光核反應

能量較低的光子（例如低於5MeV）一般只能把原子核激發到分立的能級，引起共振散射，其截面呈分立的峰值。能量大一些的光子能將核激發到更高能級，放出中子、質子、α 粒子或引起重核的光致裂變，反應截面隨光子能量而連續變化並出現寬的峰值（對輕核在 20MeV左右，對重核在13MeV左右）,稱為巨偶極共振（見巨多極共振）。能量在 25MeV以上的光子能同核發生電四極作用。當光子能量超過50MeV時，其波長已小於原子核半徑，主要的吸收機制是所謂准氘核效應，即光子被核內一對質子中子吸收，類似於氘核光致分解。能量超過150MeV的光子能夠同核作用而產生π介子。

早年只有放射性同位素及某些帶電粒子引起的核反應放出的高能光子可引起核反應，如ThC″（即鉈-208）的γ 射線曾被用來轟擊鈹、氘等原子核引起核反應，以及質子轟出鋰核時能產生17.6MeV的高能γ光子, 這些光子也可以用來產生光核反應。上述兩種光子源的強度弱、能量低而且只有特定的幾種。用電子靜電加速器、電子感應加速器、電子同步加速器和電子直線加速器等提供的1～10MeV的高能電子來轟擊靶，由軔致輻射獲得同等能量的光子，這是當前主要的光子源。這種光子源的強度大、能量高而且各種能量都有，缺點是光子的能譜是連續的，處理實驗數據有一定困難。

放射性同位素放出的γ射線在原子核上的共振散射已成了一個應用範圍很廣的技術，關於這方面內容見穆斯堡爾譜學。

光核反應

X光子與原子核作用引起的核反應稱光核反應。但由於光核反應發生的幾率小，在劑量學考慮中往往忽略這一反應的貢獻。

各種相互作用的相對重要性

X光子與物質相互作用的三種主要形式與X光子能量、吸收物質原子序數的關係各不相同。

臨床常用放射

一、放射源的種類及照射方式

1.放射源的種類

①放射性同位素放出的α、β、γ線

α衰變：

α粒子是高速運動的氦原子核

α衰變的一般反應式：

Q代表過程中釋放的總能量，又稱衰變能，等於母核與生成核的質量差，表現為α粒子的動能和生成核的動能和。

β衰變：β粒子是正（負）電子

β-衰變的一般反應式：

β+衰變的一般反應式

和υ分別表示反中微子和中微子；Q表示初始核與生成核、發射粒子的質量差。

γ線的產生：處於激發態的原子核躍遷到基態或者較低能態時所發射的射線就是γ射線，它是一種短波長的電磁波。

②X線

③高能粒子束

2．照射方式

①外照射（常規治療）

②腔內或組織間照射（后裝治療）

③內照射（口服、靜脈注射）

幾種常用的放射性同位素源

1.鐳-226 半衰期1590年，禁用

2.銫-137 半衰期33年，淘汰

3.鈷-60 半衰期5.24年，應用廣泛——遠距離照射

4. 銥-192 半衰期74.5天，是近距離治療的最佳材料

X線治療機

1.X線的產生（原理）

2.X線機的分類：接觸X線、淺層X線、深部X線

★四、鈷治療機

1.優點：

①穿透力強，劑量分佈比較均勻；

②保護皮膚，最大吸收劑量點在皮下4—5mm處；

③骨與軟組織有同等的吸收劑量；

④旁向散射小

⑤經濟可靠

2.缺點：

①幾何半影大；

②半衰期短；

③防護要求高；

五、醫用加速器

(一)分類：電子感應加速器、電子回旋加速器和電子直線加速器

(二)電子直線加速器

1.原理（了解）:微波電場加速電子使之提高能量

基本結構

電子槍、加速器[磁控管（速調管）]、初級准直器、偏轉線圈、次級准直器、鎢靶（散射箔）和監測電離室等等

3. 加速器治療頭基本構造（書）

包括靶、均整器（X線）、散射箔、一級准直、二級准直和 監測電離室。

圖略

掌握各個結構的作用和位置

4.臨床電子線和X線的形成過程(了解)

在加速器中，由電子槍中 陰極（一般是鎢絲）發射的電子，在電子槍陰陽極間電壓的作用下，初步加速到十幾KeV的能量，經過 聚束線圈聚束進入加速成管，加速管中有 脈衝調製器發射的微波感應的電磁場，加速管前段為聚束段，也就是由電磁波對注入的電子進行相位會聚，將電子逐漸密集到電磁波波峰附近一個很小的相位範圍內（示圖），形成不連續的“電子注”，在這裡電子的速度已接近光速，這時的電子再經過加速管後段的 微波進一步加速到高能，最後經偏轉磁場和能量窄縫的選擇由出射窗引出，這裡引出的電子束為3mm直徑的筆形束， ①經過散射箔散射，就是臨床用的電子線。②打到鎢靶上，作用后形成的射線就是臨床用X線。

（了解）*微波源的任務是產生並輸出具有一定頻率、一定脈衝包絡寬度、一定重複頻率、功率為一定大小的超高頻振蕩，加速器磁空管（速調管）決定它的振蕩頻率，脈衝調製器決定它的脈衝寬度和脈衝功率。

*脈衝調製器的任務是輸出一系列振蕩器所需要的、具有不定期功率、一定重複頻率和一定寬度、波形合適的脈衝電壓，它的開關器件是閘流管。

★5. 束流監測：定義、功能

6.X線、電子線的能量

臨床用X線：6Mv15Mv18Mv和20Mv

臨床用電子線：6MeV，9MeV，12MeV，16MeV和20MeV

六、高LET射線 1.定義 2.特點

高LET射線的物理特點：指中子、質子、 π負介子 以及氦、碳、氧、氖等重粒子，除去中子不帶電以外，其他粒子都帶電。

電離輻射質（射線質）的確定

1.X線機產生的中低能X射線：半價層

指數吸收定律：I=I0e-μx， I0為入射光子強度； I為射線穿過介質后的光子強度；μ為介質吸收序數（cm-1）；X為介質厚度。

半價層：使入射X光子的射線強度率減一半時所需要的某種材料吸收體（物質）的厚度（HVL）。根據上述公式:X為HVL,I=1/2I0可以得出: μ HVL=ln2有由此也可以知道μ依賴於射線質和物質的材料，所以HVL就可以表示射線的質。臨床劑量學中常用鋁或銅材料的厚度來表示

2.加速器產生的高能X線:

臨床上，高能X射線的射線質通常用電子的標稱加速電位表示，單位為MV(百萬伏),也就是加速管射出的光子能量來表示。

目前從劑量學角度，通常用輻射質指數I來表示，I的定義方法又有2種

1、TPR20 /TPR10

2、 PDD20 /PDD10

3.加速器產生的高能電子線

4.放射性核素產生的γ線:

一般用其核素名和輻射類型表示。

5.高LET射線：生物效應

★6.了解射線質標定的重要性：

選用不同的百分深度量

物理測量是選用相應的校準因子

根據不同的生物效應及腫瘤深度選用最佳射線質

隨著各種醫用加速器新技術的提高和腫瘤患者數量的急劇增加，放射治療已經成為治療腫瘤的主要手段之一。醫用加速器技術的不斷進步，始終圍繞著照射腫瘤的同時最大限度地保護正常器官而發展，但仍無法解決由於高能射線在治療患者時所帶來的輻射污染。高能粒子產生的次級粒子如光子、光中子及質子等對人體組織產生的生物效應同樣不可忽略，並逐漸受到重視和廣泛的研究。

由於加速器機頭內部構造的金屬元素為鉛，靶區主要為鎢，光子能量達到＞7 MeV時，會超過光核反應閾值從而產生中子，這一反應稱為光核反應。國外放療機構對光中子產生的劑量開展了廣泛研究。基於參與複雜相互作用的粒子特點，通過蒙特卡羅模擬和實驗測量兩個途徑來研究醫用加速器產生的光中子通量和能譜等物理量。由於醫用加速器設計不同(主要是機頭內部)，性能也有很大差別，因此光中子的通量、能譜和劑量也有不同的分佈規律。在文獻評閱的基礎上，從蒙特卡羅模擬和實驗測量兩個方面闡述目前對醫用加速器產生光中子的研究現狀以及放射治療過程中的輻射防護和引發第二原發癌的物理因素。