医学物理学课件

物理学在医学中的应用,医学物理学,医学物理学是把物理学的原理和方法应用于人类疾病预防、诊断、治疗和保健的交叉学科。该学科以放射治疗、医学影像学、核医学以及其他非电离辐射，在医学中的应用及应用过程中的质量保证、质量控制和辐射防护与安全等为主要内容。医学物理师和医生配合，工作在肿瘤放射治疗、医学影像、核医学以及其他非电离辐射，如超声、核磁、激光等各个领域，从事临床诊断和治疗的物理和技术支持、教学和科研工作，特别是在诊疗新技术的开发和应用、质量保证和质量控制以及保健物理和辐射防护等方面起着极其重要的作用。,肿瘤放射物理学,肿瘤放射物理学是医学物理学的一个重要分支，是放射肿瘤学的重要基础，它将放射物理的基本原理和概念应用于肿瘤的放射治疗。,主要研究与肿瘤放射治疗有关的物理问题，包括：射线与物质的相互作用的核物理基础吸收剂量，射线质的测量原理；X()射线、电子束、近距离治疗剂量学，质子、重离子剂量学，临床治疗计划设计的基本原理；X()射线立体定向放射治疗；剂量计算数学模型到正向优化和逆向计划设计；放疗设备的应用及研发质量保证和质量控制辐射防护,放射治疗的原理,放射线与介质的相互作用与物质原子核外电子相互作用，致核外电子激发或电离；与原子核相互作用，致原子核激发核反应,放射治疗运用特定能量的射线，这种能量的射线与人体组织相互作用时，很大概率是发生上述第一个作用，极小概率发生与核的相互作用。而和人体相互作用时，人体细胞中对射线最为敏感的是细胞的DNA双链结构，当双链断裂时，细胞便丧失了分裂能力，不能再生出新细胞，旧细胞将凋亡。,治疗增益,一种治疗手段杀死正常组织的能力与杀死病变组织的能力之间的差异，差异越大，则治疗增益越高。放疗增益：物理增益和生物增益物理增益：采用多个方向聚焦照射肿瘤生物增益：采用分次治疗手段，其原理是在接受一定量的辐照后，正常组织的修复能力要大于肿瘤组织,放射物理师的职责，具体工作（日常工作）,放射治疗的实施由：医生、物理师、技术员等相互协作完成医生：通过诊断手段，确定肿瘤区域、肿瘤的病理类型、治疗时所需要的射线剂量物理师：设计一个方案，使得治疗所需要的射线能安全的、精确的照射入患者的体内技术员：将患者以正确的体位置于治疗机下，并按照物理师所设计的方案实施治疗过程。,设计方案,治疗机的各项性能参数：机械性能、剂量参数射线类型、射线的能量、射线剂量借助计算机来模拟分析射线在人体中的分布，得到治疗方案（治疗计划）计划实施后，验证治疗的准确性（包括位置验证和剂量验证）辐射防护：放疗设施的防护，工作人员的辐射防护，公众的辐射防护,物理学在医学中的应用实例,CT的原理放射治疗计划的设计逆向计划设计及优化算法,CT的原理,ComputedTomography,1895年11月8日,德国物理学家WCRontgen发现X射线;当年12月22日伦琴利用X线拍摄了其夫人手的照片,这是人类历史上第一张揭示人体内部结构的影像。1896年X线就开始应用于医学,至今它经历了X线的医学应用、X线诊断学的建立以及医学影像学的逐步形成三个阶段.,CT的基本原理,代数法重建(ART)思想,分辨率2X2，若提高分辨率会怎么样？,若3X3的像素时，只有6个方程，9个未知数，所以还需要第三个方向的射线。,得到一个线性方程，求解方程即可得到每个像素点上的密度值，把这些密度值用灰度的形式转换出来，就是一副CT图像解这个方程，一般用到傅里叶（Fourier）变换，或拉登（Radon）变换。,治疗计划的设计,在放射治疗之前，利用计算机来模拟射线在人体中的剂量分布的过程。并分析肿瘤区的射线剂量是否足够，肿瘤区邻近的正常组织的受照剂量是否超过安全范围。例如脑胶质瘤的治疗剂量为6000cGy，而眼晶体的耐受剂量为900cG