腫瘤放射治療裝置課件

2023/10/2沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司腫瘤放射治療裝置2023/8/2沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司腫瘤放射治療裝置2023/10/2放射治療（Radiotherapy）是利用輻射對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行照射使其生長(zhǎng)受到抑制而致死的一種療法，簡(jiǎn)稱放療。放療的基本原則是破壞惡性腫瘤和保存正常組織。放射治療是從發(fā)現(xiàn)X射線及放射性物質(zhì)后才開始的。隨著放射物理學(xué)、放射生物學(xué)、臨床腫瘤學(xué)及各種放射治療裝置的發(fā)展，已和手術(shù)治療、化學(xué)治療一起成為治療惡性腫瘤的三大主要手段。約有70%的惡性腫瘤患者需要進(jìn)行放射治療。

2023/8/2放射治療（Radiothe2023/10/2一、放射治療裝置分類1.外照射治療機(jī)(1)同位素遠(yuǎn)距離治療機(jī)（如鈷-60）

(2)X射線治療機(jī)（如深部X線機(jī)）(3)醫(yī)用電子加速器(4)醫(yī)用質(zhì)子加速器(5)醫(yī)用中子發(fā)生器(6)醫(yī)用重離子加速器(7)醫(yī)用

-介子發(fā)生器2023/8/2一、放射治療裝置分類1.外照射治療機(jī)2023/10/22.內(nèi)照射治療機(jī)

(1)

射線后裝機(jī)

(2)中子后裝機(jī)

3.立體定向放射外科治療裝置

(1)γ-刀

(2)X-刀

(3)質(zhì)子刀(4)中子刀

在外照射治療機(jī)中，最常用的是醫(yī)用電子直線加速器，其次是鈷60遠(yuǎn)距離治療機(jī)。在內(nèi)照射治療機(jī)中，主要是同位素后裝機(jī)。

2023/8/22.內(nèi)照射治療機(jī)10/2/2023其中醫(yī)用電子直線加速器分類

X射線能量范圍及能量分檔電子射線能量范圍及能量分檔應(yīng)用范圍低能機(jī)4~6MeV，1檔無(wú)深部腫瘤中能機(jī)6~10MeV，1～2檔5~15MeV，3~5檔大部分深部腫瘤、部分表淺腫瘤高能機(jī)6~10MeV，15~25MeV，各1～2檔5~25MeV，5~8檔同上8/2/2023其中醫(yī)用電子直線加速器分類

X射線能量范圍2023/10/2二、加速器的發(fā)展2023/8/2二、加速器的發(fā)展2023/10/2同源IGRTKV級(jí)IGRT2023/8/2同源IGRTKV級(jí)IGRT2023/10/2三、電子直線加速器系統(tǒng)組成

醫(yī)用電子直線加速器由(1)加速系統(tǒng)，(2)輻射系統(tǒng)，(3)劑量檢測(cè)系統(tǒng)，(4)機(jī)架及治療床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，(5)電氣控制系統(tǒng)，(6)溫控及充氣系統(tǒng)六部分組成。1.加速系統(tǒng)

加速系統(tǒng)是醫(yī)用電子直線加速器的核心，由加速管、微波傳輸系統(tǒng)、微波功率源、高壓脈沖調(diào)制器等組成。按加速方式的不同又可分為行波和駐波兩種加速系統(tǒng)。

2023/8/2三、電子直線加速器系統(tǒng)組成10/2/2023(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)窗醫(yī)用電子直線加速器加速系統(tǒng)8/2/2023(a)行波加速系統(tǒng)2023/10/2(1)加速管

加速管由電子槍、加速結(jié)構(gòu)、引出系統(tǒng)、離子泵組成。電子槍產(chǎn)生供加速的電子，其陰極被加熱后產(chǎn)生熱發(fā)射電子，在陰極和陽(yáng)極間的高壓電場(chǎng)作用下，以一定的初始能量從陽(yáng)極中心孔道穿出注入加速結(jié)構(gòu)。2023/8/2(1)加速管2023/10/22023/8/22023/10/2可治療用電子束輻射場(chǎng)

限光筒270O

偏轉(zhuǎn)磁鐵初級(jí)散射泊次級(jí)散射泊初級(jí)準(zhǔn)直錐電離室上光闌

下光闌2023/8/2可治療用電子束輻射場(chǎng)限光筒270O偏轉(zhuǎn)磁2023/10/2(2)微波傳輸系統(tǒng)微波傳輸系統(tǒng)主要由傳輸波導(dǎo)構(gòu)成。在行波傳輸系統(tǒng)中，隔離器用來(lái)吸收反向傳輸?shù)奈⒉ㄒ员Ｗo(hù)微波功率源。在駐波傳輸系統(tǒng)中，由于反射功率強(qiáng)，需采用環(huán)流器作為隔離器件。(3)微波功率源低、中能機(jī)常用磁控管作微波功率源。磁控管是微波自激震蕩器，體積小，工作電壓低，但其工作頻率易漂移，因此需采用自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)，提高頻率穩(wěn)定度。高能機(jī)需較高的微波功率，常用多腔速調(diào)管作為微波功率源。速調(diào)管是微波功率放大器，體積大，工作電壓高，需要有前置激勵(lì)來(lái)驅(qū)動(dòng)，頻率比較穩(wěn)定，但也需自動(dòng)調(diào)頻系統(tǒng)使其與負(fù)載變化保持一致。

2023/8/2(2)微波傳輸系統(tǒng)2023/10/2微波源—磁控管（磁鐵）對(duì)低功率磁控管一般采用永久磁鐵(鋁鎳鈷,釹鐵硼,釤鈷)中功率磁控管采用電磁鐵。磁場(chǎng)的方向與磁控管的陰極軸平行。2023/8/2微波源—磁控管（磁鐵）對(duì)低功率磁控管一般采用10/2/2023微波傳輸系統(tǒng)組成：8/2/2023微波傳輸系統(tǒng)組成：2023/10/2(4)高壓脈沖調(diào)制器其作用是向微波功率源提供脈沖高壓，工作原理是利用儲(chǔ)能放電的原理形成高壓脈沖，經(jīng)脈沖變壓器放大后供微波功率源使用。2023/8/2(4)高壓脈沖調(diào)制器2023/10/22023/8/210/2/20232.輻射系統(tǒng)

輻射系統(tǒng)的作用是使從加速系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射符合放射治療的特殊要求（均整度、輻射野面積形狀等,如圖）。

a）X射線輻射系統(tǒng)b）電子射線輻射系統(tǒng)A-限束器C-準(zhǔn)直器F-散射箔I-電離室J-光闌M-反射鏡P-均整塊T-靶W-楔形過(guò)濾器輻射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖X射線及電子射線的輻射系統(tǒng)如圖所示，其主要組成有：靶、均整塊、散射箔、準(zhǔn)直器、上下光闌等。8/2/20232.輻射系統(tǒng)a）X射線輻射系統(tǒng)2023/10/2治療頭結(jié)構(gòu)1、治療頭旋轉(zhuǎn)范圍：0~90°；180°～360°光闌采用獨(dú)立光闌技術(shù)，其中，2、上獨(dú)立光闌運(yùn)行范圍（單邊）：－10~+20cm（過(guò)中線）3、下獨(dú)立光闌運(yùn)行范圍（單邊）：0~＋20cm（不過(guò)中線）2023/8/2治療頭結(jié)構(gòu)1、治療頭旋轉(zhuǎn)范圍：0~90°；12023/10/2靶——加速電子打靶后產(chǎn)生X射線。均整塊——使輻射野內(nèi)的X射線劑量分布均勻。散射靶——使從加速系統(tǒng)來(lái)的集束的電子射線在一定輻射野內(nèi)均勻散開。準(zhǔn)直器——初步限制輻射的范圍。上下光闌——調(diào)節(jié)輻射野的形狀、面積。限束器——限定電子射線輻射野的范圍以及改善電子射線的均整度。楔形過(guò)濾器——在X射線輻射野內(nèi)產(chǎn)生非對(duì)稱的楔形劑量分布。

2023/8/2靶——加速電子打靶后產(chǎn)生X射線。2023/10/23.劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電離室、前置放大器及監(jiān)測(cè)劑量?jī)x組成。電離室位于輻射系統(tǒng)之內(nèi)，由若干片極片構(gòu)成，其中有兩對(duì)用于監(jiān)測(cè)輻射野內(nèi)相互垂直的兩個(gè)方向的均整度，有一片用于監(jiān)測(cè)輻射的能量變化，有兩片用于檢測(cè)輻射的吸收劑量。

4.機(jī)架及治療床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

現(xiàn)代醫(yī)用電子直線加速器采用等中心原則的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，即機(jī)架、輻射頭及治療床三者的旋轉(zhuǎn)軸線交于一點(diǎn)，該點(diǎn)稱為等中心，要求中心誤差在±2mm以內(nèi)。2023/8/23.劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2023/10/2治療床運(yùn)動(dòng)參數(shù)：治療床垂直移動(dòng)范圍：最低點(diǎn)745mm，最高點(diǎn)1345mm治療床公轉(zhuǎn)角度范圍：不小于180°（0～90°，270°～360°）治療橫向移動(dòng)范圍：不小于480mm治療床縱向移動(dòng)范圍：不小于1430m活動(dòng)地板的升降范圍：－170mm～0

采用升降裝置的目的是降低系統(tǒng)等中心高度，目前為1300mm，為目前國(guó)內(nèi)外加速器中最低。2023/8/2治療床運(yùn)動(dòng)參數(shù)：2023/10/25.電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由以下幾部分組成：(1)各種電源。(2)連鎖保護(hù)：包括水流、水溫、水壓、高壓過(guò)載、微波功率源打火等各種保護(hù)。(3)自動(dòng)控制：包括自動(dòng)頻率控制、自動(dòng)劑量率控制、自動(dòng)均整度控制、自動(dòng)楔形過(guò)濾器控制、弧形旋轉(zhuǎn)控制等。(4)正常治療的程序控制：包括待機(jī)、預(yù)制、準(zhǔn)備、出束等幾種狀態(tài)的程序控制。2023/8/25.電氣控制系統(tǒng)2023/10/2

6.溫控及充氣系統(tǒng)

溫控系統(tǒng)用來(lái)帶走加速管、靶、聚焦線圈、偏轉(zhuǎn)磁鐵線圈、微波功率源、隔離器（或環(huán)流器）及吸收負(fù)載等在工作中產(chǎn)生的熱量。充氣系統(tǒng)用于對(duì)微波傳輸系統(tǒng)抽真空后再充絕緣氣體，如氮?dú)?、氟里昂等，以防止發(fā)生電場(chǎng)擊穿。

2023/8/22023/10/2四、東軟6MV單光子機(jī)支持精確放療的技術(shù)保證和可發(fā)展空間全數(shù)字控制常規(guī)放療(對(duì)稱野+非對(duì)稱野）360°弧形放療動(dòng)態(tài)楔治療劑量伺服穩(wěn)定保證穩(wěn)定性準(zhǔn)確性小于1s的快速達(dá)峰能力附屬功能和裝置四獨(dú)立光闌旋轉(zhuǎn)治療治療信息管理系統(tǒng)（TIM）MLC2023/8/2四、東軟6MV單光子機(jī)支持精確放療的技術(shù)保2023/10/2NMSR600加速器系統(tǒng)組成2023/8/2NMSR600加速器系統(tǒng)組成10/2/2023控制臺(tái)8/2/2023控制臺(tái)2023/10/22023/8/210/2/2023TPS現(xiàn)狀3D-RTPS系統(tǒng)軟件主要功能患者影像數(shù)據(jù)輸入；患者建模、靶區(qū)及器官勾畫；三維可視化；射束設(shè)置；三維光子束劑量計(jì)算；前向調(diào)強(qiáng)放射治療；放射治療計(jì)劃的評(píng)估;放射治療計(jì)劃的輸出；數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)。8/2/2023TPS現(xiàn)狀3D-RTPS系統(tǒng)軟件主要功能2023/10/2東軟CT-sim2023/8/2東軟CT-sim2023/10/22023/8/22023/10/2TIM（TreatmentInformationManagement）相關(guān)介紹2023/8/2TIM（TreatmentInformat2023/10/2TIM放療信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和搭建目標(biāo)：東軟成為中國(guó)放療行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)中樞東軟網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)勢(shì)TIM（miniRTIS）的主要功能模塊,具體完成以下功能病人信息的管理治療設(shè)備的管理設(shè)備使用狀態(tài)的監(jiān)控患者治療過(guò)程的管理（缺）患者治療數(shù)據(jù)的管理患者治療結(jié)果的驗(yàn)證（缺）患者的預(yù)約管理和收費(fèi)管理（缺）電子病歷記錄系統(tǒng)（EMR）（缺）腫瘤登記與隨訪系統(tǒng)放療設(shè)備的連接和通訊給大型,小型放療中心分別帶來(lái)的產(chǎn)品和服務(wù)靈活配置2023/8/2TIM放療信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和搭建目標(biāo)：東軟成2023/10/2東軟TIM的工作流程1、患者管理自動(dòng)接收TPS計(jì)劃的病人和照射野等治療信息并存儲(chǔ)在本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。2、TIM將治療信息傳送到加速器上位機(jī)主動(dòng)，調(diào)出TIM系統(tǒng)中的照射野信息，確認(rèn)無(wú)誤后發(fā)給加速器控制臺(tái)程序。3、如果是適形放療，TIM將MLC葉片治療信息傳輸?shù)組LC控制臺(tái)，并自動(dòng)驅(qū)動(dòng)MLC運(yùn)動(dòng),接收到MLC反饋的葉片位置信息后予以確認(rèn)。4、把運(yùn)動(dòng)結(jié)果反饋給TIM系統(tǒng)。5、加速器上位機(jī)可以通過(guò)TIM系統(tǒng)獲得當(dāng)前MLC的狀態(tài)，確認(rèn)是否具備治療條件。2023/8/2東軟TIM的工作流程1、患者管理自動(dòng)接收TP10/2/2023二、東軟目前的規(guī)劃CTSimulatorSystem＋TreatmentPlanningSystem(TPS)＋MLC＋PreciseAccelerator＝3DConformalRadiotherapy(3DCRT)orIntensityModulatedRadiotherapy(IMRT)8/2/2023二、東軟目前的規(guī)劃CTSimulator2023/10/2東軟下一步規(guī)劃-解決方案2023/8/2東軟下一步規(guī)劃-解決方案2023/10/2東軟下一步規(guī)劃－EPID2023/8/2東軟下一步規(guī)劃－EPID10/2/20238/2/20232023/10/2下一步規(guī)劃－RTIS2023/8/2下一步規(guī)劃－RTIS2023/10/22023/8/22023/10/2e-RadiotherapySolutions

東軟放療全面解決方案架構(gòu)遠(yuǎn)程放療保證服務(wù)系統(tǒng)腫瘤科信息管理系統(tǒng)2023/8/2e-RadiotherapySolutio2023/10/2附加：

立體定向放射治療裝置X-刀(X-knife)

1.立體定向放射治療外科（StereotacticRadiosurgery，SRS）1951年，瑞典一著名的神經(jīng)外科醫(yī)生最先提出了立體定向放射治療原理，并于1968年同生物物理學(xué)家合作，研制出世界上第一臺(tái)γ-刀。

立體定向放射治療原理是：采用靜態(tài)幾何聚焦原理，把窄束放射線從不同方向定向準(zhǔn)直照射顱內(nèi)病灶，在病中心（靶點(diǎn)）形成大劑量聚焦，在短時(shí)間內(nèi)將病灶擊毀，而靶點(diǎn)之外的健康組織所受到的照射劑量卻很小，從而達(dá)到了比手術(shù)切除更好的效果。2023/8/2附加：

立體定向放射治療裝置X-刀(X-kn2023/10/21.X-刀的發(fā)展及特點(diǎn)

X-刀是繼γ-刀之后于80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型立體定向放射外科設(shè)備。由于它利用電子直線加速器（LINAC）產(chǎn)生的X射線作為放射源，所以又稱為L(zhǎng)INAC的立體定向放射外科裝置，簡(jiǎn)稱X-刀。

2023/8/21.X-刀的發(fā)展及特點(diǎn)2023/10/2X-刀最早是美國(guó)人Colombo和Betti等研制成功的他們將用于常規(guī)放射治療的醫(yī)用電子直線加速器加以改進(jìn)，采用專用的準(zhǔn)直器和立體定向裝置，把放射線聚集在病灶實(shí)施一次大劑量照射。通過(guò)三維空間把線束投射到靶區(qū)形成高劑量，而周圍正常組織受量低。因等劑量曲線在靶區(qū)外急劇陡降，病灶與正常組織劑量界限分明，達(dá)到控制、殺滅病變保護(hù)正常組織的目的，尤如外科手術(shù)刀切除病灶一樣。2023/8/2X-刀最早是美國(guó)人C2023/10/2因醫(yī)用電子直線加速器具有非常好的精確度和可靠性，所以X-刀適用于比γ-刀更大的顱內(nèi)病灶（γ-刀適用病灶<18mm，X-刀適用病灶<50mm）。X-刀利用直線加速器作為照射源，不象γ-刀那樣需要定期更換放射物質(zhì)。X-刀的價(jià)格僅為γ-刀的1/5～1/6，具有更高的性能價(jià)格比，從而減少了治療費(fèi)用。因此X-刀得到了世界各國(guó)醫(yī)院的廣泛采用，到1993年底，全世界共210臺(tái)，僅美國(guó)就有83臺(tái)。1994年中國(guó)開始引進(jìn)X-刀。由于X-刀設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)低、不使用鈷源，因此它的發(fā)展甚為迅速。2023/8/2因醫(yī)用電子直線加速器2023/10/2X-刀的適應(yīng)病癥有：腦血管疾?。ㄈ顼B內(nèi)動(dòng)靜脈畸形、動(dòng)靜脈瘤）、顱內(nèi)腫瘤（如垂體瘤、聽(tīng)神經(jīng)瘤、腦膜瘤、顱內(nèi)轉(zhuǎn)移腫瘤）、功能性疾?。ㄈ缗两鹕暇C合癥、癲癇、三叉神經(jīng)疼等）。2023/8/2X-刀的適應(yīng)病癥有：腦10/2/2023X-刀的結(jié)構(gòu)X-刀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由醫(yī)用電子直線加速器、立體定向裝置及計(jì)算機(jī)治療計(jì)劃系統(tǒng)三大部分組成。

8/2/2023X-刀的結(jié)構(gòu)X-刀2023/10/2（1）.醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器可產(chǎn)生4～18MeV的X射線或6～20MeV的電子射線。最新一代的加速器配有電子槍、調(diào)速管等，放射源可圍繞等中心點(diǎn)作270～360°旋轉(zhuǎn)。依靠放射源的垂直旋轉(zhuǎn)與操作床180°范圍內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)，使照射集中于等中心點(diǎn)上。

2023/8/2（1）.醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用2023/10/2

在直線加速器的頭部安裝有準(zhǔn)直器，其作用是將X射線形成窄射束準(zhǔn)確地聚焦于靶區(qū)（病灶），而使周圍正常組織受到最小的損傷。一般采用圓形射束，直徑4～50mm，按照一定間隔配備10～15個(gè)不同直徑的準(zhǔn)直器。

2023/8/2在直線加速器的頭部安裝有準(zhǔn)直器，2023/10/2（2）.立體定向裝置

X-刀與γ-刀一樣，需要將靶心精確定位，定位精度要求<0.5mm。立體定向裝置是頭部立體定向框架（又稱頭架、頭環(huán)、腦立體定向儀），其作用是精確地固定人頭部的位置。有的頭架上將四個(gè)顱骨螺旋釘固定于病人頭部，固定效果好，但是一種侵入式的方式，適用于單次照射治療；另一種頭架通過(guò)病人的牙齒咬合枕骨固定墊和頭帶固定于頭部，是非侵入式的，適用于需要重復(fù)照射的病人。

2023/8/2（2）.立體定向裝置X2023/10/2安裝于頭架上的CT定位架，在周圍設(shè)有定標(biāo)或在側(cè)面裝有定標(biāo)線，接受CT掃描時(shí)用其確定每張CT片和CT片上每個(gè)點(diǎn)的精確位置。對(duì)于顱內(nèi)血管疾病的病人，需要使用安裝在頭架上的血管造影架，用以確定血管病灶的空間位置。2023/8/2安裝于頭架上的CT定位架，在周圍2023/10/2（3）.X-刀治療計(jì)劃體系

與γ-刀一樣，計(jì)算機(jī)治療計(jì)劃體系也是X-刀不可缺少的重要組成部分。治療計(jì)劃系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、圖像輸入裝置、顯示器及打印機(jī)組成，其任務(wù)是根據(jù)病人的CT、MRI和DSA（或Angiography）圖像，確定病灶的大小和位置，標(biāo)定靶區(qū)、計(jì)算靶心，最終制定出治療計(jì)劃和進(jìn)行劑量分布計(jì)算。

2023/8/2（3）.X-刀治療計(jì)劃體系與2023/10/2

治療計(jì)劃的制定方法如下：首先是定位，一般在局部麻醉下進(jìn)行，將腦立體定向儀固定在病人頭部，腫瘤病人采用CT定位，每2～4mm層厚連續(xù)掃描并通過(guò)圖像三維重建，計(jì)算腫瘤的體積，腦血管畸形則采用數(shù)字減影腦血管造影（DSA）定位。在有些情況下，病灶成像于MRI圖像，在CT上卻看不清楚，這時(shí)需利用MRI圖像進(jìn)行定位。一種方法是在病人做MRI時(shí)，帶上類似于CT定標(biāo)架那樣的裝置來(lái)確定病灶的位置。另一種方法是采用“計(jì)算機(jī)信息融合（Fassion）技術(shù)”，將MRI圖像