常用放射治療設(shè)備綜述課件

1、常用放射治療設(shè)備常用放射治療設(shè)備學(xué)習(xí)目的掌握現(xiàn)代放射治療技術(shù)實(shí)施過程中常用設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)熟悉現(xiàn)代放射治療技術(shù)實(shí)施過程中常用設(shè)備的特點(diǎn)和原理、功能學(xué)習(xí)目的掌握現(xiàn)代放射治療技術(shù)實(shí)施過程中常用設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)距離60鈷治療機(jī)我國現(xiàn)有400多臺(tái)應(yīng)用臨床，在腫瘤放射治療過程中發(fā)揮重要作用。遠(yuǎn)距離60鈷治療機(jī)我國現(xiàn)有400多臺(tái)應(yīng)用臨床，在腫瘤放射治療60鈷射線的特點(diǎn)穿透力強(qiáng)，百分深度量高，布野方便 保護(hù)皮膚 康普頓效應(yīng)為主，骨和軟組織吸收相似 旁向散射小 等劑量曲線較為平坦 60鈷射線的特點(diǎn)穿透力強(qiáng)，百分深度量高，布野方便 60鈷射線的特點(diǎn)半衰期5.24年平均每月衰減1%;通常由柱狀源集合在圓筒形的圓套內(nèi)

2、。60鈷射線的特點(diǎn)半衰期5.24年平均每月衰減1%;60鈷治療機(jī)的一般結(jié)構(gòu)密封的鈷放射源源容器及防護(hù)機(jī)頭具有開關(guān)功能遮線器定向限束功能的準(zhǔn)直器治療機(jī)架治療床計(jì)時(shí)器及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)輻射安全及連鎖系統(tǒng)60鈷治療機(jī)的一般結(jié)構(gòu)密封的鈷放射源一.60鈷的防護(hù)當(dāng)鈷源處于關(guān)閉位置時(shí)，距鈷源各方向1米處的平均照射劑量均應(yīng)小于2mR/h，在此距離不應(yīng)有10mR/h區(qū)域。要達(dá)到此要求，對千居里級鈷治療機(jī)，需要有106的衰減系數(shù)或近20個(gè)半價(jià)層(HVL)，一般用鉛，也可用鎢或鈾的合金，鉛的HVL為1.27cm，則20個(gè)HVL需用鉛厚度為： 1.27cm20=25.4cm一.60鈷的防護(hù)當(dāng)鈷源處于關(guān)閉位置時(shí)，距鈷源各方

3、向1米處的平半價(jià)層半價(jià)層 (Half Value layer，HVL)：是指置于X射線束通過的路徑上，使其照射量減少一半所需某種物質(zhì)的厚度。半價(jià)層半價(jià)層 (Half Value layer，HVL)： 二、60鈷遮線器截?cái)?0鈷射線；開位時(shí)，射線射出治療；關(guān)閉時(shí)，射線束截?cái)啵?二、60鈷遮線器截?cái)?0鈷射線；三.60鈷準(zhǔn)直系統(tǒng)目的限定照射野的大小適應(yīng)治療的需要鈷源在開放位時(shí)，限光筒的厚度應(yīng)使漏射量不超過有用射線劑量的5。按這要求，限光筒或遮線擋塊厚度應(yīng)達(dá)4.5HVL，用鉛則為：1.27cm4.5=5.7cm(一般制成6cm厚)三.60鈷準(zhǔn)直系統(tǒng)目的限定照射野的大小適應(yīng)治療的需要60鈷準(zhǔn)直系統(tǒng)一

4、級準(zhǔn)直器二級準(zhǔn)直器 切換式和可調(diào)式可調(diào)式方便，采用復(fù)式結(jié)構(gòu)60鈷準(zhǔn)直系統(tǒng)一級準(zhǔn)直器60鈷治療機(jī)的半影定義：照射野邊緣劑量隨離開中心軸距離增加而發(fā)生急劇變化的范圍。一般用P90%10%或P80%20%表示。60鈷治療機(jī)的半影定義：照射野邊緣劑量隨離開中心軸距離增加而60鈷治療機(jī)的半影外照射治療機(jī)所謂的半影區(qū)是指在按國際標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的射野均勻度以外，由于各種原因造成的低劑量區(qū)。60鈷治療機(jī)的半影外照射治療機(jī)所謂的半影區(qū)是指在按國際標(biāo)準(zhǔn)范60鈷治療機(jī)的半影幾何半影穿射半影散射半影60鈷治療機(jī)的半影幾何半影幾何半影由于60Co放射源具有一定的尺寸，射線被準(zhǔn)直器限束后，照射野邊緣諸點(diǎn)受到劑量不均等的照射，

5、造成劑量由高到低漸變分布。幾何半影由于60Co放射源具有一定的尺寸，射線被準(zhǔn)直器限束后穿射半影由于限光筒按HVL的要求設(shè)計(jì)，即使符合防護(hù)要求，也總有一定射線穿過限光系統(tǒng)，若限光筒端面與邊緣線束不平行時(shí)，將有更多射線穿過限光筒，形成穿射半影。 穿射半影由于限光筒按HVL的要求設(shè)計(jì)，即使符合防護(hù)要求，也總散射半影組織中散射線造成照射野邊緣劑量漸變分布，這種散射線隨能量增高而減少，但始終存在。散射半影組織中散射線造成照射野邊緣劑量漸變分布，這種散射線隨常用放射治療設(shè)備綜述課件幾何半影計(jì)算設(shè)ds=源直徑，C=源限距，F(xiàn)=源皮距，L=限皮距，PG=幾何半影，d=組織深度，PG=d深度處的幾何半影按相似三

6、角形原理：ds/PG=C/(F-C) PG=ds(F-C)/C=(dsL)/C(皮膚表面半影)d深度處的幾何半影：PG=ds(F-C+d)/C=ds(L+d)/C幾何半影計(jì)算設(shè)ds=源直徑，C=源限距，F(xiàn)=源皮距，例題例：設(shè)國產(chǎn)鈷機(jī)源皮距F=70cm，源限距C=45cm，源直徑d=2.6cm求：幾何半影有多寬?若用消半影裝置，向下拉10cm，此時(shí)半影區(qū)為多少?解：PG=2.6(70-45)/45=1.4cmPG=2.670-(45+10)/(45+10)=0.71cm例題例：設(shè)國產(chǎn)鈷機(jī)源皮距F=70cm，源限距C=45cm對于給定的組織深度，半影隨照射野的增大而增加放射源距準(zhǔn)直器端面的距離越長

7、，半影越小。對于給定的組織深度，半影隨照射野的增大而增加鈷源的更換放射活度減少，治療時(shí)間加長，效能下降換源后需重新測量物理參數(shù)，如輸出劑量、射野平坦度、對稱度、半影測定及機(jī)器本身防護(hù)鈷源的更換放射活度減少，治療時(shí)間加長，效能下降60鈷治療機(jī)的種類直立式 運(yùn)動(dòng)范圍135cm旋轉(zhuǎn)式 機(jī)頭不能升降，只能360度旋轉(zhuǎn)，源到等中心的距離為80cm或100cm。 60鈷治療機(jī)的種類直立式 運(yùn)動(dòng)范圍135cm醫(yī)用直線加速器前面介紹的60Co治療機(jī)雖然開創(chuàng)了高能射線時(shí)代，使腫瘤治療效果得到了大幅度提高，但也有其固有缺點(diǎn)，如半影區(qū)大、劑量曲線不能調(diào)節(jié)、深度量仍不夠理想等，千伏級X線雖然能量較低，但也有深度量可以

8、調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(深度量高和可調(diào)節(jié))，可用醫(yī)用加速器進(jìn)行治療。 醫(yī)用直線加速器前面介紹的60Co治療機(jī)雖然開創(chuàng)了高能射線時(shí)代醫(yī)用直線加速器按加速粒子的種類分類加速電子加速離子加速任何一種帶電粒子醫(yī)用直線加速器按加速粒子的種類分類按加速器粒子的軌道分類有直線形圓形螺旋線形按加速器粒子的軌道分類有直線形按加速器的電磁場的特點(diǎn)分類(1)靜電場加速的高壓加速器，其中有靜電加速器等。(2)高渦旋電場的感應(yīng)加速器，其中有電子感應(yīng)加速器。(3)高頻電場加速的回旋加速器，包括回旋加速器、微波加速器、穩(wěn)相加速器、電子同步相加速器、同步穩(wěn)相加速器等。(4)微波電場加速的有直線加速器，其中主要有電子

9、直線加速器和質(zhì)子直線加速器。按加速器的電磁場的特點(diǎn)分類(1)靜電場加速的高壓加速器，其中常用醫(yī)用直線加速器電子感應(yīng)加速器 高能X線的輸出量和照射野都小 電子直線加速器 當(dāng)今臨床使用的主要加速器類型 電子回旋加速器 常用醫(yī)用直線加速器電子感應(yīng)加速器 高能X線的輸出量和照射野醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器由加速系統(tǒng)，輻射系統(tǒng)，劑量檢測系統(tǒng)，機(jī)架及治療床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，溫控及充氣系統(tǒng)，真空系統(tǒng)，侍服系統(tǒng)(聚焦線圈、對中線圈)，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(偏轉(zhuǎn)室、偏轉(zhuǎn)磁鐵)組成。醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器由加速系統(tǒng)，輻射系統(tǒng)醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)微波源是磁控管或速調(diào)管，可以提供10cm波

10、段的電磁波（頻率為2998MHz或2856MHz）電子槍發(fā)射可供加速的電子；真空系統(tǒng)由鈦泵和真空器件構(gòu)成，作用是保持加速管內(nèi)部和電子槍等部位的高度真空狀態(tài)，以避免燒壞燈絲、腔內(nèi)打火和能量損失等； 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)微波源是磁控管或速調(diào)管，可以提供10c醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)束流輸出系統(tǒng)主要在機(jī)頭部分，包括束流的偏轉(zhuǎn)、靶窗轉(zhuǎn)換、束流均整、束流準(zhǔn)直、計(jì)量檢測等功能；水冷系統(tǒng)的作用是對加速管、微波源（磁控管或速調(diào)管）和偏轉(zhuǎn)磁鐵等產(chǎn)生熱能的部件進(jìn)行冷卻，以保持設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行； 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)束流輸出系統(tǒng)主要在機(jī)頭部分，包括束流的醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)治療床系統(tǒng)則是對病人進(jìn)行放射治療時(shí)的床體結(jié)

11、構(gòu)，可以進(jìn)行X、Y、Z三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)和治療床系統(tǒng)等中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以滿足不同部位的治療需求； 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)治療床系統(tǒng)則是對病人進(jìn)行放射治療時(shí)的床醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括能量控制和故障檢測兩大功能，在正常情況下，操作人員通過計(jì)算機(jī)對各大系統(tǒng)進(jìn)行工作控制，發(fā)生各類故障時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢測報(bào)警，并禁止治療，以保證絕對安全。 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括能量控制和故障檢測兩大醫(yī)用電子加速器的基本工作原理 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。電場強(qiáng)度越高，加速距離越長，電子獲得的能量就越高

12、，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線。 醫(yī)用電子加速器的基本工作原理 在電子直線加速器的加速管內(nèi)部，電子加速過程電子注入加速管持續(xù)加速電子接近光速，從微波獲取能量質(zhì)量和速度關(guān)系 m/m0=(1-2) -1/2 EK=e V=(m-m0) C 2電子加速過程電子注入加速管加速管結(jié)構(gòu) 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，在陰極和陽極間的高壓電場作用下，以一定的初始能量從陽極中心孔道穿出注入加速結(jié)構(gòu)。加速管結(jié)構(gòu) 加速管 由電子槍、加速結(jié)構(gòu)、引出系統(tǒng)、離子泵組加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)是醫(yī)用電子直線加速器的核心，

13、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)。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(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)窗圖8.3 醫(yī)用電子直線加速器加速系統(tǒng)(a) 行波加速系統(tǒng) (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

14、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。 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)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。 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，就在行波和駐波

15、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。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，因此駐微波源磁控管 6個(gè)諧振腔，磁場作用下螺旋，以射頻波方式發(fā)射能量。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。速調(diào)管 作為射頻放大器使用，分聚速腔、漂移管和能量捕獲腔，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。體積大，工作電壓高，需要有前置激勵(lì)來驅(qū)動(dòng)，頻率比

16、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。 微波源磁控管 6個(gè)諧振腔，磁場作用下螺旋，以射頻波方式發(fā)射線速偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)900 機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)架等中心高度較低120cm2700 機(jī)頭結(jié)構(gòu)較大，電子倒翻，機(jī)架等中心高度130cm;分三重聚焦和法國Pretzel型。線速偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)900 機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)架等中心高度線速偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)滑雪型偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 采用三組近乎同一水平的900 偏轉(zhuǎn)磁鐵系統(tǒng)，既保持機(jī)頭垂向尺度小、等中心高度低特點(diǎn)，又提高光學(xué)聚焦精度，加速電子的軌跡成波浪形，故名滑雪型偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)線速偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)滑雪型偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)多葉準(zhǔn)直器多葉準(zhǔn)直器多葉準(zhǔn)直器多葉準(zhǔn)直器(MLC) 從1965 年誕生并第一次使用后,

17、 獲得了迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用。MLC 的最初應(yīng)用是取代傳統(tǒng)的擋塊, 形成期望的射野形狀,開展經(jīng)典適形放療。與射野擋塊相比, MLC 適形具有顯著優(yōu)勢: 能大幅提高適形治療的效率, 操作簡便, 不會(huì)產(chǎn)生有害氣體或粉塵。多葉準(zhǔn)直器多葉準(zhǔn)直器(MLC) 從1965 年誕生并第一次使多葉準(zhǔn)直器但是, MLC 的應(yīng)用并沒有局限在射野適形。它還廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)照射: 在放射源旋轉(zhuǎn)過程中, 調(diào)節(jié)射野形狀跟隨靶區(qū)(PTV) 的投影形狀; 應(yīng)用于調(diào)強(qiáng)放射治療中:通過控制MLC 葉片的運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)期望的劑量分布。廣泛的應(yīng)用已使MLC 成為部分醫(yī)用直線加速器治療準(zhǔn)直器的標(biāo)準(zhǔn)配置多葉準(zhǔn)直器但是, MLC 的應(yīng)用并沒有局限

18、在射野適形。它還廣多葉準(zhǔn)直器多葉準(zhǔn)直器多葉準(zhǔn)直器葉片縱截面設(shè)計(jì)縱截面形狀主要取決于兩個(gè)因素:(1) 葉片的底面和頂面必須在與葉片運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面內(nèi)聚焦于放射源的位置。 (2) 相鄰葉片組合在一起, 必須使葉片間的漏 射線劑量最小。第一個(gè)因素決定了葉片的橫截面必須是梯形結(jié)構(gòu), 頂面寬度小于底面寬度。多葉準(zhǔn)直器葉片縱截面設(shè)計(jì)縱截面形狀主要取決于兩個(gè)因素:多葉準(zhǔn)直器將來對MLC 結(jié)構(gòu)的可能改造主要在于以下幾個(gè)方面: (1) 進(jìn)一步減小葉片寬度, 提高M(jìn)LC 的適形性能; (2) 推廣多層設(shè)計(jì), 降低MLC 的故障率; (3) 優(yōu)化葉片端面設(shè)計(jì), 減小照射野半影。多葉準(zhǔn)直器將來對MLC 結(jié)構(gòu)的可能改

19、造主要在于以下幾個(gè)方面:加速器治療機(jī)頭主準(zhǔn)直器由重金屬合金和鉛塊組成，一方面限定x線的范圍，另一方面減少機(jī)頭的泄漏輻射，x線方式下的均整器和電子線方式下的散射箔都安裝在同一轉(zhuǎn)臺(tái)上，可旋轉(zhuǎn)至線束出口加速器治療機(jī)頭主準(zhǔn)直器由重金屬合金和鉛塊組成，一方面限定x線加速器治療機(jī)頭散射箔作用是把截面只有幾個(gè)毫米的電子束展寬到臨床使用要求的范圍，且在照射野面積上其平坦度不得低于5%.單一型和雙散射箔。雙散射箔分別負(fù)責(zé)擴(kuò)展和均整。加速器治療機(jī)頭散射箔作用是把截面只有幾個(gè)毫米的電子束展寬到臨加速器治療機(jī)頭射野大小指示器源皮距光學(xué)指示器X線射野由次級鉛門控制形成方野或長方野，電子線由限光筒限束托架（擋鉛）固定線束

20、改造附件 楔板、補(bǔ)償板、劑量調(diào)強(qiáng)板加速器治療機(jī)頭射野大小指示器加速器治療機(jī)頭立體放射手術(shù)附件多葉準(zhǔn)直器加速器治療機(jī)頭立體放射手術(shù)附件近距離放射治療機(jī)與外照射相對而言，源到治療部位很近。輻射能量絕大部分被腫瘤吸收，最大限度殺滅腫瘤細(xì)胞，保護(hù)正常組織和危及器官。近距離放射治療機(jī)與外照射相對而言，源到治療部位很近。后裝治療機(jī)后裝近距離放射治療也稱內(nèi)照射。其治療范圍為：具有天然管腔和管道的器官（如：食管、氣管、鼻腔、口腔、口咽、直腸、婦科惡性腫瘤等）。它是將密封的放射源經(jīng)插植針置入被治療的組織內(nèi)或通過人體的天然腔道，或經(jīng)模板直接貼敷于皮膚和粘膜的表面或臨近瘤體的表面進(jìn)行照射。 后裝治療機(jī)后裝近距離放射

21、治療也稱內(nèi)照射。其治療范圍為：具有天后裝治療機(jī)組成計(jì)劃系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀、打印機(jī)、治療系統(tǒng)軟件（選擇參數(shù)、圖像重建、劑量計(jì)算及優(yōu)化）后裝治療機(jī)組成計(jì)劃系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀、打印機(jī)、治療后裝治療機(jī)組成操作系統(tǒng) 接受指令，然后傳給后裝治療機(jī)，通過輸源管道將放射源送到指定靶點(diǎn)，停留相應(yīng)時(shí)間，使治療劑量曲線達(dá)到預(yù)定要求。后裝治療機(jī)組成操作系統(tǒng) 接受指令，然后傳給后裝治療機(jī)，通后裝治療機(jī)組成治療系統(tǒng)部分 專用控制微機(jī)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、放射源、儲(chǔ)源器、真假源傳輸結(jié)構(gòu)、緊急回源結(jié)構(gòu)、計(jì)時(shí)器和治療通道組成。后裝治療機(jī)組成治療系統(tǒng)部分 專用控制微機(jī)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、放射近距離治療的適應(yīng)癥腔內(nèi)或管內(nèi)照射：廣泛用于鼻腔、鼻咽、口腔、陰道、宮頸、宮體、直腸及肛管等部位的治療。組織間照射：將插植針直接插入組織內(nèi)進(jìn)行照射。模照射：可以制成不同的模（施源器）來照射不同部位的腫瘤。如：皮膚鱗癌。手術(shù)中照射近距離治療的適應(yīng)癥近距離治療常用核素放射性同位素放射、三種射線。放射治療主要使用射線、射線，射線的應(yīng)用多于射線。近距離照射常用的輻射源是輻射源，有226鐳源、137銫源、60鈷源、192銥源，國內(nèi)98%用的是192銥源。近距離治療常用核素近距