放射物理與輻射防護是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一,其教學(xué)任務(wù)是為后續(xù)專業(yè)課及繼續(xù)教育課程奠定必要的基礎(chǔ)。根據(jù)影像技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求,本教材教學(xué)內(nèi)容涵蓋了影像物理、核醫(yī)學(xué)物理、放射治療劑量學(xué)基礎(chǔ)以及醫(yī)療照射的輻射防護學(xué)知識、能力及素質(zhì)要求。影像物理、核醫(yī)學(xué)物理主要講授有關(guān)射線及放射性核素的基本特性、產(chǎn)生以及射線與物質(zhì)相互作用的基本過程、輻射能量的轉(zhuǎn)移、沉積、傳遞規(guī)律;放射治療劑量學(xué)則主要介紹放射治療過程中輻射劑量計算、測量以及基本的劑量學(xué)體系;輻射防護部分則重點介紹國際相關(guān)組織、國家對醫(yī)療照射所制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、條例和輻射防護法規(guī)。
1. 探索專業(yè)基礎(chǔ)課教材課程思政呈現(xiàn)方式,將課程思政教育與專業(yè)知識講授有機融合,突出專業(yè)知識中的思政元素及其內(nèi)含教育寓意。
2.根據(jù)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展所帶來的教育資源獲取的便利性,知識展示的多維性,學(xué)習(xí)、訓(xùn)練的自主性,在上版教材網(wǎng)絡(luò)增值服務(wù)的基礎(chǔ)上,本版教材嘗試將紙質(zhì)內(nèi)容與數(shù)字教學(xué)資源以融合教材的形式提供給教育者和學(xué)習(xí)者。
3.根據(jù)近年來國家頒布的有關(guān)放射防護法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及國際相關(guān)機構(gòu)發(fā)表的關(guān)于醫(yī)療照射的放射防護體系、概念,對教材的相關(guān)部分進行了更新。
4.考慮到各校實驗教學(xué)需要,體現(xiàn)以學(xué)生為中心教學(xué)理念,根據(jù)教學(xué)大綱要求,對理論教學(xué)內(nèi)容以及實驗內(nèi)容進行了調(diào)整、補充。增加了部分實驗教學(xué)數(shù)字資源,便于學(xué)生自學(xué)。
放射物理與輻射防護是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)等本科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課,其教學(xué)任務(wù)是為后續(xù)專業(yè)課及畢業(yè)后教育奠定必要的基礎(chǔ)。教材內(nèi)容涉及放射物理學(xué)基礎(chǔ)、放射治療輻射劑量學(xué)基礎(chǔ)以及放射防護基本法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。
上版教材《放射物理與輻射防護》為國家衛(wèi)生和計劃生育委員會十三五規(guī)劃教材。自2016 年8 月首版發(fā)行以來,由于內(nèi)容選取得當(dāng)、深淺適度、體例編排適合教與學(xué),紙、數(shù)融合特色突出,全國開辦醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)的院校廣泛使用。首版教材累計印刷12 次,累計發(fā)行5 萬余冊。由于本教材講授內(nèi)容貼近職業(yè)標(biāo)準(zhǔn),教材成為國家衛(wèi)生健康委員會大型設(shè)備操作技能考核及職稱晉升考試的重要參考書。
黨的二十大勝利召開,吹響了全面推動高等教育高質(zhì)量發(fā)展的號角,為黨育人,為國育才成為高等教育神圣使命。為適應(yīng)新醫(yī)科發(fā)展對醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)教育帶來的挑戰(zhàn),特別是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展對教育教學(xué)及知識獲取帶來的重要變革,充分彰顯教材在立德樹人過程中的獨特作用,在充分調(diào)研及廣泛征求國內(nèi)院校教師對教材使用建議的基礎(chǔ)上,編者對本教材進行了第二輪修訂。
1. 探索專業(yè)基礎(chǔ)課教材課程思政呈現(xiàn)方式,將課程思政教育與專業(yè)知識講授有機融合,突出專業(yè)知識中的思政元素及其內(nèi)含教育寓意。
2. 根據(jù)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展所帶來的教育資源獲取的便利性,知識展示的多維性,學(xué)習(xí)、訓(xùn)練的自主性,在上版教材網(wǎng)絡(luò)增值服務(wù)的基礎(chǔ)上,本版教材嘗試將紙質(zhì)內(nèi)容與數(shù)字教學(xué)資源以融合教材的形式提供給教育者和學(xué)習(xí)者。將過去不容易在紙質(zhì)教材上展現(xiàn)的動畫、視頻、微課、圖示等數(shù)字資源以插入二維碼的形式在紙版教材中體現(xiàn),閱讀者通過掃描二維碼就可以實現(xiàn)知識點多維顯示并通過移動客戶端實現(xiàn)交互式學(xué)習(xí)。
3. 根據(jù)近年來國家頒布的有關(guān)放射防護法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及國際相關(guān)機構(gòu)發(fā)表的關(guān)于醫(yī)療照射的放射防護體系、概念,對教材的相關(guān)部分進行了更新。
4. 考慮到各校實驗教學(xué)需要,體現(xiàn)以學(xué)生為中心教學(xué)理念,根據(jù)教學(xué)大綱要求,對理論教學(xué)內(nèi)容以及實驗內(nèi)容進行了調(diào)整、補充。增加了部分實驗教學(xué)數(shù)字資源,便于學(xué)生自學(xué)。
本教材建議教學(xué)54 學(xué)時,理論教學(xué)38 學(xué)時,實驗教學(xué)16 學(xué)時。
在本輪教材修訂過程中,雖然采納了多數(shù)院校同行對上版教材所提出的意見與建議,但是由于編者水平所限,書中難免仍存缺點與不足,懇請使用本教材的師生及閱讀本書的同行給予寶貴意見以便下次修訂、完善。
主編
2023 年6 月
教授,理學(xué)碩士,放射醫(yī)學(xué)博士,碩士生導(dǎo)師。主要研究方向為醫(yī)療照射輻射劑量學(xué)問題。近年來發(fā)表論文40余篇,山東省教學(xué)名師,泰安市拔尖人才。承擔(dān)山東省科技廳、山東省教育廳、山東省衛(wèi)生廳科研課題6項。 主編教材多部, 省級精品課程放射治療劑量學(xué)負(fù)責(zé)人,省級虛擬仿真實驗項目負(fù)責(zé)人 ,山東第一醫(yī)科大學(xué)國家級一流本科專業(yè)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)負(fù)責(zé)人。
第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)/1
第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)/1
一、揭示原子結(jié)構(gòu)的實驗基礎(chǔ)/1
二、玻爾的原子模型/3
三、原子核外的電子結(jié)構(gòu)/6
第二節(jié)原子核結(jié)構(gòu)/7
一、原子核組成/7
二、原子核結(jié)合能/8
三、原子核能級/10
四、原子核自旋與核磁矩/10
第三節(jié)磁共振/11
一、核磁矩在靜磁場中的進動/11
二、核磁共振現(xiàn)象/13
三、核自旋弛豫/14
第四節(jié)磁共振現(xiàn)象的醫(yī)學(xué)應(yīng)用/15
一、磁共振波譜分析技術(shù)/15
二、磁共振成像技術(shù)/17
第二章核衰變/20
第一節(jié)放射性核素衰變類型/20
一、衰變/20
二、衰變/21
三、衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換/22
第二節(jié)原子核的衰變規(guī)律/22
一、衰變規(guī)律/22
二、衰變平衡/24
第三節(jié)放射性核素衰變的統(tǒng)計/25
第四節(jié)醫(yī)用放射性核素的生產(chǎn)與制備/26
一、放射治療常用放射性核素及其產(chǎn)生/26
二、核醫(yī)學(xué)常用放射性核素及其產(chǎn)生/27
第五節(jié)放射性核素的臨床應(yīng)用/30
一、放射性核素在腫瘤放射治療中的應(yīng)用/30
二、放射性核素在核醫(yī)學(xué)檢查中的應(yīng)用/31
第三章醫(yī)用X射線的產(chǎn)生與特性/34
第一節(jié)X射線的發(fā)現(xiàn)/34
第二節(jié)X射線的本質(zhì)與特性/35
一、X射線的本質(zhì)/35
二、X射線的基本特性/36
第三節(jié)X射線的產(chǎn)生條件與裝置/37
一、X射線的產(chǎn)生條件/37
二、X射線的發(fā)生裝置/37
第四節(jié)X射線的產(chǎn)生原理/40
一、電子與物質(zhì)的相互作用/40
二、兩種X射線的產(chǎn)生原理/41
第五節(jié)X射線的量與質(zhì)/46
一、概念及其表示方法/46
二、影響X射線量和質(zhì)的因素/47
第六節(jié)X射線的產(chǎn)生效率/48
第七節(jié)X射線強度的空間分布/49
第四章X(或)射線與物質(zhì)的相互作用/53
第一節(jié)概述/53
一、X射線與物質(zhì)相互作用的概率/54
二、射線的衰減/54
三、能量轉(zhuǎn)移和吸收/56
第二節(jié)X射線與物質(zhì)相互作用的主要過程/57
一、光電效應(yīng)/57
二、康普頓效應(yīng)/60
三、電子對效應(yīng)/64
第三節(jié)X射線與物質(zhì)相互作用的其他過程/64
一、相干散射/64
二、光核作用/65
第四節(jié)各種作用發(fā)生的相對概率/65
一、Z和h與三種基本作用的關(guān)系/65
二、診斷放射學(xué)中各種基本作用發(fā)生的相對概率/66
第五章X(或)射線在物質(zhì)中的衰減/68
第一節(jié)單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律/68
一、窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律/68
二、寬束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律/70
第二節(jié)連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律/71
一、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減特點/71
二、影響X射線衰減的因素/72
三、X射線的濾過/73
第三節(jié)診斷放射學(xué)中X射線的衰減/75
一、人體的構(gòu)成元素和組織密度/76
二、X射線通過人體的衰減規(guī)律/76
第四節(jié)X射線的臨床應(yīng)用/77
一、X射線攝影技術(shù)/78
二、介入放射技術(shù)/79
三、計算機體層成像技術(shù)/79
四、腫瘤放射治療技術(shù)/80
第六章常用的輻射量和單位/81
第一節(jié)描述電離輻射的常用輻射量和單位/81
一、描述輻射場性質(zhì)的量/81
二、照射量/83
三、比釋動能/84
四、吸收劑量/84
五、吸收劑量、比釋動能及照射量之間的關(guān)系和區(qū)別/86
第二節(jié)輻射防護中使用的輻射量和單位/88
一、當(dāng)量劑量/88
二、有效劑量/89
三、吸收劑量的蒙特卡洛計算/91
四、集體當(dāng)量劑量和集體有效劑量/93
五、待積當(dāng)量劑量和待積有效劑量/93
第七章放射線的測量/95
第一節(jié)照射量的測量/95
一、自由空氣電離室/95
二、實用型電離室/97
三、電離電荷測量電流/99
第二節(jié)吸收劑量的測量/100
一、吸收劑量的基本測量法/100
二、電離室測量法/101
三、吸收劑量的其他測量方法/104
第三節(jié)射線質(zhì)的測定/105
一、400kV以下X射線質(zhì)的測定/105
二、高能X射線能量的測定/105
三、高能電子束能量的測定/106
第四節(jié)醫(yī)用影像檢查技術(shù)的輻射劑量學(xué)評價/106
一、X射線攝影與X射線透視檢查技術(shù)輻射劑量學(xué)評價/107
二、CT檢查的輻射劑量學(xué)評價/108
三、核醫(yī)學(xué)檢查劑量學(xué)評價/110
第八章放射治療劑量學(xué)/113
第一節(jié)放射源和放射治療設(shè)備/113
一、放射治療常用的放射源及照射方式/113
二、放射治療常用的放射性同位素/113
三、放射治療常用的治療設(shè)備/114
四、放射治療技術(shù)/115
第二節(jié)高能X射線射野劑量學(xué)/115
一、模體/115
二、百分深度劑量/116
三、組織空氣比/119
四、組織最大劑量比/120
五、等劑量分布與射野離軸比/121
六、楔形射野及劑量分布/122
七、人體曲面和不均勻組織的修正/123
八、輸出劑量的計算方法和實例/124
第三節(jié)高能電子射線射野劑量學(xué)/126
一、高能電子射線束的產(chǎn)生及物理特性/126
二、電子線百分深度劑量/126
三、電子線等劑量曲線的分布/128
四、電子線射野的均勻性和半影/128
五、高能電子線輸出劑量的計算/129
第四節(jié)近距離照射劑量學(xué)/129
一、近距離照射劑量學(xué)的基本特點及其劑量分布/130
二、腔內(nèi)照射劑量學(xué)/131
三、組織間照射劑量學(xué)/132
四、粒子植入照射劑量學(xué)/132
第五節(jié)放射治療計劃設(shè)計的基本劑量學(xué)原則/132
一、放射治療計劃的設(shè)計/133
二、放射治療計劃的評估與驗證/133
第九章放射線對人體的影響/136
第一節(jié)放射線的生物效應(yīng)/136
一、放射生物學(xué)基礎(chǔ)/136
二、輻射生物效應(yīng)分類/139
三、胎兒出生前受照效應(yīng)/144
四、皮膚效應(yīng)/145
第二節(jié)影響輻射損傷的因素/146
一、與電離輻射有關(guān)的因素/146
二、與機體有關(guān)的因素/148
三、環(huán)境因素/148
四、醫(yī)療照射因素/149
第十章放射防護法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)/153
第一節(jié)放射防護法規(guī)/153
第二節(jié)放射防護標(biāo)準(zhǔn)/154
一、標(biāo)準(zhǔn)的概念/154
二、標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展/155
三、醫(yī)用放射防護標(biāo)準(zhǔn)/155
第三節(jié)放射防護標(biāo)準(zhǔn)介紹/156
一、國際電離輻射防護基本安全標(biāo)準(zhǔn)簡介/156
二、國際電離輻射防護和輻射安全的基本安全標(biāo)準(zhǔn)/157
三、我國現(xiàn)行放射防護標(biāo)準(zhǔn)/159
第四節(jié)放射防護法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實施/160
一、放射工作單位自主管理/160
二、衛(wèi)生行政部門監(jiān)督管理/161
第十一章放射線的屏蔽防護/164
第一節(jié)輻射防護的基本方法/164
一、外照射防護的基本方法/164
二、內(nèi)照射防護的基本方法/164
第二節(jié)射線屏蔽材料/165
一、對屏蔽材料的要求/165
二、常用屏蔽防護材料/165
第三節(jié)射線屏蔽厚度的確定方法/167
一、確定屏蔽厚度的依據(jù)/167
二、屏蔽厚度的計算/169
第十二章醫(yī)療照射的輻射防護/175
第一節(jié)醫(yī)用診斷X射線的防護/175
一、輻射防護原則/175
二、診斷X射線機防護性能的要求/176
三、X射線計算機斷層攝影(CT機)輻射防護要求/176
四、輻射防護設(shè)施/177
五、醫(yī)用X射線診斷防護安全操作要求/178
六、CT操作中的輻射防護要求/180
七、介入放射學(xué)操作中的輻射防護要求/180
八、婦女X射線檢查的防護/181
九、兒童X射線檢查的防護/182
第二節(jié)腫瘤放射治療的輻射防護/183
一、醫(yī)用電子直線加速器的輻射防護/183
二、醫(yī)用射線外照射治療的輻射防護/183
三、外照射放射治療中對患者的防護/184
第三節(jié)核醫(yī)學(xué)檢查的輻射防護/185
一、臨床核醫(yī)學(xué)場所的輻射防護要求/185
二、放射性藥物操作的輻射防護要求/185
三、臨床核醫(yī)學(xué)治療的輻射防護要求/185
第四節(jié)輻射防護監(jiān)測/186
一、場所輻射防護監(jiān)測/186
二、個人劑量監(jiān)測/186
第五節(jié)醫(yī)療照射的輻射防護管理/187
一、輻射防護管理機構(gòu)/187
二、放射性工作申請許可制度/187
三、輻射防護管理內(nèi)容/188
實驗/195
實驗一X射線特性的驗證/195
實驗二放射性活度統(tǒng)計測量仿真實驗/195
實驗三X射線能譜特性仿真實驗/198
實驗四X射線機輸出量的測量/199
一、X射線機輸出量的測量/199
二、X射線機輸出量測量仿真實驗/200
實驗五X射線半值層測量實驗/203
一、X射線半值層的測量/203
二、X射線半值層測量仿真實驗/203
實驗六透視X射線機防護區(qū)照射量率的測量/206
實驗七X射線屏蔽材料鉛當(dāng)量測量/208
一、X射線屏蔽材料鉛當(dāng)量測量/208
二、X射線屏蔽材料鉛當(dāng)量測量仿真實驗/209
實驗八介入放射學(xué)輻射劑量學(xué)測量/210
實驗九CT劑量學(xué)指數(shù)測量及評價/211
實驗十加速器機房外周圍當(dāng)量劑量率測量及評價/212
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中英文名詞對照索引/217