放射治療設備介紹課件

放射治療設備介紹優(yōu)選放射治療設備介紹基本概念電離輻射:能夠引起物質電離的輻射通常所說的“放射”、“放射線”、“放射源”等實際上就是特指“電離輻射”。電離輻射可以從原子或分子里面電離出至少一個電子電離:即經(jīng)過照射后能使物質的原子或分子變成“離子”，從而改變物質的原有特性。。

離子:帶有電荷的原子或分子，或組合在一起的原子或分子團。帶正電荷的離子稱“正離子”，帶負電荷的離子稱“負離子”。

指原子由于自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達到最外層電子數(shù)為8個（如第一層是最外層，則為2個）的穩(wěn)定結構?；靖拍罘派湫院怂貎?nèi)部發(fā)出的射線用希臘字母表示α射線、β射線和γ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際名稱表示X射線、電子射線(簡稱電子線)、質子射線等。β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γ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?！吧渚€”裝置X線機、CT、ECT、PET等各種醫(yī)學影像檢查設備（診斷）“射線”裝置放射治療設備：鈷-60治療機醫(yī)用直線加速器γ刀、X刀近距離后裝治療機質子加速器等“射線”裝置根據(jù)不同的醫(yī)學需求選用了不同的“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)學檢查或醫(yī)學治療目的。而在大型綜合性醫(yī)院和專業(yè)腫瘤醫(yī)院，作為主流外照射設備，醫(yī)用電子直線加速器正在放療界得到迅速推廣和應用。電離:即經(jīng)過照射后能使物質的原子或分子變成“離子”，從而改變物質的原有特性。重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。雙重特性波長不同有很大的差異CT模擬機其實是在CT掃描機的基礎上，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成的虛擬模擬定位系統(tǒng)。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)；放射治療設備的照射方式：外照射內(nèi)照射根據(jù)這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。鐳-1590年60鈷-5.在治療過程中，患者體內(nèi)的腫瘤或病變組織是看不見，摸不著的，加速器等各類放射源輸出的射線也是看不見，摸不著的。機頭內(nèi)設有準直器和射野“井”型界定線放射性核素的衰減特性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特征。物理特性基本相同，區(qū)別在于來源不同，能量不同具有比較明顯的“射程”即電子線、質子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點，這是帶電粒子輻射的共同特點。不同的射線裝置或射線設備來產(chǎn)生因為放射治療技術是一種“非接觸式”治療手段。X線機、CT機設計原理電磁輻射“波粒二重性”電子和質子是帶電粒子

電子是負電粒子

質子是正電粒子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192銥放射源類型放射性核素的特點每時每刻都有射線輸出放射性核素的衰減特性半衰期：射線衰減到初始狀態(tài)的一半時所需要的時間鐳-1590年60鈷-5.27年192銥-74天半衰期，甚至衰減報廢以后的放射性核素仍然會有射線輸出但由于模擬定位機機架的旋轉速度不能太快，需要掃描的時間比較長，球管至射線探測器的距離較遠等原因，使得成像質量不夠理想，三維圖像重建質量比較差。能量越高，輻射深度越深，“電離”性能越強。自動控制系統(tǒng)包括功能控制和故障檢測兩大功能，在正常情況下，操作人員通過計算機對各大系統(tǒng)進行工作控制，發(fā)生各類故障時，計算機會自動進行檢測報警，并禁止治療，以保證絕對安全。X射線和γ射線具有穿透物質的能力模擬床跟加速器治療床的結構原理完全一樣，能做上下左右和前后三個方向的運動，并能做等中心旋轉；機頭內(nèi)設有準直器和射野“井”型界定線不論哪種形式，都有一個基礎底架，水平安裝在地基上并與地基固定。模擬機室也要設置與加速器室一樣的激光定位燈，用來確定模擬空間的等中心位置。重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。放射性核素內(nèi)部發(fā)出的射線用希臘字母表示在電子直線加速器的加速管內(nèi)部，“諧振腔”在微波的激勵下產(chǎn)生沿軸線向前移動的高壓電場，電子被持續(xù)加速而獲得能量，電場強度越強，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。具有比較明顯的“射程”即電子線、質子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點，這是帶電粒子輻射的共同特點。因為放射治療技術是一種“非接觸式”治療手段。根據(jù)這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。輸出的“射線”具有各自特定的能量和劑量次級準直器通常是由兩對4個鉛門對稱設置，每個鉛門可以獨立運動，這樣，就可以根據(jù)被照病變的大小合理設定照射區(qū)域(射野)，但這時的照射區(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。真空系統(tǒng)由鈦泵和真空器件構成，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)打火和能量損失等因此，從這個意義上來說，在放射治療的整個過程當中，體位固定技術是極其重要的技術手段，如果沒有先進的、精確的體位固定設備，定位技術的精確性和重復性就無從談起。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線機加速器特點：工作時輸出射線停機時沒有放射性結構比較復雜

輸出射線的能量越高、性能越先進、結構越復雜，價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。放射線類型放射源：天然放射源和人工放射源放射源本質：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γ射線（60鈷192銥）

加速器等設備產(chǎn)生的X射線波長很短、頻率非常高的電磁波輻射，或者說是光子輻射。放射線類型加速器等設備電子束質子束中子束重粒子束(碳離子等)放射線類型人工射線裝置kV級X射線治療機放射出的是—X射線質子加速器放射出的是帶電粒子—質子醫(yī)用電子直線加速器

光子束—X射線

粒子束—電子射線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γ射線，同時又發(fā)射α射線和β射線同一個放射源發(fā)射的不同的射線，往往具有不同的強度或能量，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，才為放射診斷技術和放射治療技術提供了多種可能的選擇，以滿足臨床的不同放射線類型直接致電離輻射：帶電粒子(正電離子和負電離子)引起物質的直接電離間接致電離輻射：光子(X射線和γ射線)和中性粒子不是直接引起物質電離電磁輻射“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

波長越短，“粒子”特性越強。電磁輻射“波粒二重性”無線電波、微波等向外輻射時，“粒子”特性非常微弱，一般是用波動理論進行描述，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，紅外線的“波”的特性略強，“粒子”特性較弱；紫外線則是“波”的特性較弱，“粒子”特性略強；而可見光的“波粒二重性”最為典型；電磁輻射“波粒二重性”電磁波譜的另一端，X射線和γ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γ射線看成是“粒子”，但這種粒子具有自己的特殊性質，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)學領域，人們往往把“光子”的概念等同于X射線或γ射線X射線γ射線的特點X射線和γ射線具有穿透物質的能力特定能量的X射線或γ射線而言，物質的密度越小,穿透能力越強;物質的密度越大，穿透能力越弱X線機、CT機設計原理X射線γ射線的特點不同的物質對X射線和γ射線具有不同的穿透能力，通常是物質的原子序數(shù)越高，X射線或γ射線的穿透能力越弱根據(jù)這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。X射線γ射線的特點“電離輻射”是X射線和γ射線的另一個重要特點。能量越高，輻射深度越深，“電離”性能越強。醫(yī)用直線加速器、鈷-60治療機、近距離后裝治療機等現(xiàn)代腫瘤放射治療設備就是按照X射線和γ射線的這一特性而設計生產(chǎn)并逐漸發(fā)展起來的。X線機、CT、ECT、PET等各種醫(yī)學影像檢查設備（診斷）按照輸出X射線能量的不同，將加速器分為低能、中能、高能三類保證醫(yī)用加速器等射線裝置輸出劑量的準確性和穩(wěn)定性，定期或不定期檢驗與測量各種射線和不同能量射線的輸出特性。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，總要產(chǎn)生少量的X射線造成的，通常稱之為X線污染。不同的射線裝置或射線設備來產(chǎn)生kV級X射線治療機和鈷-60治療機是早期的外照射設備，前者目前已趨于淘汰；放射性核素

天然放射性核素226鐳

人工放射性核素60鈷192銥第九節(jié)射野擋鉛制作設備醫(yī)用電子直線加速器基本結構：

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)

自動控制系統(tǒng)粒子輻射包括帶電粒子輻射和中性粒子輻射(電子、質子、中子等)在控制室內(nèi)，一邊透視，一邊遙控旋轉并調整機架、機頭的角度和準直器等相關機械運動部件的位置，使需要放射治療的部位正好處在射野“井”型界定線中間，如果需要，可在患者身體表面放置一根與需要放射治療的部位相似形狀的鉛絲，然后繼續(xù)透視調整，直到需治療部位正好處在射野“井”型界定線與鉛絲圍成的區(qū)域為止。如果擺位錯誤或者位置不準確，不但靶體積會因為受不到射線的照射而得不到有效治療，而且，正常組織甚至重要器官會由于意外照射而受到傷害，這樣的話，治療效果就會大打折扣，甚至適得其反，這是我們最不愿意看到的結果。紅外線的“波”的特性略強，“粒子”特性較弱；重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。內(nèi)照射治療既可以單獨實施，也可以與外照射配合實施，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施方案。通常，該電離室是多極透射型平行板結構，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。放射治療設備的照射方式：外照射內(nèi)照射放射性核素的衰減特性X射線和γ射線具有穿透物質的能力這樣，就可以即時檢測輸出射線的劑量特性和均整程度。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、質子、中子等)帶電粒子

帶正電的粒子---正電粒子

帶負電的粒子---負電粒子粒子輻射按質量

輕粒子

重粒子電子和質子是帶電粒子

電子是負電粒子

質子是正電粒子中子是中性粒子

粒子輻射不同的粒子輻射不同的射線裝置或射線設備來產(chǎn)生不同的設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備，以滿足臨床放療的不同需求。直接致電離輻射具有比較明顯的“射程”即電子線、質子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點，這是帶電粒子輻射的共同特點。電子的射程很淺，只適合于皮膚和較淺部位病變的治療直接致電離輻射質子和重離子的射程比較遠

最大優(yōu)勢：“布拉格峰”：達到最大射程以后的射線劑量迅速降低到零點的曲線有效保護后面的正常組織，比較適合于重要器官周圍病變的治療。重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。質子加速器和重粒子加速器設備的造價太昂貴等原因，目前還難以廣泛推廣應用。間接致電離輻射射線沒有“射程”

kV級X射線、γ射線、高能X射線、中子束這四條曲線幾乎沒有終點，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，但它們的最大劑量點的深度隨能量的增加而加深，為了表示這種射線的特點，通常將從表面到最大劑量點的區(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，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接近，似乎兩者沒有什么區(qū)別，而實際上，從放射生物學的角度分析，兩者還是有較大差別的。另外，因中子設備更加復雜昂貴，故目前很少應用。常用放射治療設備放射治療設備的照射方式：外照射內(nèi)照射外照射（遠距離照射）是將放射源置于體外一定距離進行照射，放射線需經(jīng)皮膚和正常組織才能到達腫瘤或病變組織。根據(jù)不同病灶，只要選擇合適的射線類型和能量，精心設計治療計劃和治療方案，就可以達到預計的治療效果。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證，也可以達到比較理想的治療效果。內(nèi)照射治療既可以單獨實施，也可以與外照射配合實施，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施方案。常用的放射治療設備kV級X射線治療機鈷-60治療機醫(yī)用電子直線加速器內(nèi)照射近距離后裝治療機質子加速器在普通醫(yī)用電子直線加速器上輔加動態(tài)多葉光闌(MLC)、實時驗證系統(tǒng)和呼吸門控系統(tǒng)等裝置，使得“適形治療”和“調強治療”等精確放射治療技術獲得了飛速發(fā)展。a．自動b．手動根據(jù)這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。工作時輸出射線重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。27年192銥-74天醫(yī)用直線加速器、鈷-60治療機、近距離后裝治療機等現(xiàn)代腫瘤放射治療設備就是按照X射線和γ射線的這一特性而設計生產(chǎn)并逐漸發(fā)展起來的。束流輸出系統(tǒng)主要在機頭部分，包括束流的偏轉、靶窗轉換、束流均整、束流準直、劑量檢測等功能，所以，如何保證射線束能夠準確地照射到靶體積上，除了加速器等射線裝置本身的射線束控制精度與等中心機械精度要得到保證之外，更重要的一條就是如何保證患者在放射治療時的擺位精度和多次治療時的重復精度。放射性核素

天然放射性核素226鐳

人工放射性核素60鈷192銥重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設備，以滿足臨床放療的不同需求。重粒子束(碳離子等)CT模擬機其實是在CT掃描機的基礎上，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成的虛擬模擬定位系統(tǒng)。因為放射治療技術是一種“非接觸式”治療手段。另外，每臺加速器還包括微波傳輸與檢測系統(tǒng)、電子束聚焦對中系統(tǒng)、高壓脈沖調制系統(tǒng)和機械運動系統(tǒng)等。這時，模擬定位機的機架角度、機頭角度和射野“井”型界定線的位置，就是在加速器上進行放射治療時的機架角、機頭角和準直器的開野位置，而鉛絲形狀就是需要制作鉛擋塊的邊緣形狀。動態(tài)多葉準直器(MLC)如果擺位錯誤或者位置不準確，不但靶體積會因為受不到射線的照射而得不到有效治療，而且，正常組織甚至重要器官會由于意外照射而受到傷害，這樣的話，治療效果就會大打折扣，甚至適得其反，這是我們最不愿意看到的結果。模擬機CT技術還不夠成熟，目前臨床上還難以推廣應用。放射性核素

天然放射性核素226鐳

人工放射性核素60鈷192銥常用的放射治療設備kV級X射線治療機和鈷-60治療機是早期的外照射設備，前者目前已趨于淘汰；后者由于設備結構比較簡單，成本較低，具有較好的臨床意義，目前在中小醫(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，作為主流外照射設備，醫(yī)用電子直線加速器正在放療界得到迅速推廣和應用。在計算機控制下，以192銥作為放射源的近距離后裝治療機是目前應用最為廣泛的內(nèi)照射設備。而性能更加優(yōu)越的重粒子加速器等高能粒子加速器，由于結構更加復雜，價格昂貴等原因，目前和今后相當長的時間內(nèi)還難以推廣應用。放射治療究竟選用何種放療設備，選用何種放射源，用多高的能量進行照射，要根據(jù)實際臨床需要和當時的經(jīng)濟技術水平綜合考慮來確定。不同的物質對X射線和γ射線具有不同的穿透能力，通常是物質的原子序數(shù)越高，X射線或γ射線的穿透能力越弱這時，在射野范圍內(nèi)，輸出的X射線呈中間強，周邊弱的“峰”形束流，為了使射野內(nèi)的束流強度均勻，加速器會自動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，中央部分的射線強度被減弱，這樣，就會輸出能量均勻平坦的X射線束。輸出射線的能量越高、性能越先進、結構越復雜，價格就越昂貴保證醫(yī)用加速器等射線裝置輸出劑量的準確性和穩(wěn)定性，定期或不定期檢驗與測量各種射線和不同能量射線的輸出特性。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，總要產(chǎn)生少量的X射線造成的，通常稱之為X線污染。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際名稱表示控制操作系統(tǒng)、激光定位燈系統(tǒng)等鐳-1590年60鈷-5.具有比較明顯的“射程”即電子線、質子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點，這是帶電粒子輻射的共同特點。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特征。電離:即經(jīng)過照射后能使物質的原子或分子變成“離子”，從而改變物質的原有特性。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4～25MeV范圍內(nèi)選擇6檔以上電子束。粒子輻射包括帶電粒子輻射和中性粒子輻射(電子、質子、中子等)每時每刻都有射線輸出X線機、CT、ECT、PET等各種醫(yī)學影像檢查設備（診斷）所以，如何保證射線束能夠準確地照射到靶體積上，除了加速器等射線裝置本身的射線束控制精度與等中心機械精度要得到保證之外，更重要的一條就是如何保證患者在放射治療時的擺位精度和多次治療時的重復精度。束流輸出系統(tǒng)主要在機頭部分，包括束流的偏轉、靶窗轉換、束流均整、束流準直、劑量檢測等功能，因此，從這個意義上來說，在放射治療的整個過程當中，體位固定技術是極其重要的技術手段，如果沒有先進的、精確的體位固定設備，定位技術的精確性和重復性就無從談起。因為放射治療技術是一種“非接觸式”治療手段。每時每刻都有射線輸出常用的放射治療設備為了進行有效的放射治療，還必須配備相應的放療輔助設備。主要包括：模擬定位機治療計劃系統(tǒng)擋鉛制作系統(tǒng)患者定位體架等CT模擬機”定位—計劃系統(tǒng)“模擬機CT”定位—計劃系統(tǒng)

醫(yī)用電子直線加速器

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域的主流機型醫(yī)用電子加速器類型感應加速器回旋加速器直線加速器直線加速器性價比最高基本結構支臂式滾桶式支臂式機架的特點:

主機和所有元器件都安裝在一個房間內(nèi)，結構比較緊湊滾筒式機架結構:

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，都有一個基礎底架，水平安裝在地基上并與地基固定。模擬床跟加速器治療床的結構原理完全一樣，能做上下左右和前后三個方向的運動，并能做等中心旋轉；波長很短、頻率非常高的電磁波輻射，或者說是光子輻射。高能X射線和中子束的劑量特性曲線比較接近，似乎兩者沒有什么區(qū)別，而實際上，從放射生物學的角度分析，兩者還是有較大差別的。電離:即經(jīng)過照射后能使物質的原子或分子變成“離子”，從而改變物質的原有特性。模擬床跟加速器治療床的結構原理完全一樣，能做上下左右和前后三個方向的運動，并能做等中心旋轉；可以把X射線和γ射線看成是“粒子”，但這種粒子具有自己的特殊性質，為了有所區(qū)別，人們把這種“粒子”叫做“光子”。X線機、CT機設計原理次級準直器通常是由兩對4個鉛門對稱設置，每個鉛門可以獨立運動，這樣，就可以根據(jù)被照病變的大小合理設定照射區(qū)域(射野)，但這時的照射區(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。電子和質子是帶電粒子

電子是負電粒子

質子是正電粒子低能醫(yī)用直線加速器只能輸出4MV或6MV的單能X射線(單光子)；當選定電子射線治療模式時，加速器會自動將均整塊移開，并將與電子束能量相適應的金屬“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。利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設備，以滿足臨床放療的不同需求。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a．自動b．手動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，總要產(chǎn)生少量的X射線造成的，通常稱之為X線污染。指原子由于自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達到最外層電子數(shù)為8個（如第一層是最外層，則為2個）的穩(wěn)定結構。不同能量的電子射線百分深度劑量曲線質子和重離子的射程比較遠

最大優(yōu)勢：電離輻射可以從原子或分子里面電離出至少一個電子真空系統(tǒng)由鈦泵和真空器件構成，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)用電子直線加速器的基本結構原理基本結構：

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)

自動控制系統(tǒng)醫(yī)用電子直線加速器的基本結構原理加速管是加速器的核心部件微波源是磁控管或速調管，提供10cm波段的電磁波

電子槍發(fā)射供加速的電子真空系統(tǒng)由鈦泵和真空器件構成，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)打火和能量損失等束流輸出系統(tǒng)主要在機頭部分，包括束流的偏轉、靶窗轉換、束流均整、束流準直、劑量檢測等功能，水冷系統(tǒng)的作用是對加速管、微波源(磁控管或速調管)和偏轉磁鐵等產(chǎn)生熱能的部件進行冷卻，以保持設備穩(wěn)定運行治療床系統(tǒng)則是對患者進行放射治療時的床體結構，可以進行X、Y、Z三個方向的直線運動和治療床整體繞等中心的旋轉運動，以滿足不同部位的治療需求；自動控制系統(tǒng)包括功能控制和故障檢測兩大功能，在正常情況下，操作人員通過計算機對各大系統(tǒng)進行工作控制，發(fā)生各類故障時，計算機會自動進行檢測報警，并禁止治療，以保證絕對安全。

另外，每臺加速器還包括微波傳輸與檢測系統(tǒng)、電子束聚焦對中系統(tǒng)、高壓脈沖調制系統(tǒng)和機械運動系統(tǒng)等。電子直線加速器的基本工作原理電子在電場中會受到電場力的作用而運動，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”在微波的激勵下產(chǎn)生沿軸線向前移動的高壓電場，電子被持續(xù)加速而獲得能量，電場強度越強，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。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射線(單光子)，還可以輸出能量從4～15MeV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4～25MeV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，是放射治療技術的首選設備。當然，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。X射線模式及輸出特性

在選定X射線治療模式時，加速器會自動將“靶窗轉換裝置”的“X線靶”對準電子束，電子打靶就會產(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。這時，在射野范圍內(nèi)，輸出的X射線呈中間強，周邊弱的“峰”形束流，為了使射野內(nèi)的束流強度均勻，加速器會自動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，中央部分的射線強度被減弱，這樣，就會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構，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，就可以即時檢測輸出射線的劑量特性和均整程度。機頭內(nèi)部設置的初級準直器的作用是將射線限定為一束圓錐形束流。次級準直器通常是由兩對4個鉛門對稱設置，每個鉛門可以獨立運動，這樣，就可以根據(jù)被照病變的大小合理設定照射區(qū)域(射野)，但這時的照射區(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，近年來生產(chǎn)的高能醫(yī)用電子直線加速器，已經(jīng)將次級準直器改為動態(tài)多葉準直器(MLC)。這種準直器一般是由幾十對相對獨立的葉片構成，每個葉片由一個步進電機控制，可以獨立運動，各個葉片的運動是由計算機控制自動完成的，從而可以達到“適型治療”和“調強治療”技術，以達到精確治療目的動態(tài)多葉準直器(MLC)是由幾十對相對獨立的葉片構成，每個葉片由一個步進電機控制，可以獨立運動，各個葉片的運動是由計算機控制自動完成的，從而可以達到“適型治療”和“調強治療”技術，以達到精確治療目的

a．自動b．手動電子射線模式及輸出特性

在選定電子射線治療模式時，加速器會自動將“X線靶”移開，把“窗”對準電子束，電子射線直接從“窗孔”引出，但這時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，必須讓窄束射線展開成為散射狀束流。當選定電子射線治療模式時，加速器會自動將均整塊移開，并將與電子束能量相適應的金屬“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、次級準直器和電子束限光筒的準直限束，最后到達病變部位。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，最大限度地保護正常組織。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際名稱表示選用了不同的“放射源”有效保護后面的正常組織，比較適合于重要器官周圍病變的治療。具有比較明顯的“射程”即電子線、質子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點，這是帶電粒子輻射的共同特點。電子和質子是帶電粒子

電子是負電粒子

質子是正電粒子水冷系統(tǒng)的作用是對加速管、微波源(磁控管或速調管)和偏轉磁鐵等產(chǎn)生熱能的部件進行冷卻，以保持設備穩(wěn)定運行醫(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備。利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設備，以滿足臨床放療的不同需求。所以，如何保證射線束能夠準確地照射到靶體積上，除了加速器等射線裝置本身的射線束控制精度與等中心機械精度要得到保證之外，更重要的一條就是如何保證患者在放射治療時的擺位精度和多次治療時的重復精度。重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。模擬機室也要設置與加速器室一樣的激光定位燈，用來確定模擬空間的等中心位置。另外，每臺加速器還包括微波傳輸與檢測系統(tǒng)、電子束聚焦對中系統(tǒng)、高壓脈沖調制系統(tǒng)和機械運動系統(tǒng)等。根據(jù)這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。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，是放射治療技術的首選設備。加速管是加速器的核心部件根據(jù)這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。電磁輻射“波粒二重性”真空系統(tǒng)由鈦泵和真空器件構成，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特征。kV級X射線治療機放射出的是—X射線不同能量的電子射線百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，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，X線污染不能忽略不計，而是應該給予必要的考慮。配套設備機房的設計與建設激光定位系統(tǒng)模擬定位系統(tǒng)治療計劃系統(tǒng)擋鉗制作設備體位固定設備治療驗證與劑量檢測設備治療計劃系統(tǒng)

模擬定位機的基本結構X射線管(俗稱球管)高低電壓發(fā)生器影像增強器可上下移動和等中心旋轉的機架可作360o旋轉的X線機頭機頭內(nèi)設有準直器和射野“井”型界定線模擬床跟加速器治療床的結構原理完全一樣，能做上下左右和前后三個方向的運動，并能做等中心旋轉；影像增強器也能做三維方向的移動，以方便成像定位?？刂撇僮飨到y(tǒng)、激光定位燈系統(tǒng)等工作原理

模擬定位機除了具有透視和拍照功能之外，還具有模擬加速器相關機械參數(shù)的功能。當對患者實施模擬定位時，先將患者扶到模擬床上躺下，并粗調機架高度和治療床的前后左右及上下位置，使需要治療的病變部位大概處于等中心處。然后，工作人員退出機房，并關好防護門。在控制室內(nèi)，一邊透視，一邊遙控旋轉并調整機架、機頭的角度和準直器等相關機械運動部件的位置，使需要放射治療的部位正好處在射野“井”型界定線中間，如果需要，可在患者身體表面放置一根與需要放射治療的部位相似形狀的鉛絲，然后繼續(xù)透視調整，直到需治療部位正好處在射野“井”型界定線與鉛絲圍成的區(qū)域為止。這時，模擬定位機的機架角度、機頭角度和射野“井”型界定線的位置，就是在加速器上進行放射治療時的機架角、機頭角和準直器的開野位置，而鉛絲形狀就是需要制作鉛擋塊的邊緣形狀。模擬定位結束后，要在患者身體表面的射野“井”型界定線與鉛絲圍成的區(qū)域上，用專門的劃痕液或劃痕筆畫出邊界線。這樣，患者的照射區(qū)域和加速器的相關機械參數(shù)就可以確定下來。模擬機室也要設置與加速器室一樣的激光定位燈，用來確定模擬空間的等中心位置。這樣，才能保證通過模擬機制定的治療計劃可以在加速器上得以實現(xiàn)。CT模擬機與模擬機CTCT模擬機CT模擬機其實是在CT掃描機的基礎上，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成的虛擬模擬定位系統(tǒng)。CT掃描機可以是一臺常規(guī)螺旋CT機，但由于常規(guī)CT機的床面呈下凹弧形，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際放射治療時的體位保持一致，必須將CT機的床面改用平板形，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只可以移動的激光定位燈和一臺安裝專用軟件的電腦構成，一般是安裝在CT機房的患者掃描入口處的適當部位，其作用除了可以指示機械等中心之外，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，這種軟件可以獨立使用，也可以融人三維治療計劃系統(tǒng)當中，但這種計劃系統(tǒng)必須能與激光射野模擬器的計算機部分進行數(shù)據(jù)交換，使重建的三維圖像與模擬過程始終處于同一個患者坐標系，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械等中心位置。模擬機CT模擬機CT是在常規(guī)模擬定位機的基礎上，將準直器沿患者橫向開成一條縫隙，在原來的影像增強器表面處放置上百個X射線探測器，在球管出束的同時，讓機架旋轉360o將采集到的患者斷面掃描信息資料進行反向處理，產(chǎn)生類似CT斷層掃描的圖像。但由于模擬定位機機架的旋轉速度不能太快，需要掃描的時間比較長，球管至射線探測器的距離較遠等原因，使得成像質量不夠理想，三維圖像重建質量比較差。模擬機CT技術還不夠成熟，目前臨床上還難以推廣應用。第九節(jié)射野擋鉛制作設備體位固定的臨床意義

在放射治療技術中，患者體位的固定技術是一個非常重要的技術環(huán)節(jié)。因為放射治療技術是一種“非接觸式”治療手段。在治療過程中，患者體內(nèi)的腫瘤或病變組織是看不見，摸不著的，加速器等各類放射源輸出的射線也是看不見，摸不著的。所以，如何保證射線束能夠準確地照射到靶體積上，除了加速器等射線裝置本身的射線束控制精度與等中心機械精度要得到保證之外，更重要的一條就是如何保證患者在放射治療時的擺位精度和多次治療時的重復精度。如果擺位錯誤或者位置不準確，不但靶體積會因為受不到射線的照射而得不到有效治療，而且，正常組織甚至重要器官會由于意外照射而受到傷害，這樣的話，治療效果就會大打折扣，甚至適得其反，這是我們最不愿意看到的結果。因此，從這個意義上來說，在放射治療的整個過程當中，體位固定技術是極其重要的技術手段，如果沒有先進的、精確的體位固定設備，定位技術的精確性和重復性就無從談起。為了確定靶體積的相對位置，并保證靶體積與射線束在空間位置上的一致性，從進行模擬定位，采集CT、MRI等影像資料開始就要使用體位固定設備，并且，在模擬定位或斷層掃描、制定治療計劃、實施放射治療等整個過程中，都要使用或依托同一個體位固定設備，以避免擺位誤差，保證治療精度。利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設備，以滿足臨床放療的不同需求。X射線、電子射線(簡稱電子線)、質子射線等。醫(yī)用電子直線加速器

光子束—X射線

粒子束—電子射線輸出的“射線”具有各自特定的能量和劑量鐳-1590年60鈷-5.模擬機室也要設置與加速器室一樣的激光定位燈，用來確定模擬空間的等中心位置。γ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。放射治療設備的照射方式：外照射內(nèi)照射醫(yī)用電子直線加速器

光子束—X射線

粒子束—電子射線利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設備，以滿足臨床放療的不同需求。離子:帶有電荷的原