后装治疗机资料

第一章绪论...............................................................................................................................3第一节近距离后装治疗在放射治疗中的地位...............................................................3第二节近距离后装治疗技术...........................................................................................5第三节近距离后装治疗的现状及新技术.....................................................................6第二章放射性粒子在近距离后装治疗肿瘤的物理学基础.................................................12第一节放射性核素的衰变种类和衰变规律...................................................................12第二节近距离后装治疗使用的放射源.........................................................................14第三节近距离后装治疗涉及的物理量及单位.........................................................16第三章后装治疗机简介.......................................................................................................23第一节后装治疗机的历史演变...................................................................................23第二节近距离后装治疗机的种类...............................................................................23第四章机械系统.....................................................................................................................29第一节送丝组件.............................................................................................................30第二节储源罐.................................................................................................................34第三节分度头.................................................................................................................35第四节升降组件.............................................................................................................36第五章电气系统.....................................................................................................................37第一节运动控制系统.....................................................................................................37第二节典型电路分析.....................................................................................................49第三节通信回路.............................................................................................................54第六章中子近距离后装治疗机...........................................................................................55第一节中子后装治疗机的放射源252Cf(锎)...............................................................55第二节中子对癌细胞杀灭的理论...............................................................................55第三节中子治疗从外放疗至近距离后治疗的历史和现状.........................................56第四节中子治疗与常规射线性能比较.......................................................................58第七章近距离后装治疗的质量保证和质量控制体系.........................................................64第一节后装治疗机的质量保证和质量控制措施.........................................................64第二节治疗 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 系统的质量保证和质量控制措施.....................................................66第三节临床施治的质量保证和质量控制措施...............................................................67第八章辐射防护及治疗室规划设计.....................................................................................71第一节辐射防护基础知识.............................................................................................71第三节个人防护的基本 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 与剂量限值.....................................................................75第四节后装治疗机的土建防护设计.............................................................................75第五节筹建后装治疗系统的步骤.................................................................................79第九章后装治疗机的保养、维修和应急处理.....................................................................85第一节机器的保养和故障诊断、维修.........................................................................85第二节常见机器故障表现、引起因素和处理方法.....................................................94第三节高剂量率后装治疗机在临床中的紧急处理...................................................95第一章绪论第一节近距离后装治疗在放射治疗中的地位一、近距离后装治疗是放射治疗中的重要组成部分“近距离治疗”的名词来源于希腊字branchy，是“近”的意思，它与希腊字tele“远”是相对的。远距离治疗是指外照射，即通过人体体表的照射，照射用的设备有钴-60远距离治疗机、医用电子直线加速器等。而近距离治疗指腔内治疗、管内治疗、组织间、手术中插植治疗、模治疗等，照射用的设备有后装治疗机、粒子植入等。近距离后装治疗是近距离治疗发展演变的结果。自1898年居里夫人发现了镭之后，在1903年Strebel就曾在报告中使用后装式的雏形，那时只是为了临床上的方便，而不具有近代后装治疗的概念。到了1960年美国Henschke首先设计了后装法腔内近距离放射治疗的器械。从此以后这种手动操作或机械传动的机械大大减少或防止了医护人员在放射治疗中的职业性放射，随着影像技术、电子计算机的不断发展，医务水平、剂量测量准确度的明显提高，由计算机控制的遥控和治疗计划系统可使靶区剂量分布更理想，疗效更显著。从而使后装治疗广泛应用到腔内、管内、组织间、术中置管等范围，大大开拓了后装治疗的范围。配合外照射，后装治疗明显的提高了病人的生存率和推迟复发的时间。因此，近距离后装治疗在放射治疗中占居了不可替代的地位。二、近距离后装治疗的质量保证和质量控制近距离后装治疗的物理、放射生物、剂量分布，均与远距离照射有不同的特点。自1905年进行第一例镭针插植到20世纪30年代平面插植等建立了镭针插植剂量 计算方法 煤矿单位产值综合能耗的计算方法营养成分理论值计算方法电缆末端电压降计算方法初中24点计算方法与技巧答案24点计算方法与技巧下载 ，到立体组织插植剂量计算方法使组织的插植成为有效的治疗方法之一。目前，虽然外照射发展至立体定向、适行调强放射这样的阶段，但由于近距离治疗的特殊性使它仍是临床上应用的必不可少的手段。自20世纪60年代以后，ChesssaguePierquin等发展了巴黎系统，对各种线源的平面组成立体照射剂量计算的简化和近似化之后，使掌握近距离剂量成为更容易的事情，从而促进了近距离放疗更广泛的使用。20世纪80年代之后，现代近距离技术以高剂量率、高准确性、短时高效的后装取代了传统近距离治疗，使之更安全、可靠、准确、简便，防护更好。在常见的九大肿瘤中，宫颈癌、鼻咽癌、食道癌、支气管肺癌等的残余病灶及发生气管内肿瘤阻塞，在梗阻部位进行近距离后装治疗，为临床治疗提供了新方法。由于CT软件的完善，程序设计的先进，因而使后装技术不断革新，使治疗计划更趋完善，QA、QC更有保证。它保护了医护人员不受或少受照射，而且让医生更多时间去合理安排和检查放射源的布局（通过X光摄片做校正和和核对），鉴别是否符合QA要求，使QC更有依据、更容易实现。但近距离放射强度梯度下降快，腔内后置等方法与体位及施源器位置关系密切。预定剂量与实测剂量吻合在原定位置问题上还不稳定，差异仍较大。因此，QA、QC仍有进一步改进的余地。如何使QA准确、重复性好、测量容易、误差降至最低，仍有许多工作要做。三、近距离后装治疗的放射生物特点近距离后装为0.4~2Gy/h剂量率为低剂量率，2~12Gy/h为中剂量率，超过12Gy/h成为高剂量率。长期以来采用后装治疗机治疗宫颈癌、舌癌、阴道癌、皮肤癌等取得了很好疗效。有人认为低剂量率在一定范围内存在一个生物学的等效效应平台区。然而，它减少了医护人员工作量，缩短了病人的治疗时间，方便病人，减少痛苦，受到患者的欢迎。高剂量率后期反应的问题应引起重视，采用增加分割次数、减少每次剂量的方法，类似于体外照射常规分割方法来消除远期副作用，也是近来行之有效的方法，它与体外放射常规分割有类似之处，相反，次数减少，每次剂量增大则近期、远期反应重。1.近距离后装治疗放射物理概念：与外照射互为相同，原理一致，基本物理生物效应相同，但在某些范畴上也有差异。例如，靶区：应包括接受特定吸收剂量和剂量时间模式照射的组织区域。根治 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 要包括可见病灶和不可见的亚临床区，如果有合并外照射还应给出内照射靶区的体积——剂量率和直方图。2.治疗区：由于近距离射源周围剂量梯度变化大，故采用肿瘤位置剂量等值面、绝对吸收剂量（率）值来表示，而不采用百分相对剂量（率）来定义。3.照射区：要比治疗区范围广，它接受的照射剂量用于评估组织耐受程度及方案的优劣。其他的如参考体积则要考虑包含的敏感器官受量及其耐受程度均为近距离物理设计、剂量处方必须参考的数据。4.吸收分布特点：外照射治疗计划要求把靶区内剂量变化维持在±10%以内，精度误差控制在≤5%。但进距离照射则不同，施源器的表面剂量最高，离源越远剂量将迅速减少，是在不均匀剂量率模式下的照射。由于内外合照时，其射线的生物效应与剂量率、治疗分次及分次剂量等参数密切相关，故显示其内外合照时应采用线性二次方程L-Q公式换算成等效生物剂量（EBD）表示，用叠成物理剂量方式处理没有意义。四、近距离后装治疗在临床和综合治疗中的应用外照射治疗以往取得了很好的效果，使肿瘤放疗的总5年生存率达50%，但是由于肿瘤的生长、病理、生物学特点决定了肿瘤的敏感、不敏感，转移的方式和快慢。对远处转移使用化疗、手术、外照射手段疗效很差，多采用对症姑息疗法。而另一类造成失败的多为治疗后局部未控、失控、复发，尤其原发灶失控再用外照射疗效很差，因此对局部失控、复发，必须采用后装治疗办法。它可以使局部梗阻消退较快，症状缓解，但操作使危险性较大，并发症较多。目前这一类病人多采用多种治疗手段并用，如后装、插植介入、全身高强度化疗、局部后装快速高剂量放射等办法，取得了缓解症状的效果。因此应用时要根据实际病情，选用疗效好、危险性小的治疗方式，但首选仍是近距离放射治疗。后装治疗在临床上应用较多为鼻咽癌、鼻腔癌、宫颈癌、宫体癌、副鼻窦癌、应用于外照射高剂量后残余病灶或手术、外照射后局部复发病例，鼻咽癌外照射后约有13%复发、残余、头颈部高分化鳞癌根治量后40%~60%复发也需采用后装宫颈癌在治疗中即把腔内治疗作为提高5年生存率的必要条件，其原发灶后装加体外四野照射使5年生存率达到了72%，而单纯外照射仅为60%左右肛门直肠癌也有类似适应症，后装治疗后病人近期疗效可达80%期望值。软组织肉瘤Ⅲ期术后预置管作后装治疗能提高局部控制和生存率。五、近距离后装治疗展望近距离后装治疗作为放射治疗的一个重要组成部分，也在不断更新发展。随着21世纪的到来，放射治疗已进入了一个崭新的时代，在20世纪末期发展起来的三维立体放射，正在逐渐取代传统常规放疗的部分领域，建立在现代放射生物学基础上的理论和实践正在推动着它的发展。近年来，已有不少利用三维立体适形照射，对局部复发残留病灶照射。应用于鼻咽癌的病例近期报告也已出现，从临床上看到其CR+PR控制率似乎不比后装逊色，但长期的疗效、局控率、复发率、并发症还有待于进一步考察和比较。但三维立体适形照射存在设备投入大、为其服务人员多、维修保证人员多等缺点。对于非癌症中心的综合医院来说，投入和产出可能不成比例，故不易全面推广。相反，近距离后装放疗投入少，适应性广，技术要求普通就成为优点。除三维立体适形放射外，在近期后装为基础的放射生物、放射物理方面也有许多探索，252Cf中子治疗机的问世又为后装治疗设备树一新枝。该治疗机适应症广、疗效高、使用安全。252Cf中子属于高LET辐射，他具有独立的生物学特点，相对生物效率高，氧增效比低，细胞周围时相效应小，不存在亚致死和潜在致死损伤的修复。从20世纪80年代，252Cf高剂量率的治疗方面进行了大量的实验，并积累了丰富的临床经验，无疑它将成为后装近距离放疗设备中的生力军。第二节近距离后装治疗技术近距离后装治疗是在近距离治疗中随着社会科学的不断进步、改进适应临床的需要，它可以完成腔内、管内、组织间、术中和模技术等五种类型的治疗，每种方式有各自的特点，针对特定肿瘤患者，物理人员与医生讨论治疗，选择最适宜的治疗手段。一、腔内、管内照射技术该技术的特点是利用人体的自然腔体和管道置放施源器。腔内照射比如鼻咽癌、宫颈癌、阴道癌等；管内照射比如直肠癌、食道癌、主支气管癌等。二、组织间的插植和模板照射技术组织间插植、模板照射是指预先将空心的针管植靶区肿瘤，再利用后装治疗机控制点源进行照。治疗的病如乳腺癌、软组织肉瘤等。三、手术中置管术后照射该技术是电子线术中外照射的扩展，主要用于受限要害器官，手术切缘不净，亚临床灶范围不清的情况。这时可在瘤床范围内预埋数根软性塑料管，术后利用后装治疗机控制点源步进照射。该方法适用于部分脑瘤（邻近中枢部位）、胰腺、胆管、膀胱癌、胸膜瘤等手术。四、敷贴治疗敷贴治疗对放疗医生并不陌生，在使用镭疗时就采用过，用于治疗表浅皮肤癌；现在采用程控步进源，并有先进的剂量分布优化软件相助，可根据巴黎剂量学原则按单平面插植条件布源实行敷贴治疗。为提高靶区剂量匀度，须避免直接将塑料管贴敷在皮肤表面，在临床中如果没有敷贴器，可用腊块或凡士林纱布（袋）隔开。另外切忌对深层（≥1cm）肿瘤，这是在肿瘤为达到控制量之前，皮肤剂量已远远超出其耐受水平而导致严重烧伤。第三节近距离后装治疗的现状及新技术一、后装的产生与发展何谓“后装”？后装放射治疗是指先在病人的治疗部位放置不带放射源的容器，包括能与放射源传导管相连接的空的装源管、或相应的辅助器材（又称施源器），可为单个或多个容器，然后在安全防护条件下或用遥控装置，在隔室将放射源通过放射导管，送至已安放在病人体腔内的空导管内，进行放射治疗。由于放射源是后来才装进去的，故称之为“后装式”。事实上，早在1903年Strebel就曾在报告中使用后装式的“雏形”，将一根导管插入肿瘤中，然后将镭送入进行治疗，那时只是为了临床方便，而不具有近代后装治疗的概念。只有在1953年Henschke首先应用放射性金粒只入肿瘤内进行治疗，并描述了这一技术：先将带有模拟源的尼龙管植入治疗部位，待定位满意后，再将放射源送入尼龙管中，并使用Aferloading一词。由于此词境描述合理，得到了同行们的接受，从此以后，在有关论著中正式使用“Aferloading”一词，并广为接受，沿袭至今。近代后装放射治疗，应该起始于20世纪50年代末及60年代初，在英国、瑞士等国的几个医疗中心，分别研制了“后装式”腔内放疗的机械装置，用此种类性的机械治疗恶性肿瘤。60年代末期，在医疗器械的市场上已出了不少商业化的后装治疗机。核工业制造的发展，保证了后装治疗机放射源的不断更新，这是后装治疗机发展的根本，机械制造、自动化技术，尤其是计算机技术的发展和应用，解决了繁杂的剂量学问题，完善了后装治疗的整个过程，临床治疗学的需要也随之大为发展。70年代以后，再妇科腔内放疗领域中，“镭”已更新为人工合成放射性同位素（60Co、137Cs）取而代之。到了80年代末期，革命性的微型源192Ir出现了，它具有高强度、体积微细、更适合纤细体腔治疗优点，此种新源在新型电脑微机的控制，是后装治疗进入了一个革新的阶段，并在临床中得到了广泛的应用。二、我国近距离后装治疗的发展我国从20世纪70年代开始使用和引进后装治疗机。我国首台后装治疗机的引进始于北京，此后应用后装治疗机的情况发展迅速（见表1-1）。20世纪80年代初，西德产Buchler三通道高剂量率后装治疗机曾一度占领了中国市场，1982~1986年间，我国拥有此机型不少于20台。由于这种机型使用的放射源为137Cs（φ6），放射源的体积比较大，只能用于妇科肿瘤的治疗，虽然个别单位也对其进行了改造，使临床治疗适应症有所增加，但还是不能满足临床的需要。到了1989年我们通过改造西德产Buchle后装治疗机的放射源，成功采用四川产的192Ir（φ1.6）的微型源，解决了Buchle后装治疗机的放射源体积过大、过期使用等不安全因素，使后装治疗范围扩展到鼻咽、直肠、口咽等病种，并尝试了组织间插植的治疗。到了80年代中期，随着荷兰核通公司更新换代产品的崛起，我国又大量引进，这样后装治疗水平又上了一个新的台阶。并且后装治疗研讨会、后装治疗机用户会议的召开，扩大了国际间的交流，促进了我国后装治疗的快速发展。与此同时，在后装腔内放疗技术蓬勃发展的刺激下，我国国产后装治疗机获得了发展良机，20世纪70年代，我国天津最先试制后装治疗装置，放射源为钴源。随着我国同位素生产工业的发展，国产192Ir源的成果生产，将后装治疗机的生产研制推向了新的高潮，出现了百花齐放、百家争鸣的格局，逐渐代替了进口机型，据统计，1986年为78台，到了1997年达311台。总而言之，后装治疗机数量的增加，说明了我国近距离后装治疗水平的日益提高，展示了这种治疗的广阔前景和希望，令人鼓舞。表1-1我国应用后装治疗机的现状（1976~2004）（不完全统计）时限使用单位机名及产地放射源及机械特征1976.10北京妇产医院Brachytron(加拿大)60Co(5³Ci)机械传动1976.11河南省人民医院Cervitron（瑞士）137Cs（珠型）3.28mCi³36气动1918-1979天津医学院国产60Co(线样)机械传动1979-1980山西、湖南医学院Gynetron（法国）137Cs（0.5Ci）手动（半自动）1980上海一医Ralstron（日本）60Co（20Ci）机械传动1980辽宁省肿瘤医院Gynetron（法国）60Co（低剂量率）机械传动1981天津妇产医院Buchler（西德）137Cs（单通道）2Ci机械传动1983北京医科院肿瘤医院Buchler（西德）137Cs（三通道）2-4Ci广州中山医科大学肿机械传动瘤医院1984-1989福建、湖北、杭州、Buchler（西德）137Cs（三通道）2Ci³3安徽、鞍山、河北、（HDR）机械传动河南、北京（301）1987-1991湖南、上海、江苏、Micro-Selectron（荷兰）192Ir（18通道）10Ci）四川、哈尔滨、云南、（HDR）气动或机械传动南宁、重庆、广东、广州（32家）1992-2004全国各大城市或地一高剂量率后装治疗机共192Ir（8-18通道）级城市，部分县级市420台，其中国产机30910-20Ci）机械传动（西藏除外）台，进口机111台（包括香港地区9台）表1-1三、近距离后装治疗的临床应用、适应症、禁忌症及新技术近距离后装治疗随着微型源的开发、现代后装治疗机械、电气控制的进步而有了长足发展，它的主要特点是：1、应用高强度的微型源（192Ir最多）直径0.5mm³0.5mm或1.1mm³6.5mm。源由微机控制步进马达，可通过任何角度到达身体各部位肿瘤之中，得到任意的驻留位置及驻留时间，实现临床所需要的剂量分布。2、治疗时间短而效率高，医护人员远距离遥控，避免了放射受量，解决了旧式近距离放疗的防护问题，颇受患者和医护人员的欢迎。3、剂量分布由计算机进行计算，是整个治疗过程更安全、准确、迅速。治疗的方式方法多元化，在临床上更能适合体腔及组织或器官治疗的所需条件，因而补充了外照射治疗的不足，在单独根治或辅助性治疗或综合性治疗等方面，已成为放射治疗中必不可少的方法之一。我国人口众多，癌瘤患者相应较多，近年来恶性肿瘤的死亡率已爬升至我国死因的第一位，社会的迫切要求和临床实践的需要，促使我国近距离后装治疗取得了飞速发展。近距离后装治疗在临床上主要用于外照射后残存或复发的病变，或者是小病变，且没有淋巴或淋巴结转移已控制，无远地转移。1、腔内或管内照射广泛用于鼻腔、鼻咽、口腔、气管、食道、胆管、肝管、阴道、宫颈、宫体、直肠及肛管等部位的治疗。表1-2、1-3、1-4、1-5是近距离后装治疗的一些结果。表1-2鼻咽癌腔内治疗的近期疗效治疗方法例数完全消失部分消失1、程外照射后残余3333（100%）02、程外照射后残余66（100%）3（50%）3（50%）3、程外照射后残余6共计4542（93.3%）3（6.7%）表1-3宫颈癌后装治疗5年生存率的比较调查组高剂量率调查组低剂量率FIGO法国病例数7468247382150813835年生存率（%）68.168.152.769表1-4高剂量率与低剂量率治疗不同期别宫颈癌的5年生存率（68个单位，17068例）期别5年生存率（%）PⅠ高剂量率82.7低剂量率86.60.88Ⅱ高剂量率66.6低剂量率66.80.89Ⅲ高剂量率47.2低剂量率42.6Ⅳ高剂量率20.4低剂量率14.3＜0.05表1-5宫颈癌高剂量率与低剂量率的合并症发生率合并症（%）合并症例数P严重高剂量率103312.23低剂量率52745.34＜0.001中度高剂量率188879.05低剂量率470920.66＜0.0012、组织间照射组织间照射使用范围广泛，包括脑、头部、肺、胸膜、及肢体软组织肉瘤。其适应症：①最常用于外照射以后。②病变小。③界限清楚，局限，最好是放射性敏感性在中度以上，无淋巴结或远地转移者。其禁忌症：①、靶体积过大，组织间照射后易发生坏死。②肿瘤界限不清楚。③肿瘤侵犯骨，治愈几乎小而且容易造成骨坏死。④肿瘤体积难以确定，容易形成某一部位超量或低量。表1-6是近距离后装治疗的结果。表1-6几种头颈恶性肿瘤近距离后装治疗的结果及合并症（法国Gustave-RoMssy肿瘤研究所Gerbauler1992年报道的1140例）5年无瘤生存率5年局部控制率合并症（%）部位（%）（%）Ⅰ及Ⅱ级Ⅲ级粘膜坏死骨坏死鼻腔688623600唇6695861413口底7489001121舌678700183、术中照射术中置管、术后照射，其优点是可以克服一般术中只能照射一次的特点，可以在术后一定时间内进行分次照射。4、LET辐射进入20世纪90年代，随着近距离后装治疗的不断发展，科学技术的不断进步，经过努力，新的近距离后装治疗的机械装置——中子后装产生了。它是近距离后装治疗的新生儿。早20世纪30年代，人们就采用加速器中子源进行治疗，属于远距离放疗技术，直至近30年属于近距离后装治疗的中子后装技术得到了较大发展，我国中子后装治疗机正在研制阶段，欧美、日等国及前苏联在这方面取得了较大发展，尤其前苏联研制的中子后装治疗机在1983年用于临床治疗实验，用252Cf中子后装治疗机治疗妇癌。目前经临床治疗实验已确定疗效显著的有子宫颈癌、子宫体癌、阴道癌、食道癌、皮肤黑色素细胞瘤等。252Cf这种同位素在放射生物学领域中有一定的独特优势，从理论上讲大多数恶性肿瘤中存在乏氧细胞，而少数乏氧细胞的存在，将使肿瘤的抗辐射能力增强，对于低LET（线能量输出）辐射（光子、电子）具有抗性（OER（增氧比）≈3）。相比之下，中子的OER值约为1.6，RBE（生物效应）一般在2~10之间。可见中子治疗癌症的优势是明显的。见表1-7表1-7中子后装治疗机与γ线后装治疗机放射生物学性能比较项目中子后装治疗机γ线后装治疗机LET（线能量输出）高，（平均2.13MeV）低（192rIr），0.612MeVOER（增氧比）低，1.6高，＞1.6RBE（相对生物效应）高，2~10之间低，2~3之间乏氧细胞能杀死不能全部杀死潜在致死损伤修复没有有亚致死损伤修复没有或很少有20多年来，近距离后装治疗随着放射肿瘤学的发展也在高速前进，进入20世纪90年代，由于高科技电子技术的不断发展，生物工程技术的开拓，在基础研究合理论验证的配合下，大大促进了新技术、新方法在临床中的应用，同时也扩大了近距离后装治疗的适应症，并且产生了许多新的理论。第二章放射性粒子在近距离后装治疗肿瘤的物理学基础第一节放射性核素的衰变种类和衰变规律如果一个原子能够自发的衰变释放射线，那么这种核素称为放射性核素。放射性核素分为天然和人工两种，我们现在已经发现了2500种，其中大部分是人工放射性核素。目前有10余种核素应用于临床近距离治疗。根据核素释放射线的种类，我们把核衰变分为：1、α衰变2、β衰变3、γ衰变。一、α衰变放射性核素原子核衰变时释放α粒子而变为另一种核素原子核的过程称为α衰变。高原子序数（Z大于82）放射性核素的衰变通常都要发生α粒子。因为当原子核中的质子数增大到82以上时，质子间的库仑斥力似乎大于大到能够克服原子核间的结合力，这种不稳定的核发射出两个质子和两个中子组成的粒子。α衰变后的核素，质子数量减少44，原子序数减少2，α粒子是高速运动氦原子核（2He），由两个质子和两个中子组成，所带电荷为2e，质量为氦核的质量。通常把衰变前的原子核称为母核或母体，衰变后的原子核称为子核或子体，这一衰变过程可以描述为如下等式：AA44ZXZ2Y2HeQ式中Q代表过程中释放的总能量，又称衰变能。从公式中可见衰变能等于母核和生成核之间的质量差，表现为α粒子的动能和生成核的动能之和。该公式还表明电荷被保留起来，因为在母核上的电荷是Ze（e表示电子电荷），在生成核的电荷是（Z-2）e，在α粒子上的电荷是2e。二、β衰变从原子核内伴随有正、负电子发射的放射性衰变过程称为β衰变。β+（正电子）和β-（负电子）及电子俘获这三种类型的衰变过程和规律有许多相似的地方，统称为β衰变。这些粒子本身都在于核内，但是都是在衰变过程的瞬间产生。其基本变化可写成：1101100n1P1βν和1P0n1βυ11式中0n、1P、ν和V分别代表中子、质子、中微子和反中微子。中微子与反中微子这两组粒子不带电，没有质量。1、β-衰变放射性核素的原子核放射出β-粒子而转变为原子序数相差1而质量数相同的核素，这一过程称为β-衰变。对β粒子进行荷质比的测量发现，它是高速运动的电子。β粒子的速度通常比α粒子大，最大可接近光速。从核衰变中所放射出的β粒子，被物质组织后成为自由电子，它和一般电子没有什么区别。这一作用包括一个中子转变成一个质和一个电子。这一衰变的过程可描述为如下等式：AAZXZ1YβυQ2、β+衰变放射性核素的原子核放射出正电子而变为原子序数减1的原子核，这一过程称为β+衰变。组成β+衰变的粒子就是正电子（或阳电子）。它是一种质量和电子相等而带有一个单位正电荷的粒子。天然存在的放射性核素没有发生β+衰变的，这种衰变类型的核素都是人工放射性核素。这一作用过程是一个质子转变为一个中子和一个正电子。发生β+衰变的子核与母核具有相同的和质量数A，但原子序数减少1。因此β+衰变可以看成是原子核内有一个质子转变成种子，同时释放出正电子和中微子的结果。pnβν这一衰变过程可以描述为AAZXZ1YβυQ3、电子俘获放射性核素的原子核俘获一个内层电子使其核和中一个质子作用转变成一个中子，至一过程叫电子俘获。如果原子核俘获一个K层电子而变成为原子序数减1的核，这一过程叫做K层俘获。如果原子核俘获一个L层电子就叫做L俘获等等。因为K层电子最靠近原子核，因此发生K俘获的几率比其他壳层电子俘获的几率大，所以电子俘获又叫K层俘获。发生电子俘获的核衰变中，原子核质量数不变，而原子序数减少1。这一衰变过程描述为如下等式：AAZXβZ1Yυ三、γ衰变从放射性核素的原子核释放γ射线的衰变称为γ衰变。γ射线是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，是一种电磁辐射。由于受快速粒子的轰击或吸收光子，可是原子核处于激发态，各种类型的核衰变也可以产生激发态的子核。当这种激发态的原子核向较低能态或基态过渡时就放出γ光子，这种过程又称为γ跃迁。在大多数情况下，子核处在激发态的时间十分短暂，几乎立即就跃迁到较低能态或基态并放出γ射线。在这样的过程中，放射β射线和γ射线虽然是两个阶段的衰变，但是实际上很难把它们分开并测出其半衰期。有些核衰变，子核在激发态停留的时间比较长，因而能把γ衰变的半衰期测出来。这种跃迁对于核的原子序数和原子质量数都没有影响，所以又叫同质异能跃迁。在γ衰变过程中，原子核的质量数和原子序数都没有改变，只有原子核的能量状态发生了变化。γ衰变可用下式表示AmAZXZXγQ第二节近距离后装治疗使用的放射源放射性核素的特征包括：放射性核素的种类、半衰期的长短、释放射线类型、核素丰度及能谱。选用近距离后装治疗的放射源必须满足：1在组织间有足够的穿透力。2易于放射防护。3半衰期不要过长。4易制成微型源。在临床中用于后装治疗的放射源有137Cs、60Co、192Ir、252Cf。一、137Cs铯137是人工生产的放射性核素，释放γ射线。铯137是在原子反应堆经裂变反应产生的，是原子反应堆的副产物经过化学提纯加工的到，在近距离放疗中是镭源的替代物。铯137的物理状态为不溶性粉末或者用陶瓷做载体制成微小颗粒，可直接封装在双层不锈钢源壳内，加工成直径1.5mm的珠粒，源活度在40mCi，用于低剂量率后装治疗机，作近距离后装治疗。如图2-1是美国3M公司生产的铯源柱。铯源能量为0.662MeV，半衰期长达33年，平均每年衰减2%，铯137（HVL2.5mm）经过β衰变转变成钡137，其中用94.6%的原子随即释放γ射线，以钡137的亚稳态的同质异能转换方式释放β粒子和其它特征的γ射线，但这些射线大都被不锈钢外壳吸收，因此铯137源被认为是γ射线源。对于铯137在手册中提供的电离常数指活度在1Ci的理想点源发射能量高于外壳滤域值δ（keV）的光子，在距点源一米处的照射量率0.330Rcm2（Ci。h），SI单位指表示为0.0851mCkg-1m2/Cih），空气释动能常数为0.0781μGycm2/（MBqh），它不包括特征辐射X线及核内韧致辐射的贡献。3.7³107Bq（1mCi）的铯137距离其1米处每小时的照射量为8.4³10-4c/kg（3.26R），因此1mCi的裸露铯源137（同0.5mm铂壳滤过的镭源相比）的等效转换系数为0.4mgRaequ；1mCi经0.5mm铂壳滤过的铯源137的转换系数为0.386~0.392mgRaequ。二、60Co60Co也是一种人工生产的放射性核素，半衰期为5.25年，平均每月衰减1.1%，它是普通的金属59钴在反应堆中经热中子照射轰成的放射性核素，原子核中的中子不断转变成质子并且释放出能量0.31MeV的β射线，核中过剩的能量以γ射线辐射出来，主要包括能量为1.17MeV和1.33MeV的两种γ射线。最终产物是镍的稳定性同位素Ne-60。3.7³10-12Bq（1mCi）60Co距钴源1米处每小时的照射量为130伦。在旧单位中曾用3.7³10-12Bq（1mCi）等于1.6mgRaequ。60Co释放的β射线比较低，易于被吸收，γ射线的平均能量为1.25MeV，60Co裸源电离常数为13.08R●cm2/（mCih）。由于60Co衰变释放的γ射线能量偏高、半衰期较长，而且不易加工成微型源，因此限制了治疗的范围，最初近距离后装治疗的临床应用为妇瘤，后来逐渐被淘汰。三、192Ir192Ir源是天然铱元素铱-191在反应堆中受中子束照射生成铱-192和铱-194。铱-194的半衰期只有19个小时，因此，商品铱-192源在封装以前的处理过程需一至两周，这时铱-194的活度已经耗尽。铱-192衰变发射γ射线的能谱相当复杂，不同封装结构的率过效果不尽相同，故不同生产厂家的铱源电离常数也有差异。裸源的电离常数为4.8R●cm2/（mCih），SI单位为0.113μGycm2/（MBqh），在1981年医学物理杂志公布的数值为4.62R●cm2/（mCih），荷兰核通公司提供的铱源数据为4.66Rcm2/（mCih）。铱-192源的γ射线平均能量为380keV，在水中cGy~R转换因子为0.961，组织内对应值为0.966，半衰期为74.2天，荷兰核通公司提供的铱-192源的活性尺寸φ0.5³3.5mm2（图2-1），活度达10~12Ci，北京双源公司提供的铱-192源的活性尺寸φ0.7³3.5mm2。2-1荷兰核通公司铱源的结构示意图四、252Cf252Cf是人工的放射性同位素，在裂变时产生中子，中子不带电，几乎不能与原子的电子相互作用，而是在原子核发生碰撞时，把能量传给原子核，通过带电的次级离子引起电离作用。252Cf自发裂变的半衰期是2.65年，中子发射率为2.34³1012Bqg-1，同时产生γ射线发射率约为1.31013Bqg-1，中子的平均能量大致为2.35MeV。2-2为美国实验室使用的ALC-P4C锎-252放射源。锎-252属于一种新型放射源，我国在1999年已开始应用于临床。第三节近距离后装治疗涉及的物理量及单位随着近距离后装治疗专业的发展，所涉及的物理概念、定义、单位制、剂量测量和计算方法也不断发展变化，准确理解和掌握这些知识对临床医生、物理师、维修工程师以及参与设计后装装置的工程师都有同样的必要，下面我们对其简明全面介绍。一、放射性放射性是元素的原子核释放辐射线的过程，这种辐射以粒子的形式或者以电磁辐射形式，更甚至两者兼而有之的形式发生。二、衰变与放射源的活度客观上说原子核内存在有防止粒子进入或从核内逸出的势垒，所以尽管原子核内的粒子具有动能，但所具有的能量在稳定核内尚不足已使其攀越核的势垒逸出；放射性核素不同，其核粒子具有过程能量，可经相互碰撞而在核子间不断进行能量再分配。某个核子某个时刻有可能获得足够的能量从原子核逃逸，从而使原子和牵制低能态；此外，发射粒子后的原子核也可能处于受激态，这时原子核只有继续发射粒子或γ射线才能降到低能态，直至达到稳态或激态，这一过程称作衰变。（一）衰变常数(λ)放射性衰变或蜕变过程是一种随机现象。尽管人们可以准确的预测在给定限内还有大量原子的物质中有多少原子将发生衰变，但却无法知道某特指的原子会在什么时刻发生衰变。放射性衰变在数学上定义为单位时间内衰变的原子数，他遵循指数递减规律：N=N0exp(-λt)式中λ式一比例常数,又称衰变常数,负号表示放射性原子数随时间增长而减少。N0为放射性原子的初始数量，N是t时刻尚存的原子数。（二）放射源活度放射性物质的活度定义为源在t时刻衰变率即A=A0exp(-λt)式中，A表示在时间t时的放射活度，A0为初始放射活度，它等于λN0。放射活度的旧单位是居里(Curie)，符号Ci，它定义为1Ci=3.7³1010衰变／秒(decay／s，dps)，且1mCi=10-3Ci=3.7x107dps，1μCi=10-6Ci=3．7³104dps；在标准单位制下放射活度单位是贝克勒尔(Bq)，1Bq=1dps=2.70³10-11或1Ci=3.7³1010Bq=3.7³104MBq。(三)单位质量活度(Ci／g)不同核素的活度常用单位质量的活度来标识，即Ci／g，它等于阿佛迦德罗常数NA=6.023³1010（原子数／克）与衰变常数λ的乘积再除以原子量M的商。例如，钴Co-60的单位质量活度为200、铯Cs-137仅为10；而铱Ir-192为450、碘I—125和钯Pd-103分别高达1739和7448，比其它源都高，这是因为它们的原子量低、半衰期短，因此可加工成微型源。(四)密封源的外观活度(apparentactivity-Aapp)在实际应用中，源的有效活度直接受源尺寸、结构、壳壁材料的衰减及滤过效应的影响，源在壳内的内含活度(containedactivity)，即裸源活度与有外壳时放射源的活度测量值可能存在很大差异，因此派生所谓外观活度的概念，它定义为同种核素、理想点源的活度，它在空气介质巾、同一参考点位置上将产生与实际的有壳密封源完全相同的照射量率。目前随着源尺寸的微型化，外壳材料变得更薄，导致外观活度与内含活度的差异日趋缩小，根据IAEA(1967)和ICRU(1970)报告建议，外观活度又可称作等效活度(equivalentactivity)。(五)半衰期(HVL)和平均寿命()Ta放射性物质的半衰期定义为放射活度或放射性原子数量衰减到初始值之半所T1/2需用的时间，且=0．693／λ平均寿命是指放射性原子衰变的平均期限。虽然T1/2从理论上讲，所有放射性元素的寿命都是无限长的；但是，引入平均寿命Ta的概念可区分彼此的差异。读者可假想一等效放射源，该源按初始活度的恒定速率衰变，经Ta时间间隔后全部N0个原子均发生衰变，即等于该源按指数规律从时间t=0到t=∞衰变产生的总蜕变数，则λN=N或=1／λ=1.4400Ta三、放射性核素的质(quality)放射性核素射线的质量用核素符号、半衰期和辐射线的平均能量三要素表示。如钴Co—60的HVL=5.24年，γ辐射线平均能量为1.25MeV。四、源的强度(Strength)源的强度与源的活度是两个既有关联性，又有区别的概念，历史上居里(Ci)曾作为源强的单位，源强越强、居里数值大，体现在单位时间衰变的次数也高；随后，源强的概念有所改变，侧重在源的剂量学特征上，表达成单位活度的放射源在单位距离处的剂量率，并衍生了五花八门的物理量、定义和单位。(一)Γ常数(gammarayconstants)与照射量率常数(exposurerateconstant)(Γδ)x源的特征不仅取决于源内所含放射性物质的质量，同时还取决于单位质量的放射源在单位时间辐射的射线量。早期厂常数定义如下：假设源自吸收或沿轴向的衰减可忽略，在特定源壳厚度(如0.5mm)和材料(如金属铂)条件下，单位质量的放射源在单位距离处的纯γ线量。1971年后Γ常数演变为照射量率常数(Γδ)x。它是用于描述不同核素，单位活度，距源单位距离处照射量率大小的物理量，它把非核辐射(湮没辐射、特征辐射及轫制辐射)也包括在内，并考虑了射线的衰减和散射。其定义是：与活度为A的γ射线点源相距为L，由能量大于△=11.3KeV的光子产生的照射量率(dX／dt)△与L2相乘后再被A除所得的商，即(Γδ)x=(dX／dt)△²L2／A(Γδ)x的单位是C²kg-1²m2²h-1²MBq-1，有时也用R²m2²h-1²Ci-1。鉴于照射量使用的局限性，照射量率常数的概念现已被空气比释动能率常数逐步替代，而且未被SI单位制选用。.(二)照射量率X(dX／dt)其定义是外观活度为Aapp的点状密封源，距源L(cm)处，在空气介质中的照射量率，且.-2X==AappL(dX/dt)。(三)介质中的吸收剂量率(Dmed)照射量的概念仅适用于X线和γ线，即光子束，是量度射线在空气中电离的一种手段，且只限于能量低于3MeV的光子束。因为能量再高的话，电离室电子平衡很难建立，壁衰减的不确定因素增加，无法进行准确测量；吸收剂量则不然，它被广泛应用于各种类型的电离辐射(带电粒子及非带电粒子)、各种介质和各种能量，同时还是 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 生物效应的基本量。吸收剂量定义为dE／dm的商，dE为电离辐射在质量为dm的介质中沉积的(imparted)平均能量。旧单位为拉德(rad)，SI单位为戈瑞(Gy)，且有以下转换关系1rad=100ergs／g=10-2J／kg=10-2Gy=1cGy．近距离治疗领域放射线能量较低，计算在肌肉组织或水中的吸收剂量率med时，若忽略源几何形状、外壳材质，射线在介质中的散射与吸收衰减，则等于该点空气中的照射量率X拉德~伦琴转换因子fmed的乘积fmed又等于X线在干燥空气中产生一对离子med所消耗的平均电离功W与电离电荷e的商W／e，再与因子³(1-g)的(tr/)air乘积。／e数值为33.97J／C或0.876cGy／R，公式中是介质对水的平均能量转移系数，g能量转移过程中辐射的份额，对近距离放射源g≤0.003，可忽略不计。因此，吸收剂量率.med=X³med=³(／e)³³(1-)=³(／e)³med式中是介质对水的质能吸收系数比(详见后续解释)(tr/)air考虑到源与介质的实际相互作用和影响，即（r）³T(r)，在垂直源轴线的中平面上，距源γ处吸收剂量的一维表达式为。2Dmed=Aapp³fmed³(Γδ)x³(1/r)³an³(r)³其中：Aapp：源的外观活度(mci)med：伦琴~拉德转换因子(cGyR-1)2-1-1(Γδ)x：放射源照射量率常数(R²cm．h²mci)an：剂量空间分布不均匀校正函数，为简化运算通常取平均值,=常数（r＜an5cm）T(r)：组织散射和衰减因子，它定义为空间某点周围为水介质时的照射量率与周围是空气介质时的照射量率之比(详见后续解释)。(四)比释动能K(kineticenergyreleasedinthemedium，Kenna)Kenna是电离辐射在介质中释放电离粒子的动能，定义为d除以dm的商，其中Etrd为不带电的粒子(如光子)在质量为dm的介质中释放的全部电离粒子(电子和正电Etr子)的初始动能，即K=／dm比释动能K的单位与吸收剂量相同，为J／kg，SI单位也是戈瑞(Gy)。.(五)空气比释动能率(AirKennaRate，Kair)自1985年空气比释动能率被推.荐并取代空气照射量率X，它与空气照射量率的关系，在忽略次级电子与原子核发生辐射碰撞，即轫致辐射(bremsstrahlung)的能量损失后，近似为.=X(W／e)(六)空气比释动能率常数(Γa)空气比释动能率常数(Γa)k与照射量率常数()x概念密切相关，用于描述不同核素，单位活度，距源单位距离处比释动能率大小的物理2量。其定义是：发射光子的放射性核素的空气比动率常数：()K是L乘被A除的商，是与活度为A的该种核素点源，相距L，由能量大于δ的光子产生的空气比释动能率，即.(Γa)k=Kair³L2/A()k的单位是JC²Kg-1m2h-1MBq-1，当空气比释动能率单位用Gys-1，距离用m米，活度用Bq时，(()k的单位是Gym2s-1Bq-1；当空气比释动能率用cGys-1，L用m，A用Ci(居里)时，()k的单位是cGym2s-1Ci-1，这个单位暂时尚可使用。()k与()x可以相互转换，步骤是：1．将伦琴换算成比释动能，在空气中，电离辐射产生一对正负离子平均消耗的能量(又是称电离功)为33.97JC-1因此2.58³10-4Ckg-1³33.97JC-1=8.76³10-3Jkg-12．将居里换算成百万贝克勒尔，且1Ci=3.7³10-4MBq。3．计算得出lRm2h-1Ci-1=0.2367μGym2h-1MBq-1(例一)钴Co-60照射量率常数为1.308Rm2h-1Ci相当于1.308³0.2367=0.310μGym2h-1MBq-1(例二)等效活度为l0Ci的核通铱Ir-192放射源可表示成370GBq或照射量率4．66Rm2／h或参考空气比释动能率4.0682cGym2／h四种形式。..(六)参考空气比释动能率(Kref)Kref是空气比释动能率的一个特例，它专指沿源轴垂直平分线上，距源参考距离为一米处的比释动能率，单位是μGy／h。(七)空气比释动能强度SkSk是AAPM推荐的一个新物理量，是指在自由空间(FreeSpace)空气比释动能率与距离平方L2的乘积，表达式。Sk=³L2单位符号为U，单位是为μGym2／h，1U=1μGym2／h，读者不难看出Sk与参考空气比释动能率数值相同，量纲不同。由此，介质中吸收剂量率的一维表达式还可写成..medD(r)med=K(r)air³an（r）³T（r）³（）en/airwater五、空气与水(或组织)质能吸收系数比（）en/air。如前所述，若忽略源与介质的扰动影响，空气中的照射量率X与拉德~伦琴转换因子fmed的乘积等于介质的吸收剂量；med又等于X线在干燥空气中产生一对离子所med消耗的平均电离功W与电离电荷e的商W／e