295

四、放射源定位技术的误差分析295

第五节 腔内照射剂量学296

一、腔内照射的经典方法296

二、腔内照射的ICRU方法298

一、组织间照射的术语和概念303

第六节 组织间照射剂量学303

二、剂量学系统308

第七节 管内照射剂量学314

第八节 近距离照射的剂量优化316

一、相对于施源器的剂量优化317

二、立体定向插植照射的剂量优化321

第八章 治疗计划设计的物理原理和生物学基础328

第一节 计划设计中的临床和生物学因素328

一、临床要求328

二、临床和生物学因素329

二、放射源的合理选择333

第二节 临床剂量学原则及靶区剂量规定333

一、临床剂量学原则333

三、外照射靶区剂量分布的规定337

第三节 照射技术和射野设计原理341

一、体外照射技术的分类341

二、高能电子束和X(γ)射线射野设计原理342

三、相邻野设计351

四、不对称射野361

五、鼻咽癌布野技术362

一、分次放射治疗的生物学基础367

第四节 时间剂量因子367

二、时间剂量因子数学模型375

第五节 肿瘤控制概率和正常组织并发症概率——三维物理剂量分布对生物效应的转换391

一、基本概念392

二、肿瘤控制概率及其影响因素393

三、正常组织并发症概率395

四、无并发症的肿瘤控制概率与最佳靶区剂量403

五、小结404

第九章 治疗计划的设计与执行408

第一节 治疗计划的设计步骤408

一、体模阶段410

二、治疗计划的设计414

三、治疗计划的确认419

四、治疗计划的执行419

第二节 治疗体位及体位固定技术421

一、治疗体位的选择421

二、体位固定技术423

三、体位参考标记425

第三节 模拟定位机和CT模拟机427

一、模拟定位机427

二、模拟定位机的功能429

三、模拟机CT431

四、CT模拟431

五、数字重建的射线影像的算法436

第四节 三维治疗计划系统439

一、计划设计定义439

二、二维和三维计划系统440

三、患者治疗部位解剖数据的获得与输入442

四、图像登记442

五、患者解剖数据的表达445

六、计划设计中使用的工具447

七、物理和剂量学数据的获得与输入455

第五节 射野影像系统456

一、射野图像的对比度456

二、射野照相457

三、光激荧光板影像系统458

四、电子射野影像系统458

五、射野图像登记462

六、临床应用（一）：位置验证463

七、临床应用（二）：剂量验证466

一、射野挡块技术471

第六节 射野挡块及组织补偿471

二、组织补偿技术475

第十章 三维剂量计算模型和治疗方案优化487

第一节 高能X(γ)射线的三维剂量计算模型487

一、射野剂量分布的数学表达487

二、X(γ)射线剂量计算的物理学原理488

三、剂量计算数学模型496

第二节 高能电子束剂量计算模型506

一、经验模型506

二、陈化扩散方程模型507

四、多级散射理论模型509

三、“原射”和散射分量的分别计算509

五、笔形束模型512

六、仍需解决的问题515

第三节 治疗方案优化516

一、治疗方案优化与逆向计划设计516

二、优化设计的数学模型518

三、射野入射方向528

第十一章 调强适形放射治疗538

第一节 适形放射治疗的分类及历史发展538

一、适形放射治疗的目的与定义538

二、高剂量区（治疗区）剂量分布形状的控制方法539

三、适形放射治疗的历史发展541

第二节 适形放射治疗的临床价值544

一、放射治疗在肿瘤治疗中的地位544

二、物理因子（放射源）对放射治疗的贡献545

三、适形放射治疗的临床研究546

四、适形放射治疗的临床价值548

第三节 调强的方式与实现549

一、二维物理补偿器550

二、多叶准直器静态调强550

三、多叶准直器动态调强553

四、断层治疗559

五、电磁扫描调强562

六、二维调强准直器565

七、其他调强方式568

八、调强治疗的验证问题571

九、小结572

第四节 适形放疗对设备的要求575

第五节 X(γ)射线立体定向放射治疗578

一、立体定向放射治疗的历史发展578

二、X(γ)射线立体定向治疗的实现方式579

三、X(γ)射线立体定向治疗系统主要结构580

四、X(γ)射线立体定向治疗剂量学588

五、X(γ)射线立体定向治疗靶点位置精度591

六、X(γ)射线立体定向治疗的质量保证和质量控制595

七、治疗方案优化和立体定向适形放射治疗599

八、展望604

第十二章 放射治疗的质量保证与质量控制612

第一节 执行质量保证的必要性612

第二节 靶区剂量的确定和对剂量准确性的要求613

第三节 放射治疗过程及其对剂量准确性的影响615

一、体外照射治疗机、模拟机和辅助设备618

第四节 物理技术方面质量保证618

二、等中心及指示装置619

三、照射野特性的检查621

四、剂量测量和控制系统625

五、近距离治疗的质量保证630

六、治疗计划系统630

七、体内剂量测量634

一、部门内质量保证组织635

三、一国之内的质量保证问题635

二、部门内质量保证内容635

第五节 质量保证组织及内容635

八、治疗安全635

第十三章 辐射防护638

第一节 辐射来源及其水平638

一、天然本底辐射639

二、人工辐射640

第二节 辐射对人体健康的影响和对其危险性的估计640

第三节 辐射防护的基本原则和标准643

第四节 外照射的防护方法与设计646

一、外照射防护的基本方法646

二、外照射防护的屏蔽设计649

三、屏蔽防护效能的检测657