第四章常用放射治療設(shè)備

1、第二章常用放射治療設(shè)備 第一節(jié)X射線治療機(jī)v一、X射線機(jī)的一般結(jié)構(gòu)v（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。v（二）X射線機(jī)主要組成部分： 球管、機(jī)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。v1.X射線球管v（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(dá)陽極靶之前損失能量，并保護(hù)燈絲。v（2）陰極：由燈絲、聚焦極和金屬罩組成。一般用鎢作燈絲。v（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。v2.高壓（加速電場）發(fā)生器 X射線機(jī)的陽極有幾百

2、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)。v3.控制系統(tǒng) 包括一系列開關(guān)和儀表。v4.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v二、X射線質(zhì)的改進(jìn) 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(qiáng)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(jìn)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)。v半值層（HVL）v是使射線的強(qiáng)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。v過濾板注意事項(xiàng)v1.不同能量的X射線，選用不同材料和厚度的過濾板。v2.同一管電壓的X射線，過

3、濾板不同，X線半價層也不同。v3.使用復(fù)合過濾板要注意次序，不能插反。v4.過濾板材料的原子序數(shù)越大、越厚過濾性能越好.第二節(jié)遠(yuǎn)距離鈷治療機(jī)v鈷治療機(jī)是一種常規(guī)放射治療設(shè)備，主要分布于地市級以下醫(yī)療單位，80%為國產(chǎn)機(jī)。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。 一、 源的產(chǎn)生與衰變v 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13.1Rcm/mCih,它的射線能量有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(jì)算，建議使用距源1米處每分鐘或每

4、小時的照射量表示治療機(jī)鈷源的活度。Co60二、鈷治療機(jī)的一般結(jié)構(gòu)v鈷治療機(jī)由以下部分組成：v密封的鈷放射源；外照射鈷源很小，由1mm1mm的柱狀源集合在一個不銹鋼圓筒形源套內(nèi)，源套直徑約1020mm、高2025mm. 源容器及防護(hù)機(jī)頭； 根據(jù)國際放射防護(hù)委員會的推薦，當(dāng)鈷源處于關(guān)閉位置時，距鈷源各方向1米處的平均照射劑量均應(yīng)小于2mR/h,在此距離處不應(yīng)有超過10mR/h的地方。 對千居里級鈷治療機(jī)，要達(dá)到這種目標(biāo)，需衰減到10或近似于20個半價層。 防護(hù)材料一般用鉛、鎢、鈾及其合金。衰減到1.5 所需材料的厚度610v具有開關(guān)功能的遮線器裝置； 遮線器是截斷鈷源射線的裝置。處于開位時，射線束

5、按一定方向射出，關(guān)閉時，僅有極少部分射線漏出。v具有定向限束功能的準(zhǔn)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(zhǔn)直器的理想設(shè)計(jì)應(yīng)使 半影最小。根據(jù)國際放射防護(hù)委員會的推薦，準(zhǔn)直器的漏射劑量不得超過有用照射劑量的5%。實(shí)際大部分不超過1%。 準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)成一級和二級準(zhǔn)直器，一級不能調(diào)節(jié)，二級現(xiàn)采用復(fù)式可調(diào)式，能減少幾何半影。Co60v支持機(jī)頭的治療機(jī)架；v平衡錘；v治療床；v計(jì)時器及運(yùn)動控制系統(tǒng)；v輻射安全及連鎖系統(tǒng)。三、鈷治療機(jī)的種類v有直立式和旋轉(zhuǎn)式兩種。v直立式機(jī)頭能上下運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭不能升降，只能360旋轉(zhuǎn)，做等中心治療。v鈷機(jī)的改進(jìn)：v1.

6、增加源軸距；v2.提高源活度；v3.控制計(jì)算機(jī)化。四、鈷治療機(jī)的半影類型v1.幾何半影 鈷源有一定尺寸，產(chǎn)生幾何半影。v2.穿射半影 由于準(zhǔn)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(zhǔn)直器原則上可以消除穿射半影v3.散射半影 主要由于組織中的散射線和次級射線造成。五、 射線的優(yōu)缺點(diǎn)v（一）優(yōu)點(diǎn) 與千伏級深部X射線相比較， 1.穿透力強(qiáng)，百分深度量高，布野方便； 2.保護(hù)皮膚； 3.骨和軟組織吸收相似； 4.旁向散射?。?5.等劑量曲線較為平坦。Co60v（二）缺點(diǎn)v1.幾何半影大；v2.劑量曲線不能調(diào)節(jié)，出射量高；v3.半衰期短；v4.相對生物效應(yīng)低；v5.防護(hù)要求高；v6.屬低L

7、ET射線六 鈷機(jī)定位燈光野與照射野的關(guān)系v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。Co60七、鈷源的更換v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。v更換鈷源后需進(jìn)行一系列劑量學(xué)測量，才可交付臨床使用。八、 遠(yuǎn)距離治療機(jī)的合理應(yīng)用v 要達(dá)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(jì)效益。同時要考慮醫(yī)務(wù)工作人員的安全保健。Co60九、 遠(yuǎn)距離治療機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)v1.環(huán)境條件； 2.電源條件； 3.標(biāo)尺刻度v4.機(jī)頭； 5.照射野的顯示； 6.SSD的顯示v7.鈷源儲存及照射狀態(tài)在治療控制臺的顯示v8.預(yù)選時間的顯示； 9.

8、固定束或移動束放射治療的顯示； 10.楔形過濾器的顯示v11.治療控制臺滿足各項(xiàng)規(guī)定；v12.治療床在承受100kg重量后，工作正常；v13.非照射時漏設(shè)量要求； 14.照射時漏設(shè)量要求v15.平衡防護(hù)錘透射量； 16.治療機(jī)的聯(lián)鎖裝置Co60第三節(jié)醫(yī)用加速器v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(shè)備。v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(hù)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(shè)備。是治療腫瘤的重要武器。 優(yōu)點(diǎn)：與鈷機(jī)對比v1.無放

9、射源；v2.半影小；v3.劑量均勻性和對稱性好；v4.能量高，且有多種射線和能量可選；v5.劑量率高，束流穩(wěn)定，劑量計(jì)算準(zhǔn)確，治 療時間短。一、醫(yī)用直線加速器在腫瘤治療中的地位 二、醫(yī)用電子直線加速器的加速原理v（一）行波加速原理v（二）駐波加速原理v駐波加速器因?yàn)槔昧诵胁ǖ姆派洳?，所以加速電子的效率高，能耗小。且微波電場?qiáng)度高，可使電子在更短的距離內(nèi)獲得預(yù)定能量。但制造工藝復(fù)雜，成本高。v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。v（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

10、管內(nèi)通過微波電場加速。v（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(jié)構(gòu)v磁控管與速調(diào)管的區(qū)別 磁控管體積小，重量輕，功率較??；速調(diào)管功率大，工作穩(wěn)定，壽命長，體積大，對電源要求高。v（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。v（四）穩(wěn)頻、溫控及充氣系統(tǒng)v（五）真空系統(tǒng)v（六）射線束引出系統(tǒng) 1.射線束偏轉(zhuǎn)引出，使用偏轉(zhuǎn)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。v（七）機(jī)械系統(tǒng) 包括輻射頭、機(jī)架、治療床、光距尺、治療附件。醫(yī)用電子直線加速

11、器結(jié)構(gòu)框圖四、X射線和電子束模式X射線模式電子束模式五、直線加速器的發(fā)展v現(xiàn)代腫瘤放療的目標(biāo)，利用科技的發(fā)展，提供更好的計(jì)算機(jī)技術(shù)、治療設(shè)備和影像設(shè)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。v（一）非對稱準(zhǔn)直系統(tǒng)v（二）動態(tài)楔形過濾系統(tǒng)v（三）多葉準(zhǔn)直器v1.MLC的工作原理 通過手動或計(jì)算機(jī)自動控制每個葉片的單獨(dú)運(yùn)動，達(dá)到射野動態(tài)或靜態(tài)成形的目的。v2.MLC的基本結(jié)構(gòu)v3.多葉準(zhǔn)直器的控制v4.MLC的漏射線和半影v5.MLC的安裝位置v6.MLC的臨床應(yīng)用 （1）MLC代替鉛擋塊；常規(guī)放療中的射野擋塊有許多缺點(diǎn)：擋塊制作費(fèi)時費(fèi)力，且在加工

12、過程對身體有毒害；擋塊比較重，擺位效率低，操作不方便。 （2）實(shí)現(xiàn)適形放療；采用計(jì)算機(jī)后，旋轉(zhuǎn)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(jì)算機(jī)控制葉片運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)治療。v7.臨床應(yīng)用MLC的優(yōu)勢v8.MLC葉片位置的驗(yàn)證v（四）電子端口影像系統(tǒng)（EPID）v1.概況 vEPID是當(dāng)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)。v2.端口影像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理v（1）影像檢測裝置 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)。v（2）輔助計(jì)算機(jī)工作站v3.端口影像系統(tǒng)的臨床應(yīng)用 （1）治療擺位驗(yàn)證 （2）劑量驗(yàn)證v4.端口影像系統(tǒng)的缺陷v（

13、五）新的放療體位和器官移動監(jiān)察設(shè)備v1.導(dǎo)軌CT-加速器系統(tǒng)；v2.機(jī)載千伏X射線影像系統(tǒng)；CBCTv3.固定于治療室內(nèi)的影像系統(tǒng)v4.滑環(huán)旋轉(zhuǎn)治療系統(tǒng)六、醫(yī)用直線加速器的危險性v1.輻射危險v2.電的危險v3.熱的危險v4.其他危險第四節(jié)遠(yuǎn)距離控制的近距離治療機(jī)v近距離治療是放射治療的主要手段之一。v優(yōu)點(diǎn):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(shù)是將施源器預(yù)先放入腫瘤相應(yīng)部位或插植到腫瘤內(nèi)，通過治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)劑量分布方案，再將放射源遙控放入施源器內(nèi)對腫瘤進(jìn)行照射的一種方法。v一、HDR后裝治療設(shè)備的組成v1.HDR治療機(jī)v2.施源器v3.治療計(jì)劃系

14、統(tǒng)v4.附加安全設(shè)備v二、現(xiàn)代后裝機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)v1.單一高強(qiáng)度銥-192微型源v2.計(jì)算機(jī)化v3.多功能v4.安全性高二、近距離治療常用核素v核素粒子必須滿足： 在組織中要有足夠的穿透力； 易于放射防護(hù)； 半衰期不宜過長； 易于制成微型源。v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。第五節(jié)立體定向照射設(shè)備 一、治療實(shí)施系統(tǒng) 1.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(jì)劃系統(tǒng)第六節(jié)模擬定位設(shè)備 一、普通模擬定位機(jī)v（一）模擬機(jī)的工作原理v模擬機(jī)是模仿加速器或鈷機(jī)改造的X射線機(jī)。v

15、（二）對模擬機(jī)的技術(shù)要求v1.提供有關(guān)信息v2.提供方便快捷的操作v3.模擬機(jī)要有相關(guān)安全保護(hù)聯(lián)鎖裝置v4.模擬機(jī)要有相應(yīng)的數(shù)字顯示數(shù)據(jù)v（三）模擬機(jī)的結(jié)構(gòu) 1.機(jī)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)v（四）模擬機(jī)和加速器精度比較 模擬機(jī)精度更高v模擬機(jī)的臨床應(yīng)用v1.模擬機(jī)的功能 靶區(qū)及重要器官的定位 確定靶區(qū)（或重要器官）的移動幅度 治療方案的選擇 勾畫輻射野和定位/擺位參考標(biāo)記 拍攝輻射野定位片或證實(shí)片 檢查輻射野擋塊的形狀及位置v模擬定位機(jī)的功能實(shí)施v1.為醫(yī)師和計(jì)劃設(shè)計(jì)者提供有關(guān)腫瘤和重要器官的影像信息；v2.用于治療方案的驗(yàn)證和模擬v2.模擬定位前的準(zhǔn)備工作v3.操作模擬機(jī)的基本方法 二、CT模擬定位機(jī) 1.專用CT掃描機(jī) 2.激光定位儀 3.三維模擬軟件 實(shí)現(xiàn)CT模擬定位的過程v1.CT掃描準(zhǔn)備v2.CT斷層掃描v3.CT掃描數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉喙δ苋S治療計(jì)劃系統(tǒng)v4.利用“BEV”進(jìn)行虛擬模擬v5.計(jì)劃驗(yàn)證與評估v6.輸出治療計(jì)劃vCT模擬的優(yōu)缺點(diǎn)v優(yōu)點(diǎn)：CT模擬定位系統(tǒng)提供三維信息，可進(jìn)行輻射野設(shè)計(jì)、計(jì)算及評價，靶區(qū)及重要器官辨