第三讲外照射放射治疗设备

第三讲外照射放射治疗设备余 健外照射的放疗设备n X射线束与 X射线机n 射线束与 射线单位n 60CO远距离治疗机n 模拟定位机与 CT模拟定位机n 粒子加速器总论n 直线加速器详解n 本科室的直线加速器详细讲解n 直线加速器常见的故障和处理方法n 安全防护X射线束与 X射线机能量范围：临床使用的 X线束典型能量范围： 10kvp50MV 之间，由动能为 10keV50MeV 的电子打靶产生。原理： 1.电子打靶大部份在靶内转换为热能。2.特征辐射和韧致辐射 X射线特征辐射概念回顾：由入射电子与靶材料的原子轨道电子间的相互库伦作用产生（碰撞损失）电子壳层跃迁发射的光子能谱是不连续的，能量由发生跃迁的特定靶原子决定，因而称为特征辐射韧致辐射（连续谱） X线概念回顾：韧致辐射 X线由入射电子与靶材料的原子核之间的相互库伦作用产生。入射电子减速以韧致辐射光子损失一部分动能。能谱：韧致辐射可能产生的光子能谱范围为0到入射电子动能，形成连续的辐射能谱。临床 X射线束临床用 X射线谱 是由连续的轫致辐射光谱上叠加靶材料的线状特征辐射光谱组成。轫致辐射光谱由 X线靶产生，特征辐射能谱则与靶和射线路径上的衰减材料有关。e.g： 100kev的电子打击钨靶产生的 X射线中，大约有 20%是特征辐射光子， 80%是轫致辐射光子。X射线质的描述描述参数：n 光子束的光谱n 半价层（ half-value layer， HVL）n 标称加速电位 （ nominal accelerating potential， NAP）n 射线束在组织等效介质里的穿透能力n X射线光谱是最能准确描述射束质的，但它非常难测量。n 半价层（ HVL），用于描述浅层 x射线和深部 x射线能级的射线质。n 标称加速电位（ NAP），描述兆伏级 x射线束的质。可以通过测量标称源轴距（SAD） 100cm时， 10*10cm射野中深度为 10cm和 20cm处的电离比来确定。n 目前剂量学规范建议用水模体中 10cm处的组织体模比或百分深度剂量（ PDD）来表示兆伏级射线束的有效能量放射治疗用的 X射线机n 放疗用的浅层和深部 X射线均由 X线机产生n X线管（ coolidge氏管）内产生 x射线束的电子由加热灯丝（阴极）产生，并由高压发生器提供的直流静电场对其真空中向靶（阳极）方向进行加速。n 浅层和深部 X线范围的 X线生产效率仅为1%或更少。绝大部分电子线动能沉积在靶内（ =99%）并转化为热量。n 靶材料必须具有高原子序数与高熔点 射线束和 射线单位n 射线放射源是人造放射性同位素组成n 远距离治疗机 组成部件：n 放射性辐射源（包括射线准直器和容源器）n 等中心旋转的机架与支座n 患者治疗床面n 机器控制台远距离治疗辐射源n 圆柱型放射源的直径通常为 1-2cmn 辐射源的直径越小，其物理半影越小。n 60Co源的放射性活度一般在 5000至10000Ci，在距源 80cm处可提供 100-200cGy/min的剂量率 。n 60Co核素以 5.26年半衰期衰变为 60Ni并释放最大能量为 320kev的 线和能量为1.17Mev及 1.33Mev的两种 射线。n 常用的辐射源包括： 60Co， Cs-137等60Co治疗机n 放射源治疗头内容纳钴源，由屏蔽铅的不锈钢外壳和源驱动机构组成。n 放射源位移有两种方式：抽屉式和旋转式n 靶区处方剂量由两个计时器控制执行： 主计时器和辅助计时器。n 几何 半影n 钴 -60治疗机的半影半影指的是在照射野边缘，随着距射线束中心轴距离的增加，剂量迅速变化的区域。半影通常定义为在照射野的边缘，剂量分别为射线束中心轴剂量 80%和20%的两点之间的宽度。按照半影的不同成因，半影可分为散射半影、穿射半影和几何半影。模拟定位机与 CT模拟定位机靶区定位和射野设计的主要步骤为：n 病人 资料 获取n 确定靶区与邻近器官的 位置信息n 定义和标记病人 坐标 系统n 设计治疗 照射野n 将数据传输至治疗计划系统n 生成用于治疗验证的影像现在模拟定位机可提供以下功能n 肿瘤与相邻正常组织定位n 治疗模拟n 治疗计划验证n 治疗监控CT模拟定位机n 平面治疗床：它使得患者在模拟定位时的体位与在兆伏级治疗机的体位可以保持一致。n 激光标示系统：有两种类型包括，安装在旋转机架上的激光灯和一套由一支安装在墙上可沿患者头脚方向运动的移动激光灯和两支固定的横向激光灯组成的系统。n 虚拟模拟机：由一套软件系统组成。用软件可以使用数字重建放射照片进行治疗模拟。粒子加速器包括：电子直线加速器、电子回旋加速器、电子感应加速器、回旋加速器。粒子进行加速的基本条件：n 被加速的粒子必须带电n 在粒子加速路径上必须有电场直线加速器n 医用直加属于循环式加速器，能量范围为4-25Mev。n 利用脉冲式微波波段的射频电场加速电子。n 现代高能直加提供两档光子（如 6和18MV）及多档电子能量（如 6， 9， 12， 16和22Mev）直线加速器的结构n 注入系统（电子枪）n 射频功率发生系统n 加速波导管n 微波功率传输n 辅助系统n 电子束流输运n 治疗机头整机工作原理n 当电控系统发出高压启动指令和同步触发脉冲后，调制器开始谐振充放电，产生12kv、 4us的高压脉冲。该高压脉冲经过脉冲变压器升压馈送到磁控管，磁控管产生 2.6MW的微波功率经波导传输系统馈送到加速管，并在加速管中建立高梯度的驻波加速场n 在磁控管被触发的同时，电子枪电源也被同步触发。从电子枪发射出的同步电子束注入到加速管中后被微波场不断加速。在加速管末端，电子束被加速到 6MV左右并直接轰击钨靶产生 X射线。n 真空泵电源一方面推动钛泵维持加速管内的高真空，另一方面监测加速管内的真空度。当管内的真空度变坏时就向操作台发出真空故障信号。n AFC微波鉴相装置向主控系统提供了微波频率误差信号，根据这一信号的大小和正负主控系统向 AFC调谐机构发出驱动信号以保证微波系统工作在加速管谐振频率。n 温控机组向 磁控管，微波传输元件、加速管、 X线靶 提供冷却水，以保证系统工作的恒温要求。现代电子直线加速器的结构直线加速器的详细结构概述l 操作台（显示器、键盘、操作盒、 TV显示器）l 操作盒（低压及高压钥匙开关、照射键、停止键、故障复位键、频率调谐控制键、调谐机构位置头表、及红色紧急键）l 主控柜（控制电源、STD工业控制计算机系统、主控系统的硬件电路、微波鉴相取样组件）l 调制器机柜：高压脉冲调制器是磁控管和电子枪的高压脉冲电源 。l 温控机组：是稳定加速器冷却水循环的设备，可制冷或加热水温