放射設(shè)備治療學(xué)

1、名詞解釋：電離輻射：在核物理界和核醫(yī)學(xué)界，人們將能夠引起物質(zhì)電離的輻射稱為“電離輻射”。放射：能使物質(zhì)電離的電磁波或粒子流的輻射過(guò)程稱為“放射”。放射線：能使物質(zhì)電離的電磁波或粒子流稱為“放射線”，簡(jiǎn)稱“射線”。放射源：能輸出“射線”的物質(zhì)（元素）或設(shè)備稱為“放射源”。放射性：某些物質(zhì)（元素）或設(shè)備能夠發(fā)射“電離輻射”的性質(zhì)叫做“放射性”。同位素：原子也被稱為元素；質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)和能量狀態(tài)完全相同的原子的集合稱為核素；而質(zhì)子數(shù)，核外電子數(shù)（核電荷數(shù)和原子序數(shù)）也相同，但中子數(shù)（原子量）不同的核素，由于在化學(xué)元素周期表中占據(jù)相同的位置，故相互稱為同位素。照射野：簡(jiǎn)稱射野，表示射線束經(jīng)

2、準(zhǔn)直器后垂直通過(guò)體模的范圍，以體模表面的截面大小表示照射野的面積。源皮距SSD：表示射線源到體模表面照射野中心的距離。百分深度劑量PDD：定義為標(biāo)準(zhǔn)照射條件下（射野10cmX10cm，SSD=100cm），射野中心軸上某一深度（d）厘米處的吸收劑量（Dd）與參考點(diǎn)深度（d0）處劑量（Dd 0）之比的百分?jǐn)?shù)。一般參考點(diǎn)深度選在最大劑量點(diǎn)深度（dm）處。微波源：產(chǎn)生并輸出微波功率的器件。加速器：加速器是“帶電粒子加速器”的簡(jiǎn)稱。從微觀上來(lái)說(shuō)，我們無(wú)法用人工方法控制不帶電的粒子；但可以通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)讓帶電的粒子加速或改變運(yùn)動(dòng)方向，所以，我們通常所說(shuō)的加速器就是指“帶電粒子加速器”。后裝機(jī)：內(nèi)照射近距

3、離后裝治療機(jī)的基本工作原理是：首先按照不同部位選用合適的“施源器”，并通過(guò)腔道或組織間置入的方法將施源器緊貼在病變部位，然后由控制系統(tǒng)自動(dòng)將放射源送進(jìn)施源器實(shí)施近距離放射治療。由于事先置入施源器，然后，在計(jì)算機(jī)控制下，由機(jī)器自動(dòng)將放射源送入治療部位的施源器內(nèi)，所以給這種裝備取名為近距離后裝治療機(jī)，簡(jiǎn)稱后裝機(jī)。（可能選擇）跳頻：由于行波加速管是色散結(jié)構(gòu)，可以在多個(gè)頻率點(diǎn)上工作，所以，對(duì)行波高能醫(yī)用加速器來(lái)講，可以通過(guò)改變工作頻率的方式來(lái)選擇不同的輸出能量。這種從一個(gè)工作頻率變到另一個(gè)工作頻率的方式叫做“跳頻”。微波頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)：微波頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)（AFC）是為了協(xié)調(diào)微波源與加速管之間電磁振

4、蕩頻率一致性的重要環(huán)節(jié)。由于行波加速管與駐波加速管的頻率特性不同，而且微波源又有磁控管和速調(diào)管之分，因此對(duì)醫(yī)用電子直線加速器來(lái)講，當(dāng)確定了加速管與微波源的不同組合之后，就必須設(shè)計(jì)并配置符合其運(yùn)行特點(diǎn)的微博頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)。高壓脈沖形成網(wǎng)絡(luò)：高壓脈沖形成網(wǎng)絡(luò)（PFN）處于高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之首。在醫(yī)用電子直線加速器中，之所以設(shè)置PFN，其根本目的是用來(lái)產(chǎn)生磁控管或速調(diào)管所需要的高壓方波負(fù)脈沖。因?yàn)檫@種PFN器件是根據(jù)傳輸線理論而設(shè)計(jì)的仿真?zhèn)鬏斊骷?，所以，PFN通常也被稱為仿真?zhèn)鬏斁€，簡(jiǎn)稱“仿真線”。帕斯卡：關(guān)于壓力、壓強(qiáng)、應(yīng)力包括真空度等物理量的計(jì)量單位規(guī)定采用國(guó)際單位制中具有專門名稱的

5、導(dǎo)出單位“帕斯卡”，單位符號(hào)為“Pa”。定義：1Pa等于垂直于面積為1m2的表面上均勻作用1N的壓力，即：1帕（Pa）=1牛頓/米2（N/m2）。填空：1.目前，醫(yī)用電子直線加速器是放射治療領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，是放射治療的核心設(shè)備。2.不同類型的放射線具有各不相同的放射物理特性和不同的放射生物學(xué)特性；而同一種放射線具有相思的放射物理特性，其區(qū)別在于，射線的能量不同，最大劑量的輻射深度也不相同，顯然，能量越高，輻射深度越深。（也可能判斷）3.產(chǎn)生X線的主要條件之一就是“要有高速運(yùn)動(dòng)的電子，這一條包含了要有電子源和加速電場(chǎng)兩個(gè)必要條件”。顯然，因?yàn)槊恳粋€(gè)電子的靜止質(zhì)量及能量是確定不變的，所以電子束能量

6、的高低主要取決于加速電場(chǎng)的強(qiáng)度，而當(dāng)靶材料確定之后，高能X線能量的高低就與電子打靶前的X線的能量就越高。4.電離輻射與物質(zhì)的相互作用，實(shí)質(zhì)上是一種能量的傳遞過(guò)程。其結(jié)果是電離輻射的能量被物質(zhì)所吸收，引起被照射物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生各種變化，其中包括物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)等。5.臨床劑量學(xué)的基本原則是最大程度地摧毀病灶，最大限度地保護(hù)正常組織。6.水介質(zhì)是肌肉組織的最佳等效材料，因此，實(shí)踐中常用水介質(zhì)來(lái)模擬人體組織。放射物理學(xué)測(cè)量中常用的“三圍水模輻射場(chǎng)測(cè)量分析系統(tǒng)”（俗稱三維水箱）和“Farmer劑量?jī)x”的小水箱就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的。7.臨床上應(yīng)用的放療設(shè)備，絕大多數(shù)是醫(yī)用加速器，而醫(yī)用加速

7、器的典型代表是醫(yī)用電子直線加速器。就目前發(fā)展趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，醫(yī)用電子直線加速器必然是放療設(shè)備的主流產(chǎn)品。8.60Co治療機(jī)的主要缺點(diǎn)是射線的劑量分布特性不夠理想，皮膚受量較大，能量不可調(diào)節(jié)，適應(yīng)證受到一定限制；而且需要定期換源，對(duì)工作人員具有較大的潛在放射危險(xiǎn)性。其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，因此，目前在中小醫(yī)院仍有一定的市場(chǎng)。9.現(xiàn)代醫(yī)用電子直線加速器的基本特點(diǎn)是：多種能量的射線可以靈活選擇，等中心旋轉(zhuǎn)照射能夠保證最佳劑量分布和最佳治療效果，這是醫(yī)用電子直線加速器能夠在放療設(shè)備中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的主要原因。10.從外觀構(gòu)造上來(lái)看，行波加速管是一根圓柱（筒）體。由于現(xiàn)在的駐波加速管

8、多是邊耦合結(jié)構(gòu)，所以多數(shù)駐波加速管的外周都有許多“耳朵”，這是從結(jié)構(gòu)上區(qū)分兩種加速管最直接的外部特征。11.用波導(dǎo)管傳輸微波電磁場(chǎng)能量，不但傳輸功率大，能量損耗小，而且波導(dǎo)管的金屬外壁能起屏蔽作用，可以防止微波泄漏和輻射損失；同時(shí)，波導(dǎo)管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、機(jī)械強(qiáng)度高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。12.醫(yī)用電子直線加速器所采用的微波源有“磁控管”和“速調(diào)管”兩種類型。13.由于頻率太高和非線性等原因，脈沖電路一般不能采用集中參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，通?？捎梅植紖?shù)進(jìn)行定性分析，并且用“脈沖波形”進(jìn)行定量計(jì)算，這是脈沖電路與普通電路在分析計(jì)算方法上的主要區(qū)別。選擇：1.可以肯定的是，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，作

9、為外照放射設(shè)備，醫(yī)用電子直線加速器的核心地位，僵尸任何其他放射治療設(shè)備都無(wú)法代替的。因此，放射治療設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，將進(jìn)入主要以醫(yī)用電子直線加速器為核心技術(shù)、多學(xué)科綜合運(yùn)用、外圍設(shè)備綜合配套的精確放射治療時(shí)代。2.間接致電離輻射的射線沒有“射程”，即KV級(jí)X線，射線，高能X線，中子束這4條曲線幾乎沒有終點(diǎn)，這是間接致電離輻射，包括光子和中性粒子（中子）的共同特點(diǎn)，但它們的最大劑量點(diǎn)的深度隨能量的增加而加深，為了表示這種射線的特點(diǎn)，通常將從表面到最大劑量點(diǎn)的區(qū)域稱為“建成區(qū)”。3.韌致輻射又稱剎車輻射，原指高速運(yùn)動(dòng)的電子驟然減速時(shí)發(fā)出的輻射，后來(lái)泛指帶電粒子與原子或原子核發(fā)生碰撞時(shí)突然減速發(fā)出的輻

10、射。根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，帶電粒子做加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)必然伴隨電磁輻射。4.比釋動(dòng)能是用來(lái)衡量間接致電離輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)，在單位質(zhì)量的物質(zhì)中轉(zhuǎn)移給次級(jí)帶電粒子初始動(dòng)能總和是多少的一個(gè)物理量。5.質(zhì)子加速器和重離子加速器的最大特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于輸出的射線具有“布拉格峰”，即質(zhì)子束和重離子束達(dá)到最大射程以后的劑量會(huì)迅速降到零點(diǎn)，從而可以有效的保護(hù)后面的正常組織，比較適合于重要器官周圍病灶的治療，但由于造價(jià)太昂貴，適應(yīng)證較窄，目前還難以廣泛推廣應(yīng)用。6.磁控管的基本結(jié)構(gòu)：磁控管其實(shí)是一種管內(nèi)被抽成高度真空狀態(tài)的特殊二極管結(jié)構(gòu)，但其輸入的是電功率，輸出的是微波功率。從外形上看，磁控管的一端有陰極（燈絲）接頭

11、，另一端是用高強(qiáng)度玻璃封堵的微波輸出端口，而陽(yáng)極與外殼連為一體（零電位）。此外，外觀上還可以看到兩個(gè)水管接口和一個(gè)調(diào)諧機(jī)構(gòu)接口，以便分別連接外部冷卻水管與外部的頻率調(diào)諧機(jī)構(gòu)。7.現(xiàn)代高能醫(yī)用電子直線加速器，不論是行波結(jié)構(gòu)還是駐波結(jié)構(gòu)，從整體構(gòu)成和工作原理上來(lái)講，基本上是一樣的。8.與行波加速管不同，駐波加速管是單色結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)是單頻微波器件，其工作頻帶很窄，饋入加速器的微波功率對(duì)頻率的變化非常敏感，微波頻率的微小變化就會(huì)引起微波傳輸功率的較大波動(dòng)，所以駐波加速管對(duì)微波工作頻率的穩(wěn)定性提出了更高的要求。9.將充電之后的PFN接通放電負(fù)載時(shí)，在負(fù)載上形成的脈沖波形與鏈接真實(shí)傳輸線時(shí)形成的脈沖波形基

12、本上是一樣的。通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)串聯(lián)電感的感抗和并聯(lián)電容的容抗，可以模擬不同長(zhǎng)度的真實(shí)傳輸線，從而可以獲得所需寬度（脈沖時(shí)間）的方波脈沖。這就是PFN的工作原理。判斷：1.作為體外遠(yuǎn)距離放射治療設(shè)備，醫(yī)用加速器已經(jīng)基本取代了放射性核素和KV級(jí)X線治療機(jī)的地位，稱為放射治療設(shè)備的主流產(chǎn)品。2.磁控管和速調(diào)管，都是應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)用電子直線加速器上技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)精細(xì)的大功率微波源。3.史密斯圓圖是射頻與微波技術(shù)中常用的一種計(jì)算傳輸線反射系數(shù)與特征阻抗的圖解工具。4.行波雙腔自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)的核心器件是雙腔鑒頻器。雙腔鑒頻器是由同一個(gè)金屬殼體內(nèi)設(shè)置兩個(gè)不同諧振頻率的空腔組成的。由于兩個(gè)諧振腔的諧振頻率分別高于和低

13、于所設(shè)定的微波工作頻率，故分別叫做“高腔”和“低腔”。5.為了讓電子發(fā)射系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)射電子，以滿足同步加速條件，必須對(duì)電子的發(fā)射時(shí)機(jī)（相位）、發(fā)射數(shù)量（脈沖波形和脈沖幅度）等進(jìn)行有效控制。由此可見，“高壓脈沖”和“脈沖調(diào)制”是一個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)方面。為了產(chǎn)生大功率微波能量，必須設(shè)置“高壓脈沖電源”；而為了滿足電子與加速電場(chǎng)的同步加速條件，就必須設(shè)置“脈沖調(diào)制器”，兩者合一就構(gòu)成了高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)。6.設(shè)置真空系統(tǒng)的目的，首先是為了防止加速管內(nèi)的高壓打火，其次是為了避免電子發(fā)射系統(tǒng)（電子槍）的燈絲因氧化而燒斷，再次是為了避免電子與空氣分子的碰撞而損失能量。簡(jiǎn)答：1.為什么醫(yī)用電子直線加速器能得到迅速發(fā)

14、展？為了開發(fā)更高能量并且適合于醫(yī)用的放射治療設(shè)備，由于醫(yī)用電子直線加速器可以輸出不同能量的X線和電子射線，射出能量可以從幾個(gè)兆電子伏到幾十兆電子伏，基本可以滿足臨床需求，且其成本相對(duì)較低，因而得到了迅速發(fā)展。其他幾類醫(yī)用加速器，雖然性能也比較優(yōu)越，但由于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜龐大，成本太高等原因，致使它們的發(fā)展速度比較緩慢，真正投入臨床應(yīng)用的很少。2.如何從整體構(gòu)造來(lái)判斷是行波還是駐波加速器？從整體構(gòu)造上來(lái)看，高能行波醫(yī)用電子直線加速器是“滾筒形”結(jié)構(gòu)，高能駐波醫(yī)用電子直線加速器是“支臂形”結(jié)構(gòu)。（可能判斷）3.加速管對(duì)微波工作頻率的要求：行波管是色散結(jié)構(gòu)，容許微波頻率的變化范圍較大，存在一個(gè)工作頻段，在一定的范圍內(nèi)容許有多個(gè)工作頻率，允許工作在多個(gè)不同的工作頻率，每個(gè)工作頻率可以對(duì)應(yīng)一個(gè)電子能量。而駐波加速管是單色結(jié)構(gòu)，容許微波頻率的變化范圍較小，只容許有一個(gè)工作頻率，偏離這個(gè)頻率，微波功率不能注入加速管，故這時(shí)駐波加速管就不能工作。所以，行波加速管對(duì)微博頻率穩(wěn)定性的要求相對(duì)較低，而駐波加速管對(duì)微博頻率的穩(wěn)定性提出了更高的要求。4.在醫(yī)用電子直線加速器中，之所以設(shè)置高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)（HT），主要原因在于加