放射治療設(shè)備講解課件

1、放射治療設(shè)備第1頁，共129頁。基本概念放 射 能使物質(zhì)電離的電磁波或粒子流的輻射 過程稱為“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)備能夠產(chǎn)生“電離輻射”的性質(zhì)叫做“放射性”。第2頁，共129頁?；靖拍铍婋x輻射:能夠引起物質(zhì)電離的輻射通常所說的“放射”、“放射線”、“放射源”等實(shí)際上就是特指“電離輻射”。電離輻射可以從原子或分子里面電離(ionize)出至少一個(gè)電子電離:即經(jīng)過照射后能使物質(zhì)的原子或分子變成“離子”，從而改變物質(zhì)的原有特性。 離子:帶有電荷的原子或分子，或

2、組合在一起的原子或分子團(tuán)。帶正電荷的離子稱“正離子”，帶負(fù)電荷的離子稱“負(fù)離子”。第3頁，共129頁?；靖拍罘派湫院怂貎?nèi)部發(fā)出的射線用希臘字母表示：射線、射線和射線就分別表示從放射性核素內(nèi)部發(fā)出的中子、電子和光子不是從放射性核素內(nèi)部發(fā)出用大寫的英文字母或者實(shí)際名稱表示：X射線、電子射線(簡稱電子線)、質(zhì)子射線等。射線與電子射線都是由放射源向外發(fā)射的電子流，物理特性基本相同，區(qū)別在于來源不同，能量不同射線與X射線都是電磁輻射(光子)，單從放射治療的效果與作用而言，兩者基本相同，只是來源不同，能量不同而已。第4頁，共129頁。“射線”裝置X線機(jī)、CT、ECT、PET等各種醫(yī)學(xué)影像檢查設(shè)備（診斷）

3、第5頁，共129頁。“射線”裝置放射治療設(shè)備：鈷-60治療機(jī)醫(yī)用直線加速器刀、X刀近距離后裝治療機(jī)質(zhì)子加速器等第6頁，共129頁。“射線”裝置根據(jù)不同的醫(yī)學(xué)需求選用了不同的“放射源”輸出的“射線”具有各自特定的能量和劑量完成特定的醫(yī)學(xué)檢查或醫(yī)學(xué)治療目的。 第7頁，共129頁。放射源類型放射治療使用的放射源放射性核素人工射線裝置放射性核素天然放射性核素 226鐳人工放射性核素 60鈷 92銥第8頁，共129頁。放射源類型放射性核素的特點(diǎn) 每時(shí)每刻都有射線輸出 時(shí)間 輻射能力放射性核素的衰減特性半衰期：射線衰減到初始狀態(tài)的一半時(shí)所需要的時(shí)間鐳- 1590年 60鈷-5.27年 192銥-74天第9

4、頁，共129頁。放射源類型人工射線裝置：能夠產(chǎn)生并輸出高能射線的各種射線裝備 X線機(jī) 加速器特點(diǎn)： 工作時(shí)輸出射線 停機(jī)時(shí)沒有放射性 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜輸出射線的能量越高、性能越先進(jìn)、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，價(jià)格就越昂貴放射治療使用的人工射線裝置，正在朝著多功能、高性能、高精度的方向發(fā)展。第10頁，共129頁。放射線類型放射源：天然放射源和人工放射源放射源本質(zhì)： 光子輻射(電磁輻射)粒子輻射光子各類放射性核素產(chǎn)生的射線（60鈷 192銥） 加速器等設(shè)備產(chǎn)生的X射線，是波長很短、頻率非常高的電磁波輻射，或者說是光子輻射。第11頁，共129頁。放射線類型粒子 放射性核素：粒子(中子) 粒子質(zhì)量為6.6410-27k

5、g. 粒子帶正電荷，由兩粒帶正電荷的質(zhì)子和兩粒中性的中子組成，相等于一個(gè)氦原子核。粒子(電子) 加速器等設(shè)備 電子束 質(zhì)子束 中子束 重粒子束(碳離子等) 第12頁，共129頁。放射線類型人工射線裝置kV級X射線治療機(jī)放射出的是 X射線質(zhì)子加速器放射出的是帶電粒子質(zhì)子醫(yī)用電子直線加速器光子束 X射線粒子束電子射線第13頁，共129頁。放射線類型同一種放射源，并不一定只能發(fā)射一種射線有的放射性核素既可以發(fā)射射線，同時(shí)又發(fā)射射線和射線同一個(gè)放射源發(fā)射的不同的射線，往往具有不同的強(qiáng)度或能量，因而具有不同的放射特性正是利用各種射線具有不同放射特性的特點(diǎn)，才為放射診斷技術(shù)和放射治療技術(shù)提供了多種可能的選

6、擇，以滿足臨床的不同第14頁，共129頁。放射線類型直接致電離輻射：帶電粒子(正電離子和負(fù)電離子)引起物質(zhì)的直接電離間接致電離輻射：光子(X射線和射線)和中性粒子不是直接引起物質(zhì)電離第15頁，共129頁。放射線類型電磁波(電磁輻射) 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線傳播速度：30萬千米/秒(真空)“波長”和“頻率”不相同，外在表現(xiàn)和特點(diǎn)不同第16頁，共129頁。第17頁，共129頁。第18頁，共129頁。電磁輻射“波粒二重性”電磁輻射 “波”的特性 “粒子”特性雙重特性 波長不同有很大的差異波長越長 “波”的特性越強(qiáng)波長越短，“粒子”特性越強(qiáng)。第19頁，共129頁。電磁輻射“波粒

7、二重性”無線電波、微波等向外輻射時(shí)，“粒子”特性非常微弱，一般是用波動(dòng)理論進(jìn)行描述，所以，通常叫做電磁波；紅外線，可見光、紫外線而言，“波”的特性依次減弱，“粒子”特性依次增強(qiáng)，紅外線的“波”的特性略強(qiáng)，“粒子”特性較弱；紫外線則是“波”的特性較弱，“粒子”特性略強(qiáng)；而可見光的“波粒二重性”最為典型；第20頁，共129頁。電磁輻射“波粒二重性”電磁波譜的另一端，X射線和射線主要以“粒子”特性表現(xiàn)，幾乎顯不出“波”的特性可以把X射線和射線看成是“粒子”，但這種粒子具有自己的特殊性質(zhì)，為了有所區(qū)別，人們把這種“粒子”叫做“光子”。在放射治療醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人們往往把“光子”的概念等同于X射線或射線第21

8、頁，共129頁。X射線射線的特點(diǎn)X射線和射線具有穿透物質(zhì)的能力特定能量的X射線或射線而言，物質(zhì)的密度越小,穿透能力越強(qiáng); 物質(zhì)的密度越大，穿透能力越弱X線機(jī)、CT機(jī)設(shè)計(jì)原理第22頁，共129頁。X射線射線的特點(diǎn)不同的物質(zhì)對X射線和射線具有不同的穿透能力，通常是物質(zhì)的原子序數(shù)越高，X射線或射線的穿透能力越弱根據(jù)這一特點(diǎn)，選用穿透能力弱的材料對X射線和射線進(jìn)行控制與防護(hù)，鉛被廣泛應(yīng)用 。第23頁，共129頁。X射線射線的特點(diǎn)“電離輻射”是X射線和射線的另一個(gè)重要特點(diǎn)。能量越高，輻射深度越深，“電離”性能越強(qiáng)。醫(yī)用直線加速器、鈷-60治療機(jī)、近距離后裝治療機(jī)等現(xiàn)代腫瘤放射治療設(shè)備就是按照X射線和射線

9、的這一特性而設(shè)計(jì)生產(chǎn)并逐漸發(fā)展起來的。第24頁，共129頁。粒子輻射粒子輻射包括帶電粒子輻射和中性粒子輻射(電子、質(zhì)子、中子等)帶電粒子帶正電的粒子-正電粒子帶負(fù)電的粒子-負(fù)電粒子粒子輻射按質(zhì)量輕粒子重粒子電子和質(zhì)子是帶電粒子電子是負(fù)電粒子質(zhì)子是正電粒子中子是中性粒子 第25頁，共129頁。粒子輻射粒子的質(zhì)量 電子-輕粒子 質(zhì)子 中子-較重的離子 碳、氧、氮等粒子-重粒子一個(gè)質(zhì)子=一個(gè)電子的電荷量=1.60Xl0-19C(庫侖)；一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量1.67X10-27kg= 1836倍個(gè)電子質(zhì)量 兩者的質(zhì)量差別巨大碳離子等重離子的質(zhì)量更大第26頁，共129頁。粒子輻射不同的粒子輻射不同的射線裝置或

10、射線設(shè)備來產(chǎn)生不同的設(shè)備所輸出的粒子輻射具有各不相同的放射特性利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設(shè)備，以滿足臨床放療的不同需求。第27頁，共129頁。第28頁，共129頁。直接致電離輻射具有比較明顯的“射程” 即電子線、質(zhì)子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點(diǎn)，這是帶電粒子輻射的共同特點(diǎn)。電子的射程很淺，只適合于皮膚和較淺部位病變的治療第29頁，共129頁。直接致電離輻射質(zhì)子和重離子的射程比較遠(yuǎn)最大優(yōu)勢：“布拉格峰”：達(dá)到最大射程以后的射線劑量迅速降低到零點(diǎn)的曲線有效保護(hù)后面的正常組織，比較適合于重要器官周圍病變的治療。重粒子的“布拉格峰”比質(zhì)子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些

11、特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設(shè)備更加笨重和復(fù)雜，故目前很少應(yīng)用。質(zhì)子加速器和重粒子加速器設(shè)備的造價(jià)太昂貴等原因，目前還難以廣泛推廣應(yīng)用。第30頁，共129頁。第31頁，共129頁。間接致電離輻射射線沒有“射程”kV級K射線、射線、高能X射線、中子束這四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)域稱之為“建成區(qū)”。通過選擇合適的能量即根據(jù)病灶深度選擇合適的“建成區(qū)”，并采取合理布野照射技術(shù)，這類射線可以適合于多數(shù)病灶的放射治療。高能X射線和中子束的劑量特性曲線比較

12、接近，似乎兩者沒有什么區(qū)別，而實(shí)際上，從放射生物學(xué)的角度分析，兩者還是有較大差別的。另外，因中子設(shè)備更加復(fù)雜昂貴，故目前很少應(yīng)用。第32頁，共129頁。第33頁，共129頁。常用放射治療設(shè)備 放射治療設(shè)備的照射方式：外照射 內(nèi)照射外照射（遠(yuǎn)距離照射）是將放射源置于體外一定距離進(jìn)行照射，放射線需經(jīng)皮膚和正常組織才能到達(dá)腫瘤或病變組織。根據(jù)不同病灶，只要選擇合適的射線類型和能量，精心設(shè)計(jì)治療計(jì)劃和治療方案，就可以達(dá)到預(yù)計(jì)的治療效果。內(nèi)照射（近距離照射）是采用某種方式將放射源置于人體的自然腔道或組織間進(jìn)行近距離直接照射，由于內(nèi)照射距離近，一般選用低能量放射源，只要選擇合適的適應(yīng)證，也可以達(dá)到比較理想

13、的治療效果。內(nèi)照射治療既可以單獨(dú)實(shí)施，也可以與外照射配合實(shí)施，具體采用哪種照射方式，要根據(jù)不同的病灶由放療醫(yī)師來確定具體的治療實(shí)施方案。第34頁，共129頁。外照射 內(nèi)照射第35頁，共129頁。常用的放射治療設(shè)備kV級X射線治療機(jī)鈷-60治療機(jī)醫(yī)用電子直線加速器內(nèi)照射近距離后裝治療機(jī)質(zhì)子加速器在普通醫(yī)用電子直線加速器上輔加動(dòng)態(tài)多葉光闌(MLC)、實(shí)時(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)和呼吸門控系統(tǒng)等裝置，使得“適形治療”和“調(diào)強(qiáng)治療”等精確放射治療技術(shù)獲得了飛速發(fā)展。第36頁，共129頁。kV級X射線治療機(jī)和鈷-60治療機(jī)是早期的外照射設(shè)備，前者目前已趨于淘汰；后者由于設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，成本較低，具有較好的臨床意義，目

14、前在中小醫(yī)院仍有一定的市場。而在大型綜合性醫(yī)院和專業(yè)腫瘤醫(yī)院，作為主流外照射設(shè)備，醫(yī)用電子直線加速器正在放療界得到迅速推廣和應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)控制下，以192銥作為放射源的近距離后裝治療機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的內(nèi)照射設(shè)備。而性能更加優(yōu)越的重粒子加速器等高能粒子加速器，由于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，價(jià)格昂貴等原因，目前和今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)還難以推廣應(yīng)用。放射治療究竟選用何種放療設(shè)備，選用何種放射源，用多高的能量進(jìn)行照射，要根據(jù)實(shí)際臨床需要和當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平綜合考慮來確定。第37頁，共129頁。放療輔助設(shè)備模擬定位機(jī)治療計(jì)劃系統(tǒng)擋鉛制作系統(tǒng)患者定位體架等CT模擬機(jī)”定位計(jì)劃系統(tǒng) “模擬機(jī)CT”定位計(jì)劃系統(tǒng)第38頁

15、，共129頁。kV級X射線治療機(jī)第39頁，共129頁?；窘Y(jié)構(gòu) 1X射線管 2高低電壓發(fā)生器 3控制系統(tǒng) 4機(jī)械裝置和輔助設(shè)備 第40頁，共129頁。X射線管X射線管 是kV級X射線治療機(jī)的心臟，是產(chǎn)生X射線的關(guān)鍵部件。它主要包括陰極(燈絲)和陽極(鎢靶)兩大部分。 第41頁，共129頁。高低電壓發(fā)生器低壓部分主要是燈絲變壓器，電壓可以調(diào)節(jié)，供給燈絲進(jìn)行加熱，以便形成“電子源”。高壓部分可以產(chǎn)生幾百千伏(kV)的高電壓。該電壓一般是采用自耦變壓器調(diào)節(jié)。高電壓加在球管陽極，以便在鎢靶和燈絲之間形成加速電場。第42頁，共129頁。kV級X射線治療機(jī)的基本工作原理燈絲通電加熱陰極形成局部電子云團(tuán)(“

16、電子源”)陽極與陰極之間施加正向高電壓(管電壓)在鎢靶和燈絲之間形成正向強(qiáng)電場在正向強(qiáng)電場的作用下，“電子源”向鎢靶高速運(yùn)動(dòng)電子撞擊鎢靶，產(chǎn)生于治療病變的kV級X射線第43頁，共129頁。控制系統(tǒng)X射線治療機(jī)的控制中心各種控制電路和控制臺上的開關(guān)調(diào)節(jié)旋鈕各種監(jiān)視儀表可以進(jìn)行電源控制、電壓和電流的調(diào)節(jié)、工作方式的選擇等操作。 第44頁，共129頁。機(jī)械裝置和輔助設(shè)備完整的機(jī)械裝置相應(yīng)的輔助設(shè)備支架立柱導(dǎo)軌患者床定位裝置、顯示裝置和存儲與輸出裝置等設(shè)備。 第45頁，共129頁。濾過板由于kV級X射線治療機(jī)所產(chǎn)生的X射線能譜比較復(fù)雜，其中的低能X射線對治療不但無益，反而會(huì)造成皮膚量過高，因此，每臺X

17、射線治療機(jī)都要根據(jù)不同的管電壓配備適當(dāng)材料、適當(dāng)厚度的濾過板，用濾過之后的X射線進(jìn)行放射治療。第46頁，共129頁。半價(jià)層(HVL)對kV級X射線治療機(jī)而言，不能用管電壓來表示X射線的質(zhì)。臨床上，一般是用“半價(jià)層(HVL)”來定義X射線的射線質(zhì)。 半價(jià)層(HVL)是指使原射線的強(qiáng)度衰減到一半時(shí)所需的吸收體的厚度，就稱為以該吸收體的厚度表示的半價(jià)層。半價(jià)層越高，穿透力越高，射線的質(zhì)就越高，即射線的能量越高。一般120 kV以下的淺層K射線用鋁(A1)表示半價(jià)層，120400 kV的中、深層X射線用銅(Cu)加鋁(A1)表示半價(jià)層(HVL)。第47頁，共129頁。X射線治療機(jī)類型和適用范圍 第48

18、頁，共129頁。普通X線機(jī)的特點(diǎn) 能量低、 深度劑量低、 易于散射、 劑量分布差 故僅適用于皮膚癌等表淺腫瘤的治療第49頁，共129頁。鈷-60治療機(jī)第50頁，共129頁。外照射鈷-60治療機(jī) 放射性核素60鈷發(fā)射出的射線可以達(dá)到兆伏(MV)級能量具有更強(qiáng)的穿透能力可以治療淺表組織的病變適合于治療更深處的病變結(jié)構(gòu)比較簡單，制造和運(yùn)行成本都比較低，自20世紀(jì)60年代起，外照射鈷-60治療機(jī)就逐步取代了kV級X射線治療機(jī)而成為臨床放射治療設(shè)備的主流機(jī)型 第51頁，共129頁。鈷-60治療機(jī)鈷-60治療機(jī)按結(jié)構(gòu):固定式和旋轉(zhuǎn)式固定式鈷-60治療機(jī)是早期產(chǎn)品，已被旋轉(zhuǎn)式鈷-60治療機(jī)逐步取代。旋轉(zhuǎn)式鈷

19、-60治療機(jī)的機(jī)架可以作360旋轉(zhuǎn)，機(jī)頭也可朝一定方向移動(dòng)，照射起來方便，可以做多種治療，如等中心治療、切野照射等，有些還能作鐘擺照射和定角照射等等。第52頁，共129頁。旋轉(zhuǎn)式鈷-60治療機(jī)的基本結(jié)構(gòu)治療機(jī)頭準(zhǔn)直器治療機(jī)架治療機(jī)床控制操作部分第53頁，共129頁。治療機(jī)頭 由于60鈷是活度很高的放射源，必須加強(qiáng)放射防護(hù)才能保證使用安全，因此，治療機(jī)頭主要的就是一個(gè)大安全防護(hù)殼，它用高密度材料做成，一般是由鉛或鎢合金澆鑄而成，外表面則用鋼材做套殼。 第54頁，共129頁。治療機(jī)頭遮線器裝置:使放射源能在關(guān)機(jī)儲存和開機(jī)照射狀態(tài)之間自如轉(zhuǎn)換，治療機(jī)頭內(nèi)必須安裝。當(dāng)遮線器處于關(guān)位時(shí)，射線束被遮擋，治

20、療機(jī)處于安全狀態(tài)；當(dāng)遮線器處于開位時(shí)，射線束從機(jī)頭射出，處于治療狀態(tài)。常用遮線器有：鎢門式遮線器、旋轉(zhuǎn)式遮線器、水銀柱式遮線器和抽屜式遮線器抽屜式遮線器是目前最常用的一種方式第55頁，共129頁。抽屜式遮線器抽屜式遮線器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單。萬一鈷源鋼柱運(yùn)動(dòng)時(shí)被卡住，該機(jī)器有強(qiáng)行回源按鈕，啟動(dòng)后可自動(dòng)強(qiáng)行回源或采用其他回源措施。第56頁，共129頁。準(zhǔn)直器系統(tǒng)準(zhǔn)直器就是限制線束的范圍，即限定一定的照射野大小以適應(yīng)治療需要。根據(jù)國際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)推薦：準(zhǔn)直器的厚度應(yīng)使漏射量不超過有用照射量的5，按照這個(gè)要求，60鈷準(zhǔn)直器的最小吸收厚度應(yīng)為4.5個(gè)半價(jià)層。準(zhǔn)直器所需鉛厚為5.7cm，一

21、般取6cm。擺位時(shí)托架上的鉛擋塊也應(yīng)不小于6cm。準(zhǔn)直器一般有固定和可調(diào)兩種，因?yàn)闇?zhǔn)直器本身很笨重，所以固定的很少有人使用，大多數(shù)是可調(diào)的準(zhǔn)直器。由于鈷源包殼是直徑為20mm以上的不銹鋼容器，并非“點(diǎn)源”，因此，“半影”較大第57頁，共129頁。鈷-60治療機(jī)的幾何半影示意圖點(diǎn)發(fā)出的射線束(實(shí)線)是正常的投影區(qū)域，A和B兩處發(fā)出的射線束(虛線)就形成了半影區(qū)。為了減少幾何半影，準(zhǔn)直器距體表越近越好，但太近了不利于機(jī)器轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)，同時(shí)由于準(zhǔn)直器的散射劑量破壞建成效應(yīng)反而提高了表面劑量，因此準(zhǔn)直器一般距離體表不能低于1520cm。為了減少穿射半影，準(zhǔn)直器的厚度應(yīng)大于4.5半價(jià)層，也就是說用鉛作準(zhǔn)直器

22、時(shí)厚度應(yīng)大于7cm，而且均采用復(fù)式球面結(jié)構(gòu)。第58頁，共129頁。 射野邊緣劑量隨離開中心軸距離增加而急劇變化的范圍，用P80%20% 表示。 80%20%P80%20%鈷-60半影的種類及產(chǎn)生原因第59頁，共129頁。半影的種類：幾何半影：源具有一定尺寸穿射半影：準(zhǔn)直器端面與邊緣射束不平行散射半影：由于組織中的散射線造成第60頁，共129頁。幾何半影：縮小放射源直徑穿射半影：采用帶有半影消除裝置的復(fù)式球面準(zhǔn)直器散射半影：無法消除，但散射半影的大小隨入射線的 能量增大而減小。半影的消除：第61頁，共129頁。治療機(jī)架 治療機(jī)架是機(jī)器的支撐裝置，整個(gè)機(jī)器的所有部件都由機(jī)架將其連為一體，直立固定式

23、鈷-60機(jī)的機(jī)架較為簡單，主要就是支撐防護(hù)機(jī)頭和平衡體，而回轉(zhuǎn)式機(jī)器除有支撐作用外，還是等中心技術(shù)的最基本組成部分。第62頁，共129頁。治療床承載足夠體重的患者射線通過時(shí)，要求吸收劑量小散射少床面能垂直升降患者上下床左右移動(dòng)縱向移動(dòng)床座和床面可旋轉(zhuǎn)角度90度第63頁，共129頁。鈷-60治療機(jī)的控制系統(tǒng)電氣控制機(jī)械控制安全保護(hù)控制控制臺總電源開關(guān)、源位指示燈、雙道計(jì)時(shí)系統(tǒng)、治療機(jī)控制鑰匙開關(guān)、門連鎖指示、氣源壓力系統(tǒng)、機(jī)頭機(jī)架角度指示、電視監(jiān)控和對講機(jī)等。第64頁，共129頁。安全連鎖鈷-60治療機(jī)必須設(shè)置一系列的安全連鎖裝置，這些裝置都連接到主控電路中，也就是說，無論哪一個(gè)安全連鎖不在正常

24、位置，機(jī)器都不能順利出源治療。第65頁，共129頁。 60鈷是一種放射性核素，是由普通金屬60鈷在反應(yīng)堆中經(jīng)熱中子照射轟擊所產(chǎn)生的不穩(wěn)定核素。人們就是利用60鈷在核衰變過程中放射出的射線對腫瘤進(jìn)行放射治療。由于60鈷是核反應(yīng)堆的產(chǎn)物，所以稱為人工放射性核素。鈷源放射出的7射線平均能量為1.25MV，半衰期是5.27年(5年零3個(gè)月)，大約平均每月衰減1.1，使用壽命一般是7.6年。 臨床上常用的鈷源多是顆粒狀，鈷粒被封裝在金屬不銹鋼包殼里面。目前常用的鈷源包殼外形有23.4mmX36.7mm和26mmX27mm兩種規(guī)格。 第66頁，共129頁。封裝好的鈷源，平時(shí)被存儲在機(jī)頭的“源容器”內(nèi)。治療

25、時(shí)，通過特制的機(jī)械裝置，將鈷源自動(dòng)推到照射窗口處。通過準(zhǔn)直器等射線控制與遮擋裝置進(jìn)行放射治療。治療結(jié)束后，機(jī)器會(huì)自動(dòng)將鈷源拉回“源容器”內(nèi)儲存。由于”鈷源是活度很高的放射性核素，如果回源不到位，就會(huì)造成放射事故，因此，必須隨時(shí)檢查鈷源歸位情況，以保證患者和工作人員不會(huì)因?yàn)橐馔庹丈涠艿絺Α５?7頁，共129頁。射線的劑量特性射線的輻射能量：1.25MV比kV級X射線的輻射能量高出許多，但“建成區(qū)”仍然太淺，皮膚受量仍然較大不是很適合于深部腫瘤的放射治療第68頁，共129頁。鈷-60線的特點(diǎn)：1.穿透力強(qiáng);2.保護(hù)皮膚 ;3.骨和軟組織有同等的吸收劑量 ;4.旁向散射小 ;5.經(jīng)濟(jì)、可靠;6.

26、缺點(diǎn)：存在半影、半衰期短以及防護(hù)等問題。 第69頁，共129頁。醫(yī)用電子直線加速器第70頁，共129頁。醫(yī)用電子直線加速器輸出能量較高劑量分布特性較好輸出不同能量的光子(X射線) 不同能量的電子醫(yī)用電子直線加速器是放射治療領(lǐng)域的主流機(jī)型第71頁，共129頁。醫(yī)用電子加速器類型感應(yīng)加速器回旋加速器直線加速器直線加速器性價(jià)比最高第72頁，共129頁?；窘Y(jié)構(gòu)支臂式 滾桶式支臂式機(jī)架的特點(diǎn):主機(jī)和所有元器件都安裝在一個(gè)房間內(nèi)，結(jié)構(gòu)比較緊湊滾筒式機(jī)架結(jié)構(gòu):主要部分被安裝在假墻后面的滾筒上，治療室顯得比較簡潔不論哪種形式，都有一個(gè)基礎(chǔ)底架，水平安裝在地基上并與地基固定。第73頁，共129頁。第74頁，共

27、129頁。醫(yī)用電子直線加速器的基本結(jié)構(gòu)原理基本結(jié)構(gòu)：加速管微波源電子槍真空系統(tǒng)束流輸出系統(tǒng)水冷系統(tǒng)治療床系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第75頁，共129頁。電子直線加速器的基本工作原理電子在電場中會(huì)受到電場力的作用而運(yùn)動(dòng)，電子因受電場力的加速而獲得能量。在電子直線加速器的加速管內(nèi)部，“諧振腔”在微波的激勵(lì)下產(chǎn)生沿軸線向前移動(dòng)的高壓電場，電子被持續(xù)加速而獲得能量。不難理解，電場強(qiáng)度越強(qiáng)，加速距離越長，電子獲得的能量就越高，這些獲得高能量的電子，直接引出就是電子射線，打靶以后就可以輸出X射線。第76頁，共129頁。第77頁，共129頁。kV級X射線治療機(jī)的工作原理也是電子在電場力作用下被加速而獲得能量，然后打靶

28、產(chǎn)生X射線。要想獲得更高能量(MV級)的X射線，必須大幅度提高陽極電壓。然而，受結(jié)構(gòu)原理和材料耐壓等技術(shù)條件的限制，kV級X射線治療機(jī)的結(jié)構(gòu)原理已經(jīng)難以勝任更高能量的射線輸出，必須尋求新的電子加速結(jié)構(gòu)。電子直線加速器就是為了滿足兆伏級(MV)射線的需求才逐步發(fā)展起來的。根據(jù)微波在加速管中的不同工作方式，電子直線加速器可分為行波加速器和駐波加速器兩種類型。第78頁，共129頁。(a) 行波加速系統(tǒng) (b) 駐波加速系統(tǒng)A-加速結(jié)構(gòu) B-引出系統(tǒng) C-環(huán)流器 D-耦合波導(dǎo)E-聚焦及導(dǎo)向線圈 G-電子槍 I-隔離器 L-吸收負(fù)載M-高壓脈沖調(diào)制器 P-離子泵 S-微波功率源 T-脈沖變壓器W-波導(dǎo)窗

29、 醫(yī)用電子直線加速器加速系統(tǒng)第79頁，共129頁。行波加速管的基本原理微波以行波形式加速電子的加速管稱為行波加速管，微波以駐波形式加速電子的加速管叫做駐波加速管。行波加速：微波電磁場沿加速管中心軸向前傳播，在諧振腔中激勵(lì)生成行波電場，注入的電子就像踏著沖浪板一樣，騎在行波電場上加速前進(jìn)。如果能保持行波電場的速度始終與被加速的電子速度一致，就會(huì)持續(xù)不斷地對電子進(jìn)行加速，被加速的電子能量就會(huì)不斷增加，這就是行波加速管的基本原理。 第80頁，共129頁。駐波加速管的基本原理駐波加速：微波電磁場被引入加速管后，就在腔體中建立起隨時(shí)間振蕩的軸向駐波電場，如果電子到達(dá)每個(gè)腔體的時(shí)候，該腔的電場也正好是由負(fù)

30、變正，就可以讓電子得到持續(xù)加速，被加速的電子的能量就會(huì)不斷增加，這就是駐波加速管的基本原理。 第81頁，共129頁。行波和駐波結(jié)構(gòu)比較長度：低能加速器，駐波管比行波管高，因此駐波管短，中、高能加速器，增益差別不大能譜和控制特性: 行波加速管聚束特性優(yōu)于駐波加速管，因此能譜較好；能量調(diào)節(jié)比駐波加速管容易。第82頁，共129頁。 輸出特性醫(yī)用電子直線加速器是既可以輸出不同能量的X射線、也可以輸出不同能量電子射線的放射治療設(shè)備。按照輸出X射線能量的不同，將加速器分為低能、中能、高能三類低能醫(yī)用直線加速器只能輸出4MV或6MV的單能X射線(單光子)；中能醫(yī)用直線加速器不但可以輸出4MV或6MV的單能X

31、射線(單光子)，還可以輸出能量從415MeV的多檔電子射線；高能醫(yī)用直線加速器則可以輸出低能和高能兩檔X射線(稱為雙光子)及多檔電子射線。其中，低能X射線一般是4MV或6MV，高能X射線一般是15MV或18MV，電子射線可從425MeV范圍內(nèi)選擇6檔以上電子束。顯然，高能醫(yī)用直線加速器可選的射線能量多，適用范圍廣，是放射治療技術(shù)的首選設(shè)備。當(dāng)然，也就包含了中、低能醫(yī)用 電子直線加速器的射線輸出特性。第83頁，共129頁。X射線模式及輸出特性在選定X射線治療模式時(shí)，加速器會(huì)自動(dòng)將“靶窗轉(zhuǎn)換裝置”的“X線靶”對準(zhǔn)電子束，電子打靶就會(huì)產(chǎn)生X射線，顯然，打靶前的電子能量越高，輸出的X射線的能量就越高。

32、這時(shí)，在射野范圍內(nèi)，輸出的X射線呈中間強(qiáng)，周邊弱的“峰”形束流，為了使射野內(nèi)的束流強(qiáng)度均勻，加速器會(huì)自動(dòng)將中間呈凸出狀的圓錐形“均整塊”移到靶的下面，由于均整塊中間厚，周邊薄，射線穿過以后，中央部分的射線強(qiáng)度被減弱，這樣，就會(huì)輸出能量均勻平坦的X射線束。 在均整塊前方安裝的是用來監(jiān)測輸出射線的“電離室”。通常，該電離室是多極透射型平行板結(jié)構(gòu)，它包括2道劑量檢測通道和2組4道或3組6道劑量均整度檢測通道。這樣，就可以即時(shí)檢測輸出射線的劑量特性和均整程度。 機(jī)頭內(nèi)部設(shè)置的初級準(zhǔn)直器的作用是將射線限定為一束圓錐形束流。次級準(zhǔn)直器通常是由兩對4個(gè)鉛門對稱設(shè)置，每個(gè)鉛門可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，這樣，就可以根據(jù)被照

33、病變的大小合理設(shè)定照射區(qū)域(射野)，但這時(shí)的照射區(qū)域是方形射野，對不規(guī)則的照射區(qū)域，一般是在托盤上擺放特制形狀的鉛擋塊使之符合治療區(qū)域的形狀要求。為了開展精確放射治療技術(shù)，近年來生產(chǎn)的高能醫(yī)用電子直線加速器，已經(jīng)將次級準(zhǔn)直器改為動(dòng)態(tài)多葉準(zhǔn)直器(MLC) 。 這種準(zhǔn)直器一般是由幾十對相對獨(dú)立的葉片構(gòu)成，每個(gè)葉片由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，各個(gè)葉片的運(yùn)動(dòng)是由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成的，從而可以達(dá)到“適型治療”和“調(diào)強(qiáng)治療”技術(shù)，以達(dá)到精確治療目的第84頁，共129頁。動(dòng)態(tài)多葉準(zhǔn)直器(MLC)是由幾十對相對獨(dú)立的葉片構(gòu)成，每個(gè)葉片由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，各個(gè)葉片的運(yùn)動(dòng)是由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成

34、的，從而可以達(dá)到“適型治療”和“調(diào)強(qiáng)治療”技術(shù)，以達(dá)到精確治療目的第85頁，共129頁。 a自動(dòng) b手動(dòng)第86頁，共129頁。PrescriptionFluenceCourtesy of UNCVerifyDeliver第87頁，共129頁。兆伏(MV)級X射線百分深度劑量曲線圖也畫出了60鈷發(fā)出的射線的曲線圖。光子能量越高，建成區(qū)(最大劑量點(diǎn))越深，深度劑量(最大劑量點(diǎn)后)也隨之增加，而皮膚劑量相應(yīng)減少。可以針對不同位置和不同深度的病變組織，選用不同能量的光子進(jìn)行照射，以達(dá)到最佳的治療效果。第88頁，共129頁。電子射線模式及輸出特性在選定電子射線治療模式時(shí)，加速器會(huì)自動(dòng)將“X線靶”移開，把

35、“窗”對準(zhǔn)電子束，電子射線直接從“窗孔”引出，但這時(shí)引出的電子束是窄束射線，束流直徑只有3mm左右，不能滿足臨床治療要求，這時(shí)，必須讓窄束射線展開成為散射狀束流。當(dāng)選定電子射線治療模式時(shí)，加速器會(huì)自動(dòng)將均整塊移開，并將與電子束能量相適應(yīng)的金屬“散射箔”移到窗口的下面，經(jīng)過散射箔的散射以后，電子射線束就成為散射狀束流。然后經(jīng)過電離室檢測、次級準(zhǔn)直器和電子束限光筒的準(zhǔn)直限束，最后到達(dá)病變部位。由于最后輸出的電子射線仍然易于散射，因此，電子束限光筒做得比較長，讓輸出端口直接貼近患者皮膚，以減少周圍組織的射線受量，最大限度地保護(hù)正常組織。第89頁，共129頁。第90頁，共129頁。不同能量的電子射線百

36、分深度劑量曲線電子射線不但皮膚受量較大，而且具有一定的“射程”，能量越高，射程越深，而射程后面的深部組織基本受不到射線照射，這是電子射線最重要的劑量學(xué)特征。高能電子射線射程之外，有很小一段彎曲的深度劑量曲線，這是由于電子束穿過散射箔時(shí)，總要產(chǎn)生少量的X射線造成的，通常稱之為X線污染。因此，在選用較高能量的電子射線治療較深部位的病變時(shí)，X線污染不能忽略不計(jì)，而是應(yīng)該給予必要的考慮。第91頁，共129頁。 配套設(shè)備 機(jī)房的設(shè)計(jì)與建設(shè) 激光定位系統(tǒng) 模擬定位系統(tǒng) 治療計(jì)劃系統(tǒng) 擋鉗制作設(shè)備 體位固定設(shè)備 治療驗(yàn)證與劑量檢測設(shè)備 治療計(jì)劃系統(tǒng) 第92頁，共129頁。近距離后裝治療機(jī)第93頁，共129頁

37、。內(nèi)照射也稱為近距離照射，是通過人體的自然腔道或組織間置入的方法，將核素放射源直接貼近病變部位進(jìn)行照射。其特點(diǎn)是對某些部位的病變例如食管癌、直腸痛、宮頸痛等直接實(shí)施放射治療，對周圍組織損傷較小，治療效果較好。第94頁，共129頁。內(nèi)照射近距離后裝治療機(jī)的基本結(jié)構(gòu)后裝治療機(jī)各種施源器治療計(jì)劃系統(tǒng)操作控制系統(tǒng)第95頁，共129頁。機(jī)座立柱機(jī)頭放射源 第96頁，共129頁。內(nèi)照射近距離后裝治療機(jī)的基本工作原理首先按照不同部位選用合適的“施源器”，并通過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。由于事先置人施源器，然后，在計(jì)算機(jī)控制下，由機(jī)器

38、自動(dòng)將放射源送入治療部位的施源器內(nèi)，所以人們給這種設(shè)備取名為近距離后裝治療機(jī)，簡稱后裝機(jī)。第97頁，共129頁。內(nèi)照射近距離后裝機(jī)的治療過程首先對選定的施源器進(jìn)行消毒，然后將施源器放置在需要近距離治療的病變部位，如果是用于食管等部位的治療，還要在X線診斷機(jī)或模擬定位機(jī)上，通過透視并拍照的方法確認(rèn)施源器的確切位置，并通過專門的圖像輸入設(shè)備將拍攝的X線片輸入到治療計(jì)劃系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過專業(yè)軟件設(shè)計(jì)治療計(jì)劃。同時(shí)，要將施源器與后裝治療機(jī)接通。待準(zhǔn)備工作完成之后，工作人員退出治療室，然后通過操作控制系統(tǒng)，執(zhí)行計(jì)劃系統(tǒng)傳送過來的治療計(jì)劃。當(dāng)完成一定量的輻照之后，在電腦的控制下，放射源自動(dòng)退回到儲源器，

39、完成1次照射過程，從而實(shí)現(xiàn)近距離后裝治療。這種治療模式既可以保證治療精度，又能保證工作人員安全，所以受到放射治療界的廣泛認(rèn)可，從而獲得了廣泛的推廣應(yīng)用。第98頁，共129頁。普通模擬定位機(jī) 模擬定位機(jī)是用來模擬加速器或60CO治療機(jī)治療條件的專用X射線成像系統(tǒng)。模擬定位機(jī)第99頁，共129頁。第100頁，共129頁。第101頁，共129頁。模擬定位機(jī)的基本結(jié)構(gòu)X射線管(俗稱球管)高低電壓發(fā)生器影像增強(qiáng)器可上下移動(dòng)和等中心旋轉(zhuǎn)的機(jī)架可作360旋轉(zhuǎn)的X線機(jī)頭機(jī)頭內(nèi)設(shè)有準(zhǔn)直器和射野“井”型界定線模擬床跟加速器治療床的結(jié)構(gòu)原理完全一樣，能做上下左右和前后三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，并能做等中心旋轉(zhuǎn)；影像增強(qiáng)器也能

40、做三維方向的移動(dòng)，以方便成像定位?？刂撇僮飨到y(tǒng)、激光定位燈系統(tǒng)等 第102頁，共129頁。常規(guī)模擬定位機(jī)的六大功能靶區(qū)及重要器官的定位 確定靶區(qū)（或危及器官）的運(yùn)動(dòng)范圍 治療方案的確認(rèn)（治療前模擬） 勾畫射野和定位、擺位參考標(biāo)記 拍射野定位片或證實(shí)片 檢查射野擋塊的形狀幾位置第103頁，共129頁。第104頁，共129頁。計(jì)劃模擬驗(yàn)證0DR模擬機(jī)270DR0DRR計(jì)劃系統(tǒng)270DRR第105頁，共129頁。CT模擬機(jī)與模擬機(jī)CT 第106頁，共129頁。CT模擬機(jī)CT模擬機(jī)其實(shí)是在CT掃描機(jī)的基礎(chǔ)上，通過增加一套激光射野模擬器和一套虛擬模擬工作站而構(gòu)成的虛擬模擬定位系統(tǒng)。CT掃描機(jī)可以是一臺常

41、規(guī)螺旋CT機(jī)，但由于常規(guī)CT機(jī)的床面呈下凹弧形，而加速器的床面是平板形，為了使患者在虛擬模擬定位與實(shí)際放射治療時(shí)的體位保持一致，必須將CT機(jī)的床面改用平板形，材料為碳纖維面板，以減少由于散射可能對CT圖像的干擾；激光射野模擬器由3只可以移動(dòng)的激光定位燈和一臺安裝專用軟件的電腦構(gòu)成，一般是安裝在CT機(jī)房的患者掃描入口處的適當(dāng)部位，其作用除了可以指示機(jī)械等中心之外，還增加了指示射野投影位置的功能；虛擬模擬工作站裝有一套可以進(jìn)行CT圖像的三維重建、立體顯示及射野模擬功能的軟件，這種軟件可以獨(dú)立使用，也可以融人三維治療計(jì)劃系統(tǒng)當(dāng)中，但這種計(jì)劃系統(tǒng)必須能與激光射野模擬器的計(jì)算機(jī)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使重建的

42、三維圖像與模擬過程始終處于同一個(gè)患者坐標(biāo)系，以保證虛擬模擬定位所確定的靶區(qū)能夠處于加速器的機(jī)械等中心位置。第107頁，共129頁。CT模擬機(jī) 1)專用CT模擬定位機(jī) 一臺CT 一套計(jì)劃系統(tǒng) 一套激光定位器 2)通用CT掃描機(jī) 機(jī)房內(nèi)加激光定位器 計(jì)劃系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 3）帶CT功能的模擬定位機(jī)與多功能計(jì)劃系 統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)組成CT模擬定位系統(tǒng)第108頁，共129頁。模擬機(jī)CT模擬機(jī)CT是在常規(guī)模擬定位機(jī)的基礎(chǔ)上，將準(zhǔn)直器沿患者橫向開成一條縫隙，在原來的影像增強(qiáng)器表面處放置上百個(gè)X射線探測器，在球管出束的同時(shí)，讓機(jī)架旋轉(zhuǎn)360將采集到的患者斷面掃描信息資料進(jìn)行反向處理，產(chǎn)生類似CT斷層掃描的圖像。但由于模擬定

43、位機(jī)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)速度不能太快，需要掃描的時(shí)間比較長，球管至射線探測器的距離較遠(yuǎn)等原因，使得成像質(zhì)量不夠理想，三維圖像重建質(zhì)量比較差。模擬機(jī)CT技術(shù)還不夠成熟，目前臨床上還難以推廣應(yīng)用。第109頁，共129頁。計(jì)劃模擬驗(yàn)證模擬機(jī) 圖像計(jì)劃系統(tǒng)CT 圖像第110頁，共129頁。 治療計(jì)劃系統(tǒng)第111頁，共129頁。治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)的硬件配置主要部分是一套專門用來進(jìn)行放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)工作站。 較高配置的微型計(jì)算機(jī) 圖像輸入輸出設(shè)備（圖像掃描儀、磁帶機(jī)和打印機(jī)等） 為了適應(yīng)通過網(wǎng)絡(luò)直接從CT、MRI和PET等影像檢查設(shè)備或者醫(yī)院局域網(wǎng)的服務(wù)器上獲取數(shù)字圖像信息的需求，并通過網(wǎng)絡(luò)將設(shè)計(jì)好的放

44、射治療計(jì)劃直接輸人到加速器等放射治療設(shè)備的控制系統(tǒng)，目前，治療計(jì)劃系統(tǒng)配備的計(jì)算機(jī)，都要配置可以在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備之間傳輸交換數(shù)字影像的DICOM接口，當(dāng)然，相應(yīng)的影像檢查設(shè)備和加速器控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)也必須配置DICOM接口，才能實(shí)現(xiàn)相互進(jìn)行數(shù)字影像的傳輸交換功能。 對于立體定向放射治療(X刀、刀)和適型調(diào)強(qiáng)放射治療等精確放射治療技術(shù)來說，要設(shè)計(jì)精確放射治療計(jì)劃，必須依靠三維立體定位坐標(biāo)體架來確定患者的精確位置。在通過CT或MRI等影像設(shè)備采集患者圖像資料時(shí)，必須讓患者與三維坐標(biāo)體架一起掃描，這樣，就可以獲取帶有三維坐標(biāo)標(biāo)記的患者斷面影像資料。包含三維坐標(biāo)標(biāo)記的影像資料傳輸?shù)街委熡?jì)劃系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上

45、，就可以進(jìn)行圖像重建并制定精確治療計(jì)劃?；颊呙看沃委煏r(shí)都必須使用同一個(gè)體架并恢復(fù)掃描采集影像時(shí)的體位。因此，三維立體定位坐標(biāo)體架也是現(xiàn)代放射治療計(jì)劃系統(tǒng)必備的硬件配置之一。第112頁，共129頁。軟件功能(一) 圖像處理功能 (二) 劑量計(jì)算功能 (三) 計(jì)劃評估功能 需要說明的是，治療計(jì)劃軟件的上述三個(gè)功能，不是各自獨(dú)立，而是相互聯(lián)系，不可分割的統(tǒng)一體系。在設(shè)計(jì)治療計(jì)劃時(shí)，要反復(fù)運(yùn)用圖形處理、劑量計(jì)算和計(jì)劃評估功能，才能夠設(shè)計(jì)出比較滿意的放射治療計(jì)劃。第113頁，共129頁。射野擋鉛制作設(shè)備 第114頁，共129頁。射野擋鉛與組織補(bǔ)償射野擋鉛也稱為鉛擋塊。使用鉛擋塊的主要目的是最大限度地保護(hù)周圍的正常組織或某些重要器官；鉛擋塊的另一個(gè)作用是組織補(bǔ)償。目前臨床上使用的鉛擋塊材料一般是低熔點(diǎn)鉛，鉛擋塊的厚度要按照射線能量確定，通常，X射線的鉛擋塊厚度是7.58cm，電子射線鉛擋塊的厚度為3cm左右即可。按照形狀區(qū)分，鉛擋塊有標(biāo)準(zhǔn)型擋塊和非標(biāo)準(zhǔn)型擋塊兩類。標(biāo)準(zhǔn)型擋塊是直接購進(jìn)的成型產(chǎn)品，適用于比較規(guī)則的射野，可以反復(fù)使用；非標(biāo)準(zhǔn)型擋塊必須根據(jù)每個(gè)射野形狀專門制作，適用于各種復(fù)雜的射野形狀，用完以后可以經(jīng)過熔化重新澆鑄使用。作為組織補(bǔ)償用的鉛擋塊，也分為標(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型兩類。機(jī)頭內(nèi)部安裝的電動(dòng)楔形板或者外掛的多種規(guī)格的楔形板就是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的組織補(bǔ)償器