第十六講 放射治療設備

第十六講放射治療設備第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日第三節(jié)放射治療學第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日概述(1)1、腫瘤放射治療學的歷史1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線1942年原子反應堆問世，制造出多種人工放射性同位素50年代Co60治療機出現(xiàn)60年代醫(yī)用電子感應加速器、醫(yī)用電子直線加速器應用于臨床70年代開始對中子、質子、負π介子和重離子等的應用進行研究，出現(xiàn)X-刀和γ-刀80年代后對惡性腫瘤的70％進行放射療第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.1概述(2)2、放射治療的原理放射治療學是利用核射線（X、γ、β和中子流等）對疾病進行輻射治療的學科。放射治療的基本原理是當射線達到一定劑量時，射線照射對病變細胞有抑制和殺傷作用。射線通過直接效應和間接效應置癌細胞于死地。第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日概述(3)3、世界各國腫瘤發(fā)病情況據(jù)1989年統(tǒng)計，全世界40億人口中每年有600萬人得癌癥。在我國上海、江蘇、浙江、福建等地，腫瘤已列為第一位；北京、天津等地列為第二位。在美國，肺癌占第一位，大腸癌占第二位；我國胃癌占第一位，肺癌占第二位。食管癌在世界有三個高發(fā)區(qū)，中亞里海沿岸、南部非洲地區(qū)和我國華北地區(qū)。我國華南以鼻咽癌較常見，東北胃癌占首位，西南地區(qū)肺癌占首位。經(jīng)過各種治療，各種癌癥的平均5年生存率已達48％。第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日概述(4)3、放射治療用的放射源有三大類：(1)放射性同位素發(fā)射出的α、β、γ線(2)X射線治療機和各類加速器產生的不同能量的X射線(3)各類加速器產生的電子束、質子束、中子束、負π介子和重離子束等第一類放射源用作體外照射、腔內照射或組織間照射，也可用口服或靜脈注射將放射性核素注入人體，進行內用同位素治療。第二、三類放射源只能用于體外照射。

第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日概述(5)4、腫瘤放射治療的方法和療效放射治療的方法有三種：貼敷法、腔內照射法和體外照射法。據(jù)有關報道：如子宮癌手術前放射治療的治愈率可從70％提高到90％；膀胱癌手術前放射治療的治愈率可提高10％以上；肺癌手術后放射治療5年生存率從0提高到20％。單獨放射治療惡性腫瘤5年治愈率可達50%

第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.2放射治療設備

1.X射線治療機為獲得X射線必須有二個條件：(1)要有足夠數(shù)量高速運動的電子(2)要有一個能夠接受高速電子撞擊而產生X射線的靶。第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.2放射治療設備(1)X射線治療機有以下幾種：接觸治療機，治療皮膚癌，管電壓10－60千伏；表層治療機，治療淺層，管電壓60－140千伏；中層治療機，治療皮下中層組織，管電壓140－180千伏；深部治療機，治療組織深部的病灶，管電壓180－250千伏。

第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日X射線治療機（WEIDA )Energy:6MeV(X-ray)DoseDate:2GY/minFieldsize:2X2~35X35cm第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.2放射治療設備(2)2.

CO60治療機γ射線，能量1.17Mev，1.33Mev，穿透力強，深部治療比200千伏的X射線大15％。皮下反應輕，骨骼和軟組織吸收劑量相等，旁向散射小，經(jīng)濟可靠，結構簡單。

第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日Co60治療機（HMD-I）型第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.2放射治療設備(3)3、后裝治療儀后裝治療儀是一種遠距離控制小射線源（鈷60，銫137等）的治療裝置。4、快中子治療儀中子源14MeVD-T中子發(fā)生器5、負π介子治療儀第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.3醫(yī)用加速器1．概述放射治療是癌癥治療的主要手段。最早用于治療癌癥的是X射線，50年代出現(xiàn)了遠距離鈷60治療機，進入60年代后，醫(yī)用加速器技術應運而生。由于醫(yī)用加速器能產生電子、X、γ等射線，射線定向性好，能量高，穿透性強，并且可以控制，利用率又高，故各種加速器的不斷出現(xiàn)很快在醫(yī)學上得到重視和利用。第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.3醫(yī)用加速器（1）加速器用于醫(yī)學在本世紀30年代就開始了，那時美國就有了用于醫(yī)學的回旋加速器。40年代出現(xiàn)了醫(yī)用電子感應加速器、電子同步加速器和質子同步加速器。1952年電子直線加速器在英國首次用于醫(yī)療。進入60年代醫(yī)用電子直線加速器開始應用，由于它是一種能產生X射線和電子射線的先進設備，所產生的高能射線能以電離輻射的形式作用于細胞，殺傷不同種類的腫瘤細胞，所以被廣泛用于臨床治療腫瘤。第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.3醫(yī)用加速器（2）2、電子直線加速器

醫(yī)用電子直線加速器是醫(yī)療器械領域設計制造復雜、技術含量最高的高科技產品，也是目前治療腫瘤的主流設備。下面是國產XHA600C醫(yī)用電子直線加速器第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日XHA600C醫(yī)用電子直線加速器第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.3醫(yī)用加速器（3）3、電子回旋加速器

第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療

一、

概述1949年瑞典神經(jīng)科學家Leksell首先提出了放射外科學理論，設想利用立體定向技術，使用大劑量的高能量射線束（X、、質子、中子等）一次性摧毀靶點的病變組織。此后近二十年有許多科學家進行了研究和實驗，于1068年建造了世界上第一臺

刀，并于1972年－1974年成功地做了二十多例腦動靜脈畸形和癌癥手術。從此刀開始用于治療各種神經(jīng)外科和癌癥疾病。

第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(1)二、－刀－刀和X－刀并非通常意義上的有利刃、有把柄、能切割的金屬刀。稱其為“刀”是因為它能象手術刀那樣切除腫瘤，冠以“X”或“”是因為原動力來自X射線和射線，所以也是一種放射治療。

第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(2)1．－刀的基本原理和概況

－刀是將多個放射源靜止性照射到一點上，使該點的劑量很大，從而到達治療的目的。1968年第一臺－刀在瑞典問世，用179個鈷60源；1974年第二代－刀用201個鈷60源，照射直徑達4－30mm；八十年代發(fā)展了第三代－刀，用多個等劑量第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(3)

中心，更換各種準直器頭盔，應用范圍擴大到顱內腫瘤和血管畸形。1984年后－刀受到世界各國關注和推廣，在英國和阿根廷安裝了第三臺和第四臺－刀。1987年在美國安裝了北美第一臺－刀，每個鈷源達30居里，適用于治療面積更大、位置更深的病變。1992年美國已有10臺－刀，日本有8臺。近年來，我國已引進5臺。

第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(4)2、－刀的組成－刀由六部分組成，它們是：放射系統(tǒng)；校準系統(tǒng)（頭盔）；手術臺；控制臺；液壓系統(tǒng)和計算機治療計劃系統(tǒng)。

第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(5)3、－刀的特點①

無手術治療，病人無痛苦；②

手術精確，誤差?。ā?.1mm）；③

簡便省時,每次治療只需3-小時；④

新一代－刀配合CT、MRI和DSA及計算機，使治療過程自動化和程序化。

第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(6)4、－刀的臨床應用

伽瑪?shù)?、X刀治療適應癥：

1.所有的腦內良、惡性腫瘤：腦膜瘤、垂體瘤、

腦轉移瘤、松果體瘤、三叉神經(jīng)瘤、聽神經(jīng)

瘤、血管網(wǎng)織細胞瘤、脊索瘤、雪旺氏神經(jīng)鞘瘤、NPH癌等

2.癲癇；

3.腦血管畸形、腦血管瘤；

4.五官腫瘤：鼻咽癌、顱咽管瘤、鼻血管纖維瘤、內耳腫瘤、眼球后腫瘤；

5.功能性腦神經(jīng)疾?。喝嫔窠?jīng)痛、頑固性

頭痛、帕金森氏病。第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日奧沃伽瑪?shù)兜诙摚踩屙摚?022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(7)三、

X－刀1、概述

以產生硬X射線的醫(yī)用直線加速器為放射源的立體定位定向裝置，稱為X－刀。其原理是通過Linac機架旋轉控制射線的輸出劑量，照射野的再次準直和治療床的角度變化來使高輻射劑量照射源集中在靶點，而靶區(qū)周圍X射線劑量很小，取得與－刀相同的治療效果。

第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(8)2、X－刀的特點和評價⑴

無痛手術，病人痛苦極小⑵

設備簡單，只需對標準直線加速器稍加修改，就非常接近－刀⑶

操作簡單，技術容易掌握⑷

造價比－刀低，容易推廣⑸

對環(huán)境污染小⑹

可對多種癌（肝、腎、肺及骨癌等）進行立體放射治療。

第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.4立體定向放射治療(10)評價：預測X－刀將成為未來立體放射治療的主要設備，比－刀更易推廣。在美國X－刀治療中心有80多個，而－刀治療中心只有8個。3、X－刀的臨床應用我國從1991年研制第一臺X刀，兩年中就完成了160多病例。

第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日X-刀(STAR系列)第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.5硼中子俘獲癌癥治療

1、概述BNCT（BortonNeutronCaptureTherapy）中文含義是硼中子俘獲治療，是目前世界最先進的癌癥治療方法之一。到目前為止，世界上用反應堆中子源的（rBNCT）治療機已經(jīng)達到二期臨床水平，但基于加速器的BNCT世界上還沒有，許多發(fā)達國家都在研制中。第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.5硼中子俘獲癌癥治療(1)在所有目前可以列舉的放射治療方法中，BNCT具有其它放療所不具備的突出優(yōu)點。主要表現(xiàn)在：中子的穿透性比質子和重離子好，容易實現(xiàn)深部癌癥治療；BNCT用的是低能中子，與快中子治療相比，低能中子對人體正常細胞的傷害要小得多；發(fā)揮治療作用的α粒子和7Li重離子具有局域性好的特點；藥物的選擇性提高了BNCT治療癌癥方面的優(yōu)勢；對無原發(fā)腫塊的癌癥有潛在的治療能力等。第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.5硼中子俘獲癌癥治療(2)2．BNCT的基本原理

將含10B元素的BNCT藥物注射到人體中，藥物對腫瘤的選擇性越高約好，每克腫瘤組織達到30μg的10B；由加速器產生的中子源經(jīng)慢化后變?yōu)?eV－1keV范圍內的超熱中子,照射到病變組織,與10B發(fā)生俘獲反應,反應方程如下:

10B+1n→4α(1.78MeV)+7Li(1.01MeV)(4%)→4α(1.47MeV)+7Li(0.84MeV)+γ(0.48MeV)(96%)產生的4α粒子和7Li核的射程都很短,分別為5μm和8μm,它們能有效地殺死癌細胞,而對周圍正常細胞損傷很小。

第三十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日6.3.5硼中子俘獲癌癥治療(3)3．BNCT中子源一個理想的BNCT中子源應具備下列性質:源的主要成分是1eV到10keV的中子；源在病人輻照區(qū)的通量大于或等于109量級也即在一個小時內可將總量約1012的中子注入病灶；源的快中子成分足夠低；源的γ射線成分足夠低