肿瘤放射物理学基础
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作者(美)埃里克·福特(Eric Ford)著
出版社清华大学出版社
ISBN9787302649175
出版时间2024-01
装帧平装
开本其他
定价129元
货号14856736
上书时间2024-10-22
商品详情
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作者简介
"杨瑞杰,北京大学第三医院肿瘤放疗科副主任 国家重点研发计划首席科学家 中国生物医学工程学会医学物理分会理事，教育专业委员会副主任委员 中国医疗器械行业协会医疗人工智能专委会委员 Journal of Applied Clinical Medical Physics杂志副主编 国家食品药品监督管理总局医疗器械审评中心专家咨询委员会委员 发表文章100余篇，主持国家重点研发计划、国家自然基金等项目10余项 国际原子能机构（IAEA）肿瘤放射治疗区域合作项目（ RCA ）牵头国项目协调员 国际电工委员会放疗、核医学和剂量学设备工作组成员（IEC 62/SC 62C/WG 1 Member）"
目录
第1章 基础物理学…………………………………………………………………………… 1 1.1 波和粒子 …………………………………………………………………………… 1 1.1.1 电磁波……………………………………………………………………… 1 1.1.2 粒子………………………………………………………………………… 1 1.1.3 波粒二象性………………………………………………………………… 3 1.2 原子结构 …………………………………………………………………………… 3 1.2.1 原子结构与库仑定律……………………………………………………… 3 1.2.2 原子的量子(玻尔)模型…………………………………………………… 4 1.2.3 量和单位…………………………………………………………………… 5 进阶阅读…………………………………………………………………………………… 6 习题………………………………………………………………………………………… 6 第2章 核结构与衰变………………………………………………………………………… 8 2.1 核结构与能量学 …………………………………………………………………… 8 2.1.1 核结构与命名法…………………………………………………………… 8 2.1.2 同位素图与结合能………………………………………………………… 8 2.1.3 核衰变与能量释放………………………………………………………… 9 2.1.4 同位素命名法 …………………………………………………………… 10 2.2 核衰变类型………………………………………………………………………… 10 2.2.1 β- 衰变 …………………………………………………………………… 11 2.2.2 β+ 衰变 …………………………………………………………………… 11 2.2.3 β衰变:产生和半衰期 ………………………………………………… 11 2.2.4 α衰变 …………………………………………………………………… 12 2.2.5 其他衰变类型 …………………………………………………………… 13 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 14 习题 ……………………………………………………………………………………… 15 第3章 核衰变中的数学 …………………………………………………………………… 17 3.1 指数衰减…………………………………………………………………………… 17 14 肿瘤放射物理学基础 3.1.1 指数式衰减导论 ………………………………………………………… 17 3.1.2 活度和活度单位 ………………………………………………………… 18 3.1.3 半衰期 …………………………………………………………………… 18 3.1.4 平均寿命 ………………………………………………………………… 19 3.2 同位素的平衡……………………………………………………………………… 20 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 20 习题 ……………………………………………………………………………………… 20 第4章 近距离治疗 ………………………………………………………………………… 22 4.1 近距离治疗放射源和同位素……………………………………………………… 22 4.1.1 常用同位素:低剂量率/高剂量率近距离治疗 ………………………… 22 4.1.2 低剂量率放射源的设计 ………………………………………………… 22 4.1.3 高剂量率放射源的设计 ………………………………………………… 24 4.1.4 其他形式的近距离治疗 ………………………………………………… 24 4.2 近距离治疗照射量和剂量………………………………………………………… 24 4.2.1 照射量 …………………………………………………………………… 25 4.2.2 近距离治疗放射源的照射量率 ………………………………………… 25 4.2.3 平方反比衰减 …………………………………………………………… 26 4.2.4 TG43公式和空气比释动能强度 ……………………………………… 27 4.2.5 TG43剂量计算公式 …………………………………………………… 27 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 28 习题 ……………………………………………………………………………………… 28 第5章 光子与物质的相互作用 …………………………………………………………… 31 5.1 低能光子…………………………………………………………………………… 31 5.1.1 相干散射 ………………………………………………………………… 32 5.1.2 光电效应过程 …………………………………………………………… 32 5.1.3 光电效应:相互作用概率 ……………………………………………… 33 5.2 高能光子的相互作用……………………………………………………………… 34 5.2.1 康普顿散射 ……………………………………………………………… 34 5.2.2 康普顿散射:相互作用概率 …………………………………………… 36 5.2.3 康普顿散射:方向依赖性 ……………………………………………… 36 5.2.4 电子对产生 ……………………………………………………………… 36 5.2.5 相互作用截面:综合考虑 ……………………………………………… 37 5.2.6 光核反应 ………………………………………………………………… 38 5.3 参考信息:光子数据 ……………………………………………………………… 38 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 39 习题 ……………………………………………………………………………………… 39 目录 15 第6章 光子束,剂量与比释动能…………………………………………………………… 41 6.1 射束衰减与能谱…………………………………………………………………… 41 6.1.1 光子束:指数衰减 ……………………………………………………… 41 6.1.2 半价层和什值层 ………………………………………………………… 42 6.1.3 康普顿效应对原子序数的依赖性 ……………………………………… 43 6.1.4 射束硬化与衰减 ………………………………………………………… 43 6.1.5 射束硬化:对半价层的影响 …………………………………………… 43 6.2 剂量和比释动能…………………………………………………………………… 44 6.2.1 光子束的剂量和比释动能 ……………………………………………… 44 6.2.2 电子平衡与建成效应 …………………………………………………… 45 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 46 习题 ……………………………………………………………………………………… 46 第7章 粒子与物质的相互作用 …………………………………………………………… 48 7.1 辐射能量损失……………………………………………………………………… 48 7.1.1 引言:带电粒子相互作用 ……………………………………………… 48 7.1.2 阻止本领 ………………………………………………………………… 48 7.1.3 辐射阻止本领:质量和原子序数依赖性 ……………………………… 49 7.2 碰撞能量损失……………………………………………………………………… 50 7.2.1 电子的碰撞阻止本领 …………………………………………………… 50 7.2.2 质子的能量损失 ………………………………………………………… 51 7.2.3 带电粒子的路径 ………………………………………………………… 51 7.3 中子能量损失及 LET …………………………………………………………… 52 7.3.1 中子 ……………………………………………………………………… 52 7.3.2 传能线密度及相对生物效应 …………………………………………… 53 7.4 其他参考信息:带电粒子数据 …………………………………………………… 53 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 53 习题 ……………………………………………………………………………………… 54 第8章 X射线管与直线加速器 …………………………………………………………… 55 8.1 X 射线管…………………………………………………………………………… 55 8.1.1 电子加速与能量 ………………………………………………………… 55 8.1.2 X 射线管:物理过程 …………………………………………………… 55 8.1.3 阳极设计和材料 ………………………………………………………… 56 8.1.4 X 射线管能谱 …………………………………………………………… 57 8.2 直线加速器射线产生……………………………………………………………… 58 8.2.1 兆伏级射线产生的原理 ………………………………………………… 59 8.2.2 射频波下电子加速 ……………………………………………………… 59 16 肿瘤放射物理学基础 8.2.3 直线加速器的波导 ……………………………………………………… 60 8.2.4 微波系统 ………………………………………………………………… 61 8.2.5 偏转磁铁和靶 …………………………………………………………… 63 8.2.6 直线加速器靶材内 X 射线的产生 ……………………………………… 64 8.2.7 直线加速器的射线能量 ………………………………………………… 64 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 65 习题 ……………………………………………………………………………………… 66 第9章 医用直线加速器 …………………………………………………………………… 68 9.1 直线加速器准直系统……………………………………………………………… 68 9.1.1 C 型臂直线加速器的几何结构 ………………………………………… 68 9.1.2 直线加速器治疗机头的组成部分 ……………………………………… 69 9.1.3 直线加速器的电子束 …………………………………………………… 71 9.1.4 射束适形装置 …………………………………………………………… 71 9.1.5 多叶准直器设计 ………………………………………………………… 72 9.1.6 半影 ……………………………………………………………………… 73 9.1.7 多叶准直器叶片间漏射和凹凸槽效应 ………………………………… 75 9.1.8 C 型臂直线加速器准直系统 …………………………………………… 75 9.2 直线加速器系统…………………………………………………………………… 77 9.2.1 螺旋断层放射治疗系统 ………………………………………………… 78 9.2.2 射波刀系统 ……………………………………………………………… 78 9.2.3 磁共振引导直线加速器 ………………………………………………… 80 进阶阅读 ………………………………………………………………………………… 81 习题 ……………………………………………………………………………………… 81 第10章 兆伏级光子束……………………………………………………………………… 83 10.1 兆伏级光子束的基本性质……………………………………………………… 83 10.1.1 百分深度剂量………………………………………………………… 84 10.1.2 建成区和dmax ……………………………………………………… 84 10.1.3 PDD:能量和射野面积 ……………………………………………… 85 10.1.4 射野离轴剂量分布和半影…………………………………………… 85 10.1.5 射野离轴剂量分布的平坦度………………………………………… 86 10.2 兆伏级光子束:在患者体内的效应 …………………………………………… 87 10.2.1 皮肤保护的物理原理………………………………………………… 88 10.2.2 皮肤保护的依赖关系………………………………………………… 88 10.2.3 组织补偿物…………………………………………………………… 91 进阶阅读………………………………………………………………………………… 92 习题……………………………………………………………………………………… 92 目录 17 第11章 兆伏级光子束:TMR和剂量计算 ……………………………………………… 94 11.1 PDD 和 TMR ………………………………………………………………… 94 11.2 监测跳数计算…………………………………………………………………… 96 11.2.1 MU 计算公式………………………………………………………… 96 11.2.2 MU 计算实例………………………………………………………… 97 11.2.3 延长源皮距时的 MU 计算 ………………………………………… 98 11.2.4 使用 PDD 计算 MU ………………………………………………… 99 11.2.5 等效方野……………………………………………………………… 99 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 100 习题 …………………………………………………………………………………… 100 第12章 光子束治疗计划:第一部分 …………………………………………………… 114 12.1 剂量计算算法和组织不均匀性 ……………………………………………… 114 12.1.1 剂量计算:比释总能及剂量核 …………………………………… 114 12.1.2 治疗计划系统射束模型 …………………………………………… 115 12.1.3 治疗计划系统剂量计算算法 ……………………………………… 116 12.1.4 组织不均匀性:肺 ………………………………………………… 117 12.1.5 组织不均匀性:骨 ………………………………………………… 118 12.2 兆伏级光子束的治疗计划 …………………………………………………… 119 12.2.1 采用多射野的治疗计划 …………………………………………… 119 12.2.2 楔形板治疗计划 …………………………………………………… 120 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 123 习题 …………………………………………………………………………………… 124 第13章 光子束治疗计划:第二部分 …………………………………………………… 127 13.1 体积定义和剂量体积直方图 ………………………………………………… 127 13.1.1 ICRU 的体积定义 ………………………………………………… 127 13.1.2 AAPM 第263号报告的命名 ……………………………………… 128 13.1.3 靶区边缘外扩 ……………………………………………………… 129 13.1.4 处方的标准 ………………………………………………………… 129 13.1.5 剂量体积直方图 …………………………………………………… 130 13.1.6 适形指数 …………………………………………………………… 131 13.1.7 点剂量处方与体积剂量处方 ……………………………………… 131 13.2 计划质量、肿瘤控制率和正常组织并发症概率……………………………… 131 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 131 习题 …………………………………………………………………………………… 132 18 肿瘤放射物理学基础 第14章 调强放疗和容积旋转调强放疗 ………………………………………………… 134 14.1 调强放疗和容积旋转调强放疗的实施 ……………………………………… 134 14.1.1 调强放疗的基本原理 ……………………………………………… 134 14.1.2 调强放疗的实施方法 ……………………………………………… 135 14.1.3 调强放疗的其他实施方法 ………………………………………… 137 14.2 逆向计划 ……………………………………………………………………… 137 14.2.1 正向计划与逆向计划 ……………………………………………… 138 14.2.2 成本函数和优化 …………………………………………………… 138 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 139 习题 …………………………………………………………………………………… 140 第15章 兆伏级电子束 …………………………………………………………………… 143 15.1 兆伏级电子束的物理学基础和百分深度剂量 ……………………………… 143 15.1.1 电子束治疗简介 …………………………………………………… 143 15.1.2 射束的产生和能谱 ………………………………………………… 143 15.1.3 电子束 PDD………………………………………………………… 144 15.1.4 能量和射野尺寸对 PDD 的影响 ………………………………… 145 15.1.5 光子污染 …………………………………………………………… 146 15.2 治疗射束的特性 ……………………………………………………………… 147 15.2.1 电子束半影 ………………………………………………………… 147 15.2.2 准直系统和 SSD 的影响 ………………………………………… 147 15.2.3 射野衔接 …………………………………………………………… 148 15.2.4 斜入射和人体曲面的影响 ………………………………………… 149 15.2.5 电子束照射组织不均匀性的影响 ………………………………… 150 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 150 习题 …………………………………………………………………………………… 151 第16章 辐射测量:电离室 ……………………………………………………………… 153 16.1 剂量测量简介 ………………………………………………………………… 153 16.1.1 电离室的工作原理 ………………………………………………… 153 16.1.2 Farmer电离室……………………………………………………… 153 16.1.3 平行板电离室 ……………………………………………………… 154 16.1.4 圆柱形电离室的比较 ……………………………………………… 155 16.1.5 小尺寸电离室的应用 ……………………………………………… 155 16.2 剂量测量规程 ………………………………………………………………… 157 16.2.1 剂量校准规程 ……………………………………………………… 157 16.2.2 校准和辐射质转换 ………………………………………………… 157 16.2.3 电荷修正因子 ……………………………………………………… 159 目录 19 16.2.4 参考深度的规定 …………………………………………………… 160 16.2.5 电子束剂量测量 …………………………………………………… 160 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 161 习题 …………………………………………………………………………………… 161 第17章 其他辐射测量设备 ……………………………………………………………… 163 17.1 半导体 ………………………………………………………………………… 163 17.1.1 剂量测量的物理原理 ……………………………………………… 163 17.1.2 半导体的优点和局限性 …………………………………………… 164 17.1.3 用于扫描和小射野剂量测量的半导体 …………………………… 165 17.1.4 在体剂量测量用半导体 …………………………………………… 165 17.1.5 绝对剂量与相对剂量测量 ………………………………………… 165 17.2 发光剂量计 …………………………………………………………………… 166 17.2.1 发光剂量计的原理和操作 ………………………………………… 166 17.2.2 发光剂量计的优点和局限性 ……………………………………… 166 17.3 胶片 …………………………………………………………………………… 167 17.3.1 放射性胶片 ………………………………………………………… 167 17.3.2 胶片校准 …………………………………………………………… 168 17.3.3 放射自显影胶片 …………………………………………………… 169 进阶阅读 ……………………………………………………………………………… 169 习题 …………………………………………………………………………………… 170 第18章 质量保证 ………………………………………………………………………… 172 18.1 质量保证的原理 ……………………………………………………………… 172 18.1.1 瑞士奶酪事故模型 ………………………………………………… 172 18.1.2 示例:质量保证和风险 …………………………………………… 172 18.2 直线加速器的质量保证 ……………………………………………………… 173 18.2.1 简介和报告 ………………………………………………………… 173 18.2.2 剂量测试 …………………………………………………………… 173 18.2.3 机械测试 …………………………………………………………… 175 18.3 针对患者的质量保证 ………………………………………………………… 177 18.3.1 用于调强放疗质量保证的设备 …………………………………… 178 18.3.2 针对患者质量保证的其他方法 …………………………………… 179 18.3.3 调强放疗质量保证的参考和标准 ………………………………… 180 18.3.4 质量保证:计划和治疗单的审
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