第四章常用放射治療設備

第四章常用放射治療設備第一頁，共75頁。第一節(jié)

X射線治療機一、X射線機的一般結構（一）產(chǎn)生X射線的基本條件：1.電子源；2.真空盒；3.加速電場；4.靶。（二）X射線機主要組成部分：球管、機架、治療床、高壓發(fā)生器、整流電路和循環(huán)冷卻裝置，核心是球管。第二頁，共75頁。1.X射線球管（1）是一真空玻璃管，高度真空，內(nèi)含陰極燈絲和陽極靶。真空目的是避免高速陰極電子到達陽極靶之前損失能量，并保護燈絲。（2）陰極：由燈絲、聚焦極和金屬罩組成。一般用鎢作燈絲。（3）陽極（靶）：由粗大的銅棒和較小的鎢靶組成。鎢原子序數(shù)大，作靶合適，銅散熱快，能及時散發(fā)靶面產(chǎn)生的大量熱量。第三頁，共75頁。2.高壓（加速電場）發(fā)生器X射線機的陽極有幾百Kv的高壓作為電子加速場。調(diào)節(jié)電壓可改變X射線質(zhì)。3.控制系統(tǒng)包括一系列開關和儀表。4.治療用附件（1）限光筒限制照射范圍，固定治療距離。（2）過濾板第四頁，共75頁。第五頁，共75頁。二、X射線質(zhì)的改進使用過濾板的目的：消除特征X射線和低能量長波射線，保留穿透力強的高能線，從而減少皮膚和正常組織的放射受量，提高腫瘤劑量。使用不同材料及厚度的過濾板后，即使電壓相同，但進入人體的X射線質(zhì)也不同。故用半值層（HVL）來衡量射線質(zhì)。第六頁，共75頁。半值層（HVL）是使射線的強度減小一般所需的某一種吸收物質(zhì)的厚度。常用銅和鋁的厚度mm表示。過濾板注意事項1.不同能量的X射線，選用不同材料和厚度的過濾板。2.同一管電壓的X射線，過濾板不同，X線半價層也不同。3.使用復合過濾板要注意次序，不能插反。4.過濾板材料的原子序數(shù)越大、越厚過濾性能越好.第七頁，共75頁。第二節(jié)

遠距離鈷治療機鈷治療機是一種常規(guī)放射治療設備，主要分布于地市級以下醫(yī)療單位，80%為國產(chǎn)機。50年代后開始出現(xiàn)，它的出現(xiàn)，使腫瘤放療的5年生存率提高了一倍。價格便宜，維修方便。

第八頁，共75頁。

一、

源的產(chǎn)生與衰變

源是一種放射性同位素，它的半衰期為5.26年，每月衰變約1%，鈷的照射量率常數(shù)為13.1R·cm/mCi·h,它的γ射線能量有1.17MeV和1.33MeV兩種，平均能量為1.25MeV，它的衰變最終產(chǎn)物是鎳-60的穩(wěn)定同位素。為便于臨床劑量計算，建議使用距源1米處每分鐘或每小時的照射量表示治療機鈷源的活度。第九頁，共75頁。二、鈷治療機的一般結構鈷治療機由以下部分組成：①密封的鈷放射源；外照射鈷源很小，由1mm×1mm的柱狀源集合在一個不銹鋼圓筒形源套內(nèi)，源套直徑約10～20mm、高20～25mm.第十頁，共75頁。

②源容器及防護機頭；

根據(jù)國際放射防護委員會的推薦，當鈷源處于關閉位置時，距鈷源各方向1米處的平均照射劑量均應小于2mR/h,在此距離處不應有超過10mR/h的地方。

對千居里級鈷治療機，要達到這種目標，需衰減到10或近似于20個半價層。

防護材料一般用鉛、鎢、鈾及其合金。第十一頁，共75頁。衰減到1.5×

所需材料的厚度

材料密度（g/cm）HVL（cm）厚度（cm）鉛11.41.2726.0鎢16.71.020.5合金18.00.918.5鈾18.70.6613.5第十二頁，共75頁。③具有開關功能的遮線器裝置；

遮線器是截斷鈷源γ射線的裝置。處于開位時，射線束按一定方向射出，關閉時，僅有極少部分射線漏出。第十三頁，共75頁。④具有定向限束功能的準直器；是一個由吸收射線的材料組合的束流控制部件，作用是限制束流輪廓，控制照射野的大小。準直器的理想設計應使半影最小。根據(jù)國際放射防護委員會的推薦，準直器的漏射劑量不得超過有用照射劑量的5%。實際大部分不超過1%。。

準直器設計成一級和二級準直器，一級不能調(diào)節(jié)，二級現(xiàn)采用復式可調(diào)式，能減少幾何半影。第十四頁，共75頁。⑤支持機頭的治療機架；⑥平衡錘；⑦治療床；⑧計時器及運動控制系統(tǒng)；⑨輻射安全及連鎖系統(tǒng)。第十五頁，共75頁。第十六頁，共75頁。三、鈷治療機的種類有直立式和旋轉式兩種。直立式機頭能上下運動，旋轉式機頭不能升降，只能360°旋轉，做等中心治療。鈷機的改進：1.增加源軸距；2.提高源活度；3.控制計算機化。第十七頁，共75頁。四、鈷治療機的半影類型1.幾何半影鈷源有一定尺寸，產(chǎn)生幾何半影。2.穿射半影由于準直器端面與邊緣線束不平行，產(chǎn)生穿射半影，使用球面聚焦式準直器原則上可以消除穿射半影3.散射半影主要由于組織中的散射線和次級射線造成。第十八頁，共75頁。第十九頁，共75頁。五、γ射線的優(yōu)缺點（一）優(yōu)點與千伏級深部X射線相比較，1.穿透力強，百分深度量高，布野方便；2.保護皮膚；3.骨和軟組織吸收相似；4.旁向散射小；5.等劑量曲線較為平坦。第二十頁，共75頁。（二）缺點1.幾何半影大；2.劑量曲線不能調(diào)節(jié)，出射量高；3.半衰期短；4.相對生物效應低；5.防護要求高；6.屬低LET射線第二十一頁，共75頁。六鈷機定位燈光野與照射野的關系因存在三種半影，所以在燈光野內(nèi)有100%～50%劑量，燈光野外也有50%至近似0%劑量。第二十二頁，共75頁。七、鈷源的更換鈷源不斷衰變，放射活度減少，治療時間延長，需更換新的鈷源。更換鈷源后需進行一系列劑量學測量，才可交付臨床使用。第二十三頁，共75頁。八、遠距離治療機的合理應用要達到多收治病人的社會效益，又能做到少投資早收回資金的經(jīng)濟效益。同時要考慮醫(yī)務工作人員的安全保健。第二十四頁，共75頁。九、遠距離治療機主要技術指標1.環(huán)境條件；2.電源條件；3.標尺刻度4.機頭；5.照射野的顯示；6.SSD的顯示7.鈷源儲存及照射狀態(tài)在治療控制臺的顯示8.預選時間的顯示；9.固定束或移動束放射治療的顯示；10.楔形過濾器的顯示11.治療控制臺滿足各項規(guī)定；12.治療床在承受100kg重量后，工作正常；13.非照射時漏設量要求；14.照射時漏設量要求15.平衡防護錘透射量；16.治療機的聯(lián)鎖裝置第二十五頁，共75頁。第三節(jié)

醫(yī)用加速器加速器是使帶電粒子在高真空場中受磁力控制，電力場加速而獲得高能量的特種電磁、高真空裝置，是人工產(chǎn)生各種高能粒子束或輻射線的設備。在各種醫(yī)用加速器中，醫(yī)用電子直線加速器因其體積小、重量輕、維護簡便，成為現(xiàn)代放射治療最主要的使用最多的裝置。已成為每一個從事放射治療的腫瘤防治中心的主要設備。第二十六頁，共75頁。是治療腫瘤的重要武器。優(yōu)點：與鈷機對比1.無放射源；2.半影??；3.劑量均勻性和對稱性好；4.能量高，且有多種射線和能量可選；5.劑量率高，束流穩(wěn)定，劑量計算準確，治療時間短。一、醫(yī)用直線加速器在腫瘤治療中的地位第二十七頁，共75頁。二、醫(yī)用電子直線加速器的加速原理（一）行波加速原理（二）駐波加速原理駐波加速器因為利用了行波的放射波，所以加速電子的效率高，能耗小。且微波電場強度高，可使電子在更短的距離內(nèi)獲得預定能量。但制造工藝復雜，成本高。第二十八頁，共75頁。電子的加速過程

分為三個階段：

1.注入0.45倍光速的電子；

2.電子穩(wěn)定加速，速度和能量不斷提升；

3.電子接近光速時，不再加速，質(zhì)量增加。第二十九頁，共75頁。（一）加速管加速管是醫(yī)用直線加速器的核心部分，電子在加速管內(nèi)通過微波電場加速。（二）微波系統(tǒng)包括高功率微波源及微波的傳輸系統(tǒng)。微波源提供加速管建立加速場所需的射頻功率。一般有磁控管或速調(diào)管。三、醫(yī)用電子直線加速器的結構第三十頁，共75頁。磁控管與速調(diào)管的區(qū)別磁控管體積小，重量輕，功率較小；速調(diào)管功率大，工作穩(wěn)定，壽命長，體積大，對電源要求高。第三十一頁，共75頁。（三）電子槍電子槍為醫(yī)用電子直線加速器提供被加速的電子。是加速器的核心部件之一。（四）穩(wěn)頻、溫控及充氣系統(tǒng)（五）真空系統(tǒng)（六）射線束引出系統(tǒng)1.射線束偏轉引出，使用偏轉磁鐵，用于行波加速器。2.射線束直接引出，用于低能駐波加速器。第三十二頁，共75頁。（七）機械系統(tǒng)包括輻射頭、機架、治療床、光距尺、治療附件。第三十三頁，共75頁。醫(yī)用電子直線加速器結構框圖第三十四頁，共75頁。第三十五頁，共75頁。第三十六頁，共75頁。第三十七頁，共75頁。第三十八頁，共75頁。四、X射線和電子束模式X射線模式電子束模式第三十九頁，共75頁。五、直線加速器的發(fā)展現(xiàn)代腫瘤放療的目標，利用科技的發(fā)展，提供更好的計算機技術、治療設備和影像設備，使放射線能量最大限度地集中在腫瘤區(qū)域，而使腫瘤周圍的正常組織少受或免受不必要的照射劑量。第四十頁，共75頁。（一）非對稱準直系統(tǒng)（二）動態(tài)楔形過濾系統(tǒng)（三）多葉準直器1.MLC的工作原理通過手動或計算機自動控制每個葉片的單獨運動，達到射野動態(tài)或靜態(tài)成形的目的。第四十一頁，共75頁。2.MLC的基本結構第四十二頁，共75頁。第四十三頁，共75頁。3.多葉準直器的控制4.MLC的漏射線和半影5.MLC的安裝位置6.MLC的臨床應用（1）MLC代替鉛擋塊；常規(guī)放療中的射野擋塊有許多缺點：①擋塊制作費時費力，且在加工過程對身體有毒害；②擋塊比較重，擺位效率低，操作不方便。（2）實現(xiàn)適形放療；采用計算機后，旋轉照射時，可用MLC調(diào)節(jié)射野形狀，使其與靶區(qū)形狀一致。（3）利用計算機控制葉片運動，實現(xiàn)調(diào)強治療。第四十四頁，共75頁。7.臨床應用MLC的優(yōu)勢8.MLC葉片位置的驗證（四）電子端口影像系統(tǒng)（EPID）1.概況EPID是當用輻射束照射靶區(qū)時，由電子或非電子器件獲取端口影像的系統(tǒng)。2.端口影像系統(tǒng)結構及工作原理（1）影像檢測裝置第四十五頁，共75頁。影像檢測器分為三類：熒光影像系統(tǒng)、液體電離室系統(tǒng)、固體探測器系統(tǒng)。（2）輔助計算機工作站3.端口影像系統(tǒng)的臨床應用（1）治療擺位驗證（2）劑量驗證4.端口影像系統(tǒng)的缺陷第四十六頁，共75頁。第四十七頁，共75頁。（五）新的放療體位和器官移動監(jiān)察設備1.導軌CT-加速器系統(tǒng)；2.機載千伏X射線影像系統(tǒng)；CBCT3.固定于治療室內(nèi)的影像系統(tǒng)4.滑環(huán)旋轉治療系統(tǒng)第四十八頁，共75頁。六、醫(yī)用直線加速器的危險性1.輻射危險2.電的危險3.熱的危險4.其他危險第四十九頁，共75頁。第四節(jié)

遠距離控制的近距離治療機近距離治療是放射治療的主要手段之一。優(yōu)點:輻射能量絕大部分被腫瘤組織吸收，正常組織和周圍敏感器官很少受到照射。后裝治療技術是將施源器預先放入腫瘤相應部位或插植到腫瘤內(nèi)，通過治療計劃系統(tǒng)設計劑量分布方案，再將放射源遙控放入施源器內(nèi)對腫瘤進行照射的一種方法。第五十頁，共75頁。一、HDR后裝治療設備的組成1.HDR治療機2.施源器3.治療計劃系統(tǒng)4.附加安全設備第五十一頁，共75頁。二、現(xiàn)代后裝機具有的優(yōu)點1.單一高強度銥-192微型源2.計算機化3.多功能4.安全性高第五十二頁，共75頁。第五十三頁，共75頁。二、近距離治療常用核素核素粒子必須滿足：①在組織中要有足夠的穿透力；②易于放射防護；③半衰期不宜過長；④易于制成微型源。常用近距離粒子治療核素有Ra、Ir、Co、Cs、Au、I、Cf,近來有Am、Yb、Sm、Pd等。第五十四頁，共75頁。第五節(jié)

立體定向照射設備一、治療實施系統(tǒng)1.γ刀裝置2.X射線立體定向照射系統(tǒng)；X刀

二、立體定向系統(tǒng)包括影像定位框架和治療擺位框架。

三、治療計劃系統(tǒng)第五十五頁，共75頁。第五十六頁，共75頁。第五十七頁，共75頁。第五十八頁，共75頁。第六節(jié)

模擬定位設備

一、普通模擬定位機（一）模擬機的工作原理模擬機是模仿加速器或鈷機改造的X射線機。（二）對模擬機的技術要求1.提供有關信息2.提供方便快捷的操作3.模擬機要有相關安全保護聯(lián)鎖裝置4.模擬機要有相應的數(shù)字顯示數(shù)據(jù)第五十九頁，共75頁。（三）模擬機的結構1.機架2.界定器3.治療床4.操作控制中心5.X射線系統(tǒng)6.醫(yī)用電視系統(tǒng)（四）模擬機和加速器精度比較模擬機精度更高第六十頁，共75頁。模擬機的臨床應用1.模擬機的功能①靶區(qū)及重要器官的定位②確定靶區(qū)（或重要器官）的移動幅度③治療方案的選擇④勾畫輻射野和定位/擺位參考標記⑤拍攝輻射野定位片或證實片⑥檢查輻射野擋塊的形狀及位置第六十一頁，共75頁。模擬定位機的功能實施1.為醫(yī)師和計劃設計者提供有關腫瘤和重要器官的影像信息；2.用于治療方案的驗證和模擬第六十二頁，共75頁。2.模擬定位前的準備工作