常用放射治疗设备.pptx

第二章常用放射治疗设备 第一节X射线治疗机v一、X射线机的一般结构v（一）产生X射线的基本条件：1.电子源；2.真空盒；3.加速电场；4.靶。v（二）X射线机主要组成部分：球管、机架、治疗床、高压发生器、整流电路和循环冷却装置，核心是球管。v1.X射线球管v（1）是一真空玻璃管，高度真空，内含阴极灯丝和阳极靶。真空目的是避免高速阴极电子到达阳极靶之前损失能量，并保护灯丝。v（2）阴极：由灯丝、聚焦极和金属罩组成。一般用钨作灯丝。v（3）阳极（靶）：由粗大的铜棒和较小的钨靶组成。钨原子序数大，作靶合适，铜散热快，能及时散发靶面产生的大量热量。v2.高压（加速电场）发生器 X射线机的阳极有几百Kv的高压作为电子加速场。调节电压可改变X射线质。v3.控制系统 包括一系列开关和仪表。v4.治疗用附件（1）限光筒 限制照射范围，固定治疗距离。（2）过滤板v二、X射线质的改进 使用过滤板的目的：消除特征X射线和低能量长波射线，保留穿透力强的高能线，从而减少皮肤和正常组织的放射受量，提高肿瘤剂量。使用不同材料及厚度的过滤板后，即使电压相同，但进入人体的X射线质也不同。故用半值层（HVL）来衡量射线质。v半值层（HVL）v是使射线的强度减小一般所需的某一种吸收物质的厚度。常用铜和铝的厚度mm表示。v过滤板注意事项v1.不同能量的X射线，选用不同材料和厚度的过滤板。v2.同一管电压的X射线，过滤板不同，X线半价层也不同。v3.使用复合过滤板要注意次序，不能插反。v4.过滤板材料的原子序数越大、越厚过滤性能越好.第二节远距离钴治疗机v钴治疗机是一种常规放射治疗设备，主要分布于地市级以下医疗单位，80%为国产机。50年代后开始出现，它的出现，使肿瘤放疗的5年生存率提高了一倍。价格便宜，维修方便。一、源的产生与衰变v 源是一种放射性同位素，它的半衰期为5.26年，每月衰变约1%，钴的照射量率常数为13.1Rcm/mCih,它的射线能量有1.17MeV和1.33MeV两种，平均能量为1.25MeV，它的衰变最终产物是镍-60的稳定同位素。为便于临床剂量计算，建议使用距源1米处每分钟或每小时的照射量表示治疗机钴源的活度。二、钴治疗机的一般结构v钴治疗机由以下部分组成：v密封的钴放射源；外照射钴源很小，由1mm1mm的柱状源集合在一个不锈钢圆筒形源套内，源套直径约1020mm、高2025mm.源容器及防护机头；根据国际放射防护委员会的推荐，当钴源处于关闭位置时，距钴源各方向1米处的平均照射剂量均应小于2mR/h,在此距离处不应有超过10mR/h的地方。对千居里级钴治疗机，要达到这种目标，需衰减到10或近似于20个半价层。防护材料一般用铅、钨、铀及其合金。衰减到1.5 所需材料的厚度 材 料密度（g/cm）HVL（cm）厚度（cm）铅11.41.2726.0 钨16.71.020.5 合金18.00.918.5 铀18.70.6613.5v具有开关功能的遮线器装置；遮线器是截断钴源射线的装置。处于开位时，射线束按一定方向射出，关闭时，仅有极少部分射线漏出。v具有定向限束功能的准直器；是一个由吸收射线的材料组合的束流控制部件，作用是限制束流轮廓，控制照射野的大小。准直器的理想设计应使 半影最小。根据国际放射防护委员会的推荐，准直器的漏射剂量不得超过有用照射剂量的5%。实际大部分不超过1%。准直器设计成一级和二级准直器，一级不能调节，二级现采用复式可调式，能减少几何半影。v支持机头的治疗机架；v平衡锤；v治疗床；v计时器及运动控制系统；v辐射安全及连锁系统。三、钴治疗机的种类v有直立式和旋转式两种。v直立式机头能上下运动，旋转式机头不能升降，只能360旋转，做等中心治疗。v钴机的改进：v1.增加源轴距；v2.提高源活度；v3.控制计算机化。四、钴治疗机的半影类型v1.几何半影 钴源有一定尺寸，产生几何半影。v2.穿射半影 由于准直器端面与边缘线束不平行，产生穿射半影，使用球面聚焦式准直器原则上可以消除穿射半影v3.散射半影 主要由于组织中的散射线和次级射线造成。五、射线的优缺点v（一）优点 与千伏级深部X射线相比较，1.穿透力强，百分深度量高，布野方便；2.保护皮肤；3.骨和软组织吸收相似；4.旁向散射小；5.等剂量曲线较为平坦。v（二）缺点v1.几何半影大；v2.剂量曲线不能调节，出射量高；v3.半衰期短；v4.相对生物效应低；v5.防护要求高；v6.属低LET射线六 钴机定位灯光野与照射野的关系v因 存在三种半影，所以在灯光野内有100%50%剂量，灯光野外也有50%至近似0%剂量。七、钴源的更换v钴源不断衰变，放射活度减少，治疗时间延长，需更换新的钴源。v更换钴源后需进行一系列剂量学测量，才可交付临床使用。八、远距离治疗机的合理应用v 要达到多收治病人的社会效益，又能做到少投资早收回资金的经济效益。同时要考虑医务工作人员的安全保健。九、远距离治疗机主要技术指标v1.环境条件；2.电源条件；3.标尺刻度v4.机头；5.照射野的显示；6.SSD的显示v7.钴源储存及照射状态在治疗控制台的显示v8.预选时间的显示；9.固定束或移动束放射治疗的显示；10.楔形过滤器的显示v11.治疗控制台满足各项规定；v12.治疗床在承受100kg重量后，工作正常；v13.非照射时漏设量要求；14.照射时漏设量要求v15.平衡防护锤透射量；16.治疗机的联锁装置第三节医用加速器v加速器是使带电粒子在高真空场中受磁力控制，电力场加速而获得高能量的特种电磁、高真空装置，是人工产生各种高能粒子束或辐射线的设备。v在各种医用加速器中，医用电子直线加速器因其体积小、重量轻、维护简便，成为现代放射治疗最主要的使用最多的装置。已成为每一个从事放射治疗的肿瘤防治中心的主要设备。是治疗肿瘤的重要武器。优点：与钴机对比v1.无放射源；v2.半影小；v3.剂量均匀性和对称性好；v4.能量高，且有多种射线和能量可选；v5.剂量率高，束流稳定，剂量计算准确，治 疗时间短。一、医用直线加速器在肿瘤治疗中的地位 二、医用电子直线加速器的加速原理v（一）行波加速原理v（二）驻波加速原理v驻波加速器因为利用了行波的放射波，所以加速电子的效率高，能耗小。且微波电场强度高，可使电子在更短的距离内获得预定能量。但制造工艺复杂，成本高。v电子的加速过程 分为三个阶段：1.注入0.45倍光速的电子；2.电子稳定加速，速度和能量不断提升；3.电子接近光速时，不再加速，质量增加。v（一）加速管 加速管是医用直线加速器的核心部分，电子在加速管内通过微波电场加速。v（二）微波系统 包括高功率微波源及微波的传输系统。微波源提供加速管建立加速场所需的射频功率。一般有磁控管或速调管。三、医用电子直线加速器的结构v磁控管与速调管的区别 磁控管体积小，重量轻，功率较小；速调管功率大，工作稳定，寿命长，体积大，对电源要求高。v（三）电子枪 电子枪为医用电子直线加速器提供被加速的电子。是加速器的核心部件之一。v（四）稳频、温控及充气系统v（五）真空系统v（六）射线束引出系统 1.射线束偏转引出，使用偏转磁铁，用于行波加速器。2.射线束直接引出，用于低能驻波加速器。v（七）机械系统 包括辐射头、机架、治疗床、光距尺、治疗附件。医用电子直线加速器结构框图四、X射线和电子束模式X射线模式电子束模式五、直线加速器的发展v现代肿瘤放疗的目标，利用科技的发展，提供更好的计算机技术、治疗设备和影像设备，使放射线能量最大限度地集中在肿瘤区域，而使肿瘤周围的正常组织少受或免受不必要的照射剂量。v（一）非对称准直系统v（二）动态楔形过滤系统v（三）多叶准直器v1.MLC的工作原理 通过手动或计算机自动控制每个叶片的单独运动，达到射野动态或静态成形的目的。v2.MLC的基本结构v3.多叶准直器的控制v4.MLC的漏射线和半影v5.MLC的安装位置v6.MLC的临床应用 （1）MLC代替铅挡块；常规放疗中的射野挡块有许多缺点：挡块制作费时费力，且在加工过程对身体有毒害；挡块比较重，摆位效率低，操作不方便。（2）实现适形放疗；采用计算机后，旋转照射时，可用MLC调节射野形状，使其与靶区形状一致。（3）利用计算机控制叶片运动，实现调强治疗。v7.临床应用MLC的优势v8.MLC叶片位置的验证v（四）电子端口影像系统（EPID）v1.概况 vEPID是当用辐射束照射靶区时，由电子或非电子器件获取端口影像的系统。v2.端口影像系统结构及工作原理v（1）影像检测装置 影像检测器分为三类：荧光影像系统、液体电离室系统、固体探测器系统。v（2）辅助计算机工作站v3.端口影像系统的临床应用（1）治疗摆位验证（2）剂量验证v4.端口影像系统的缺陷v（五）新的放疗体位和器官移动监察设备v1.导轨CT-加速器系统；v2.机载千伏X射线影像系统；CBCTv3.固定于治疗室内的影像系统v4.滑环旋转治疗系统六、医用直线加速器的危险性v1.辐射危险v2.电的危险v3.热的危险v4.其他危险第四节远距离控制的近距离治疗机v近距离治疗是放射治疗的主要手段之一。v优点:辐射能量绝大部分被肿瘤组织吸收，正常组织和周围敏感器官很少受到照射。后装治疗技术是将施源器预先放入肿瘤相应部位或插植到肿瘤内，通过治疗计划系统设计剂量分布方案，再将放射源遥控放入施源器内对肿瘤进行照射的一种方法。v一、HDR后装治疗设备的组成v1.HDR治疗机v2.施源器v3.治疗计划系统v4.附加安全设备v二、现代后装机具有的优点v1.单一高强度铱-192微型源v2.计算机化v3.多功能v4.安全性高二、近距离治疗常用核素v核素粒子必须满足：在组织中要有足够的穿透力；易于放射防护；半衰期不宜过长；易于制成微型源。v常用近距离粒子治疗核素有Ra、Ir、Co、Cs、Au、I、Cf,近来有Am、Yb、Sm、Pd等。第五节立体定向照射设备 一、治疗实施系统 1.刀装置 2.X射线立体定向照射系统；X刀 二、立体定向系统 包括影像定位框架和治疗摆位框架。三、治疗计划系统第六节模拟定位设备 一、普通模拟定位机v（一）模拟机的工作原理v模拟机是模仿加速器或钴机改造的X射线机。v（二）对模拟机的技术要求v1.提供有关信息v2.提供方便快捷的操作v3.模拟机要有相关安全保护联锁装置v4.模拟机要有相应的数字显示数据v（三）模拟机的结构 1.机架 2.界定器 3.治疗床 4.操作控制中心 5.X射线系统 6.医用电视系统v（四）模拟机和加速器精度比较 模拟机精度更高v模拟机的临床应用v1.模拟机的功能 靶区及重要器官的定位 确定靶区（或重要器官）的移动幅度 治疗方案的选择 勾画辐射野和定位/摆位参考标记 拍摄辐射野定位片或证实片 检查辐射野挡块的形状及位置v模拟定位机的功能实施v1.为医师和计划设计者提供有关肿瘤和重要器官的影像信息；v2.用于治疗方案的验证和模拟v2.模拟定位前的准备工作v3.操作模拟机的基本方法 二、CT模拟定位机 1.专用CT扫描机 2.激光定位仪 3.三维模拟软件 实现CT模拟定位的过程v1.CT扫描准备v2.CT断层扫描v3.CT扫描数据传输到多功能三维治疗计划系统v4.利用“BEV”进行虚拟模拟v5.计划验证与评估v6.输出治疗计划vCT模拟的优缺点v优点：CT模拟定位系统提供三维信息，可进行辐射野设计、计算及评价，靶区及重要器官辨认清晰，便于治疗方案的修改。v缺点：1.对于简单放疗，处理过程过于复杂；2.所获是静止状态图像，不能反应正常呼吸状态下的脏器运动；3.软组织结构区分较差；4.CT模拟的配套价格昂贵。第七节三维治疗计划系统v三维治疗计划系统是立体适形放射治疗的重要组成部分，是近年来放疗技术飞速进步的关键所在，它具有强大的图像处理能力，又具有强大的数字运算能力。v一、三维治疗计划系统的组成 主要硬件有：工作站、大屏幕显示器、数字化仪、彩色打印机等。v二、三维治疗计划系统的功能v三、三维治疗计划设计的原理与工具