放射治療設備期末復習題

本文格式為Word版，下載可任意編輯——放射治療設備期末復習題一．名詞解釋

1.放射源：能輸出射線的物質(zhì)（元素）或設備。2.放射線：能使物質(zhì)電離的電磁波或粒子流。

3.PDD：即百分深度劑量，在標準照射條件下（照射野尺寸10cm×10cm，SSD=100cm），將各種射線在水模體中射野中心軸上的最大輻射劑量點設定為1（100%），射野中心軸上其他各點的輻射劑量與最大劑量點的輻射劑量比值就是該點的相對劑量，將各點連接成為一條平滑的曲線就是這種射線的百分深度劑量特征曲線，尋常稱之為百分深度劑量曲線。

4.半衰期是指放射性核素在發(fā)生衰變的過程中，原子核數(shù)目從初始值減少到一半時所需要的時間，其值與衰變常數(shù)λ成反比：

5.吸收劑量D是單位質(zhì)量的受照射物質(zhì)吸收的輻射能量。單位是J·kg-1即戈瑞。1Gy＝100cGy（臨床用單位）

6.建成區(qū)：間接致電離輻射的能量越高，最大劑量點的輻射深度越深，尋常用“建成區(qū)〞來表示間接致電離輻射能量特性。

7.照射野：簡稱射野，表示射線束經(jīng)準直器后垂直通過體模的范圍，從體模表面的截面大小表示射野的表面積。臨床劑量學規(guī)定體模內(nèi)50%等劑量曲線的延長線交于體模表面的區(qū)域定義為照射野的大小。

8.加速器是“帶電粒子加速器〞的簡稱。理論基礎：帶電粒子在電場中必然會受到電場力的作用，其結(jié)果是帶電粒子的速度增加，能量提高。電場可以讓粒子提高速度并獲得能量，磁場可以改變粒子的運動方向。

9.射程：（射線在水模體中的輻射深度有明顯的終點）射線的輻射深度，粒子沿入射方向從入射位置至完全中止位置所經(jīng)過的直線距離稱為射程．ｐｓ直接致電離輻射的射線（電子線，質(zhì)子束，重離子線）都具有明顯的“射程〞，間接致電離輻射的射線（中子束，kv級X線高能X線，γ射線）沒有明顯的“射程〞。

10.負載特性：描述一臺加速器的束流輸出能量、束流輸出功率和束流強度（劑量率）

隨束流負載的變化規(guī)律。

11.相速度：波的相位在空間中傳遞的速度，相速度并不代表任何一種物體（粒子、光子）的實際運行速度，它描述的只是一種狀態(tài)的傳播速度

12.后裝機：近距離后裝治療機的簡稱。首先依照不同部位選用適合的“施源器〞，并通過腔道或組織間置入的方法將施源器緊貼在病變部位，然后由控制系統(tǒng)自動將放射源送進施源器實施近距離放射治療。由于事先置入施源器，然后，在計算機控制下，由機器自動將放射源送入治療部位的施源器內(nèi)實施治療，所以人們給這種設備取名為近距離后裝治療機

13.微波源：產(chǎn)生微波的器件。有磁控管和速調(diào)管兩種。

14.AFC：微波頻率自動控制系統(tǒng)，是為了協(xié)調(diào)微波源與加速管之間電磁振蕩頻率一致性的重要環(huán)節(jié)。

15.跳頻：通過改變頻率來轉(zhuǎn)換電子能量的方式叫做跳頻控制.

16.PFN高壓脈沖形成網(wǎng)絡，處于高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的關鍵器件之首。之所以設置PFN，其根本目的是用來產(chǎn)生磁控管或速調(diào)管所需要的高壓方波負脈沖。由于這種PFN器件是根據(jù)開放式傳輸線理論而設計的仿真?zhèn)鬏斊骷?，所以，PFN尋常也被稱為仿真?zhèn)鬏斁€，簡稱“仿真線〞。

17.動態(tài)無旋電場：所謂“無旋場〞，是指電場有頭有尾，從正電荷出發(fā)，到負電荷終止；交變電場（動態(tài)電場）的方向和強度隨時間而變化。醫(yī)用電子直線加速器所采用的就是“動態(tài)無旋電場〞

18.帕（Pa）：1Pa等于垂直于面積為1平方米的表面上均勻作用1N的壓力，即：1帕（Pa）=1牛頓/平方米。

19.同位素：具有一致質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)，不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位素

20.光子：對波長特別短的X射線和γ射線等電磁波而言，它們更顯粒子特性，因此物理學上把它們叫做光子

3.簡答題

一、醫(yī)用電子直線加速器采用的是交滾動態(tài)加速電場，可以分為兩種結(jié)構類型：1.以行波加速管為核心技術的“行波加速器〞，高能機都是滾筒型結(jié)構，（早期低能機是支臂型結(jié)構）。2.以駐波加速管為核心技術的“駐波加速器〞，高能機和低能機都是支臂型結(jié)構。基本原理：在“高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)〞的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制下，一方面，“微波源〞向加速管內(nèi)注入微波功率，建立起動態(tài)加速電場；另一方面，“電子槍〞向加速管內(nèi)適時發(fā)射電子。只要注入的電子與動態(tài)加速電場的相位和前進速度（行波）或交變速度(駐波)都能保持一致，即達到同步加速條件，那么，就可以讓電子受到持續(xù)加速（加能）。假使被加速后的電子直接從輻射系統(tǒng)的“窗口〞引出，就是高能電子射線，打靶之后引出，就是高能X射線。

二、放射性核素：是指通過放射性衰變而發(fā)射出各種射線的不穩(wěn)定和核素的統(tǒng)稱。特性：每時每刻都有射線輸出，但隨著時間的推移，輻射能力逐步衰減。尋常用“半衰期〞和“平均壽命〞來表示放射性核素的這種衰減特性。半衰期過后，甚至衰減報廢以后的放射性核素依舊會有射線輸出。例：自然238U，232Th，人工60Co

三、行波加速管工作原理：1.建立行波電場：使微波在圓形波導管內(nèi)傳輸時，可以鼓舞起一種在中心軸區(qū)域具有縱向分量的行波電場（TM01模）。相當于朝前移動的電場，在每一時刻，電場強度一半向前，一半向后，即只有一部分為電子的加速相位。當滿足行波電場的同步加速條件（被加速的電子必需始終與行波電場同步前進；電子必需始終處于加速相位）時，電子始終被加速，即可達到加速目的。行波電場的“相速度〞必然會大于光速。在圓波導中周期性地設置帶中孔的圓形金屬膜片，即用盤荷波導加速管讓相速度降下來，以使電子速度與之相等。自動穩(wěn)相原理：實際上，在行波加速過程中，始終保持嚴格同步是不可能的。電子會均勻分布在行波電場的每一個相位上，只有電子處于相位為π/2~π時，可以一直加速。電子在單位距離上的能量增益為eEzｓｉｎφｓ相聚束原理：依照自動穩(wěn)相原理的方法進行分析可知，只要將平衡相位設在相位π的位置上，各個相位注入的電子就都會向相位π處會聚，但這時的電子能量增益為零。這個

過程稱為行波電場對電子的“俘獲〞過程，當電子在每一個電場周期內(nèi)都被會聚成一個個“電子束團〞之后，將平衡相位逐步拉到盡量靠近的波峰前，就可以依照所設想的能量增益梯度加速這些“電子束團〞。

四、駐波加速管的工作原理：

作為π模工作的駐波加速管，當1#腔內(nèi)電場強度為正時，則2#腔內(nèi)的電場強度為負；反之，當1#腔內(nèi)電場強度變?yōu)樨撝禃r，則2#腔內(nèi)的電場強度變?yōu)檎担幌噜徢粌?nèi)的電場強度總是這樣交替變換，幅度則隨著時間逐漸由小變大，再由大變小，周而復始。

假使在1#腔的電場強度由負變正的瞬間注入一個電子，則電子在前進的同時，電場強度不斷增加，電子不斷獲得能量，電場強度達到峰值時，電子也正好到達1#加速腔的中央位置，之后電場強度開始下降，電子依靠慣性在后半腔中飛行；當電子進入2#腔的瞬間，相鄰加速腔的電場強度方向正好翻轉(zhuǎn)，這時，1#腔內(nèi)電場強度變?yōu)樨撝担?#腔內(nèi)的電場強度變?yōu)檎?，電子又?#腔內(nèi)被繼續(xù)加速獲得更高的能量。當相鄰加速腔的電場強度方向再次翻轉(zhuǎn)時，電子又進入了下一個電場強度為正值并不斷增加的加速腔內(nèi)。這樣，盡管相鄰加速腔電場強度的大小和方向一直交替變換，但電子卻一直處于加速相位，所以，電子能量可以得到持續(xù)增加，直至達到我們所期望的電子能量。這就是駐波加速管的基本工作原理。不管工作于何種駐波工作模式，駐波加速管的同步加速條件是：必需滿足電子渡越一個駐波長度的時間正好等于駐波振蕩的半周期：散焦作用：ｅ１是在腔內(nèi)電場由負變正瞬間注入的同步電子，ｅ2和ｅ３隨后注入。由于受到不同強度的電場作用，其加速效果不同，ｅ1最快，ｅ２次之，ｅ３最慢。之后其距離將越來越遠。最終可能ｅ１處在加速腔時，而ｅ２和ｅ３所在腔已經(jīng)為減速腔，而因此丟失，最終只剩ｅ１，此為散焦作用。

五、為何加速器的實際是加能器：粒子速度為ｖ，光速ｃ，二者比值β＝ｖ／ｃ速度ｖ的粒子能量Ｅ與靜止質(zhì)量Ｅ０間的關系為Ｅ／Ｅ０＝１／根號下（１－β平方）．其中粒子的速度只能無限接近光速而永遠不能超過光速，所以β為０～１．當粒子速度較低時，能量隨速度增加較明顯；當粒子速度接近光速后，β無限接近于１，粒子速度增

加也微乎其微，但粒子的能量Ｅ卻迅速增加，故此時實際是增加粒子的能量．根據(jù)相對論原理，任何粒子的速度只能無限接近光速而永遠不能超過光速，但粒子所獲得的能量可以無限增長。

六、磁控管的工作原理：利用輪輻狀的電子群不斷從直流電場獲得能量，通過與高頻感應電場的同步交互作用，將能量再次傳遞給高頻感應電場，并以高頻微波能量的形式輸出。高頻感應電場的產(chǎn)生：做圓滾線運動的電子擦過陽極諧振腔口所對應的位置時，必然會在空腔開口處感應產(chǎn)生正負電荷，這種感應產(chǎn)生的正負電荷會與運動電子一起做相應運動。由于每一個空腔就相當于一個并聯(lián)諧振電路，因而就會在磁控管內(nèi)引起高頻電磁震蕩，從而產(chǎn)生高功率微波場。高頻感應電場切向分量對運動電子的作用效果是讓運動的電子減速，并將電子能量轉(zhuǎn)換為高頻感應電場的能量。高頻感應電場徑向分量的作用是對運動電子的“位相群聚〞效應。高頻感應電場徑向分量的存在，使落后于最正確位相的運動電子得到加速，向最正確位相靠攏；而超前于最正確位相的運動電子被減速運行，其效果也是向最正確位相靠攏。這種向最正確位相靠攏的現(xiàn)象我們稱之為“位相群聚〞，這正是我們所設想的電子聚集效果。

七、磁控管：是集微波產(chǎn)生與功率放大于一體的大功率微波器件。速調(diào)管：是一種微波功率放大器件，其前端必需配備可以產(chǎn)生小功率微波源的微波驅(qū)動器（RFDriver），兩者共同構成大功率微波源。

八、臨床上目前外照射的主流機型是醫(yī)用電子直線加速器。內(nèi)照射的主流機型是后裝治療機，簡稱后裝機。