本书介绍离子治疗中的物理学相关问题，包括离子治疗现状、放射物理学基础、放射生物学基础、相对生物学效应模型、剂量学、治疗计划系统、运动管理及图像引导、临床案例分析等，高度概括目前离子治疗领域研究的最新成果及发展趋势；医学物理、生物物理概念明确清晰，图文并茂，内容系统全面，信息丰富。
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1988年8月-1992年7月：西北大学本科学习；1992年8月-1995年6月：中国科学院近代物理研究所硕士研究生；1995年10月-1999年2月：中国科学院近代物理研究所博士研究生。1999年3月-2000年8月：中国科学院近代物理研究所助研及副研；
2000年9月-2002年10月：德国重离子研究中心（GSI）客座科学家；
2002年11月-2004年12月：日本国立放射线医学综合研究所（NIRS）客座研究员（其间：2004年入选中科院“百人计划”项目）；
2005年1月起至今中国科学院近代物理研究所研究员，博士生导师。
医学物理作为通讯作者、第一作者发表论文230篇，其中SCI检索175篇、EI检索32篇，其他核心期刊检索50篇。国际粒子治疗合作组（PTCOG）指导委员会委员；《原子核物理评论》杂志编委会编委；《中华放射肿瘤学杂志》杂志编委会编委。
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 背景 1
1.1.1 放射性的发现及应用 1
1.1.2 X 射线放射治疗技术及其发展 4
1.2 离子治疗的发展历程 6
1.2.1 离子治疗概念的提出 6
1.2.2 离子治疗的早期探索 8
1.2.3 离子放射治疗技术的发展 10
1.2.4 离子放射治疗临床应用及推广.11
1.2.5 离子治疗中心全球分布情况 14
1.3 我国的离子治疗发展及现状 15
1.3.1 我国放射治疗发展概况 15
1.3.2 我国的离子治疗研发历程 16
1.3.3 我国目前离子治疗中心概况 19
小结 19
复习思考题 20
参考文献 20
第2章 离子治疗的放射物理学基础 24
2.1 离子与物质的相互作用.24
2.1.1 离子与核外电子的非弹性碰撞.25
2.1.2 离子与原子核的非弹性碰撞 26
2.1.3 离子与原子核的弹性碰撞 26
2.1.4 离子与原子核的核反应 27
2.2 离子在物质中的能量损失 27
2.2.1 阻止本领 27
2.2.2 射程与射程歧离 29
2.2.3 传能线密度 30
2.3 离子在物质中的多重库仑散射 31
2.4 核碎裂 32
2.5 束流配送方式.33
2.5.1 被动式束流配送 33
2.5.2 主动式束流配送 37
2.6 离子治疗的射程监控 40
2.6.1 PET实时在线监测 41
2.6.2 瞬发伽马监测 41
2.6.3 热声波监测 42
2.7 重离子治疗的物理优势.43
2.7.1 倒转的深度剂量分布 43
2.7.2 小的横向散射和射程歧离 45
2.7.3 灵活的配送方式 46
2.7.4 弹核碎片与PET实时在线监控 46
小结 47
复习思考题 47
参考文献 47
第3章 离子治疗的放射生物学基础 50
3.1 碳离子剂量分布的特点.50
3.2 存活曲线与相对生物学效应 51
3.2.1 存活曲线与线性平方模型 51
3.2.2 相对生物学效应 54
3.3 氧增比 56
3.4 离子辐射敏感性随细胞周期时相的变化.58
3.5 离子诱导的 DNA 损伤与修复 59
3.6 离子的分割照射 60
3.7 免疫治疗在离子放射治疗中应用的生物学基础 62
3.7.1 离子诱导的肿瘤免疫原性死亡与损伤相关分子模式的释放 62
3.7.2 离子诱导的远端效应 64
小结 67
复习思考题 68
参考文献 68
第4章 RBE 生物物理模型 70
4.1 RBE 模型的目的 70
4.2 基于碳离子和光子辐照细胞存活曲线的RBE 70
4.3 混合束模型 72
4.4 局部效应模型 73
4.4.1 基本原则 73
4.4.2 输入参数 74
4.4.3 RBE 的依赖关系 75
4.4.4 进一步发展 76
4.5 微剂量动力学模型 77
4.6 RBE 模型的临床应用 79
4.6.1 体外数据与临床数据的联系 79
4.6.2 混合束模型的临床应用 79
4.6.3 局部效应模型的临床应用 81
4.6.4 微观动力学模型的临床应用 81
4.6.5 不同中心之间的RBE加权剂量的转化 83
4.7 基于纳剂量学量的RBE模型 84
4.7.1 纳剂量学量 84
4.7.2 LNDM理论推导 85
4.7.3 LNDM参数确定 88
4.7.4 基于LNDM的离子束RBE计算 89
4.7.5 LNDM讨论 89
小结 92
复习思考题 92
参考文献 92
第5章 离子治疗计划系统 94
5.1 引言 94
5.2 治疗计划软件算法 96
5.2.1 DICOM图像 96
5.2.2 图像配准算法 96
5.2.3 勾画算法 104
5.2.4 光线投影算法 105
5.3 CT值到阻止本领比的转换 107
5.3.1 组织替代物法 107
5.3.2 化学计量法 109
5.4 患者摆位与固定 110
5.4.1 患者支撑装置 110
5.4.2 患者固定 113
5.5 影像采集与勾画 113
5.5.1 计划影像采集 113
5.5.2 轮廓勾画 114
5.6 计划参数设计 116
5.6.1 射野方向选择 116
5.6.2 射野数量 118
5.6.3 离子种类选择 119
5.7 剂量计算 120
5.7.1 吸收剂量计算 121
5.7.2 次级粒子 122
5.7.3 生物建模 123
5.8 治疗计划优化 125
5.8.1 剂量优化 125
5.8.2 单野均匀剂量优化 127
5.8.3 粒子调强治疗优化 127
5.8.4 鲁棒优化 128
5.8.5 研究热点 128
5.9 计划评估与计划质量保证 129
5.9.1 计划评估 129
5.9.2 计划质量保证 129
小结 130
复习思考题 130
参考文献 130
第6章 运动管理 132
6.1 运动靶区离子束放射治疗存在的挑战 132
6.1.1 器官运动分类 133
6.1.2 影响4D剂量分布的因素 133
6.2 运动探测 134
6.2.1 间接探测 134
6.2.2 直接探测 134
6.2.3 组合探测 135
6.3 运动补偿技术 135
6.3.1 呼吸控制 136
6.3.2 呼吸门控 136
6.3.3 呼吸引导 137
6.3.4 重复扫描 139
6.3.5 主动跟踪 141
6.3.6 运动补偿技术比较 141
6.4 离子 4D 治疗计划设计 143
6.4.1 几何内靶区 143
6.4.2 射程内靶区 144
6.4.3 4D静态剂量计算 146
6.4.4 4D动态剂量计算 147
小结 151
复习思考题 152
参考文献 152
第7章 图像引导技术 155
7.1 图像引导放射治疗技术的现状 155
7.2 图像引导放射治疗技术分类 156
7.2.1 正交X射线图像引导系统 156
7.2.2 室内轨道CT图像引导系统 157
7.2.3 CBCT 图像引导系统.158
7.2.4 红外体表图像引导系统 159
7.2.5 体内植入标记点式实时图像引导系统 159
7.2.6 激光体表扫描式图像引导系统 160
7.2.7 普通光学图像引导系统 162
7.2.8 磁共振图像引导系统 162
小结 165
复习思考题 165
参考文献 165
第8章 重离子剂量学 168
8.1 引言.168
8.2 参考条件下的剂量测量 169
8.2.1 参考条件 169
8.2.2 电离室测量 170
8.2.3 量热计测量 174
8.3 束流监测 174
8.3.1 束流强度监测器 174
8.3.2 位置和剂量均匀性监测器及其校准 175
8.4 非参考条件下的剂量测定 176
8.4.1 模体材料 176
8.4.2 用于吸收剂量分布测量的探测器 177
8.4.3 相对吸收剂量测量 178
8.4.4 绝对吸收剂量测量 179
小结 180
复习思考题 180
参考文献 181
第9章 粒子临床放射治疗的质量保证 183
9.1 质量保证方法 183
9.1.1 基本概念 183
9.1.2 质量保证类型和频率 185
9.1.3 剂量学测量系统及标准测量条件 186
9.2 日检 188
9.2.1 束流剂量学参数 189
9.2.2 基本安全与联锁 191
9.3 周检.192
9.3.1 临床剂量学 192
9.3.2 患者摆位验证 194
9.4 月检 195
9.4.1 基本安全 195
9.4.2 运动管理设备 196
9.4.3 医学成像设备 197
9.4.4 治疗设备机械性能 197
9.5 年检.199
9.5.1 临床剂量学 200
9.5.2 基本安全 204
9.5.3 治疗计划系统 205
小结 206
复习思考题 206
参考文献 206
第10章 重离子临床治疗及适应证 211
10.1 重离子治疗的适应证.211
10.2 中国肿瘤谱内的重离子治疗适应证 215
小结 215
复习思考题 216
参考文献 216
第11章 重离子治疗技术展望 217
11.1 大力发展主流重离子放射治疗技术 217
11.2 加大对新型治疗技术研究的支持 218
11.2.1 加快固定束多角度调强放射治疗技术的研发 218
11.2.2 研发重离子弧形调强放射治疗技术 218
11.2.3 研发多离子调强放射治疗技术 219
11.2.4 研究FLASH治疗技术 219
11.2.5 研发重离子治疗中的图像引导与射程监测技术 219
11.3 研究新型的重离子治疗计划技术 219
11.4 加快人工智能技术在重离子治疗中的应用研究 220
小结 220
复习思考题 220
参考文献 220
后记 222
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