放射治疗设备概论

,Radiation therapy equipment,放射治疗设备学,何乐,1.必须参加并通过全国物理师上岗证资格考试，获得物理师上岗证，才有资格做放疗物理工作。2.要求有较好的外语和计算机基础，对解剖学、放射生物学、核医学及影像诊断有一定了解。3.必须通晓所有放疗设备的原理及各类射线的物理特点，能协助放疗医生针对临床具体情况选择机型并按放疗原则确定治疗技术。4.了解并掌握各类辐射测量手段，主要是电离室、热释光、半导体、胶片计量学方法，在新设备安装验收后按规程准确刻度剂量及用三维水箱或体模测量各种必要的临床数据，能借助人形体模或患者自身实测临床剂量。5.熟悉治疗计划系统的操作，能指导或监督物理技术员设计常规计划，并建立和完善特殊治疗技术和剂量学方法。6.与医生一起建立并不断完善临床剂量学步骤，使患者治疗前的全部准备工作和实施过程有条不紊，各环节配合默契。7.不断关注放疗设备和技术的发展，不断更新知识层次和知识面，开展新治疗技术，在购置新设备后着手开展临床和剂量方面的科研和教学工作。8.负责放疗技术的QA、QC工作，和治疗机及放射工作人员的辐射防护事宜。,放疗物理师岗位职责,病人接诊,治愈,一、放射治疗设备发展史二、放射治疗设备分类,一、放射治疗设备发展史1910年美国研制成钨丝热阴极X射线管；1913年研制成140kVX射线机；1922年后陆续研制成2001000kVX射线机，为放射治疗提供了kV级X射线治疗。根据X射线能量，分为临界(610kV)，接触X射线(1060kV)，浅层X射线(60120kV)，中层X射线(120160kV)，深部X射线(160400kV)。,1931年美国发明电子静电加速器。1937年美国和英国医院安装了1MeV电子静电加速器，后来提高到2.5MeV，高压装置体积庞大，不适合医院使用而停止。1940年美国发明电子感应加速器。1949年美国用电子感应加速器进行放射治疗。1950年加拿大利用反应堆生产的60Co制成远距离治疗机，60Co发射1.17MeV和1.33MeV两种射线，结构简单，维护方便，现在发展中国家仍在广泛使用，我国也仍在生产。,我国放射治疗技术的发展,我国放疗始于1930年代，北京协和医院和上海中比镭锭医院进行放疗。1932年北京协和有120kV和200kV的X射线治疗机各一台，200mg的镭管和镭针。40年代北京大学医学院组建了放疗科。1972年中国开展医用电子感应加速器的研究。,1974年北京、上海及南京同时开展医用电子直线加速器的研究。1975年引进第一台医用电子直线加速器。19771983年北京、上海及南京先后研制成行波医用电子直线加速器。1987年北京研制成驻波医用电子直线加速器。1986年成立中华医学会放射肿瘤学会。1986年我国已有放射治疗单位264个，1994年增至369个，1997年增至453个，2001年全国共有放射治疗单位715个。近年来，放射治疗专业人员呈迅猛发展态势。,二、放射治疗设备分类 1、放射治疗设备的照射方式：外照射 内照射外照射（远距离照射）是将放射源置于体外一定距离进行照射，放射线需经皮肤和正常组织才能到达肿瘤或病变组织。内照射（近距离照射）是采用某种方式将放射源置于人体的自然腔道或组织间进行近距离直接照射，由于内照射距离近，一般选用低能量放射源，只要选择合适的适应证，也可以达到比较理想的治疗效果。,外照射 内照射,2、X射线射线的特点,X射线和射线具有穿透物质的能力特定能量的X射线或射线而言，物质的密度越小,穿透能力越强; 物质的密度越大，穿透能力越弱X线机、CT机设计原理,“电离辐射”是X射线和射线的另一个重要特点。能量越高，辐射深度越深，“电离”性能越强。医用直线加速器、钴-60治疗机、近距离后装治疗机等现代肿瘤放射治疗设备就是按照X射线和射线的这一特性而设计生产并逐渐发展起来的。,3、常用的放射治疗设备,后装治疗机kV级X射线治疗机钴-60治疗机医用加速器放疗辅助设备,（1）后装治疗机内照射也称为近距离照射，是通过人体的自然腔道或组织间置入的方法，将核素放射源直接贴近病变部位进行照射。其特点是对某些部位的病变例如食管癌、直肠癌、宫颈癌等直接实施放射治疗，对周围组织损伤较小，治疗效果较好。,后装治疗机的组成和结构,后装治疗机各种施源器治疗计划系统操作控制系统,机座立柱机头放射源,后装治疗机的基本工作原理,首先按照不同部位选用合适的“施源器”，并通过腔道或组织间置入的方法将施源器紧贴在病变部位，然后由控制系统自动将放射源送进施源器实施近距离放射治疗。由于事先置人施源器，然后，在计算机控制下，由机器自动将放射源送入治疗部位的施源器内，所以人们给这种设备取名为近距离后装治疗机，简称后装机。,后装治疗机,后装治疗机,kV级X射线治疗机,X射线治疗机接触治疗机：治疗皮肤癌，管电压1060千伏；表层治疗机治疗浅层，管电压60140千伏；中层治疗机治疗皮下中层组织，管电压140180千伏；深部治疗机治疗组织深部的病灶，管电压180250千伏。,X射线治疗机：由X射线管、高压发生器、三维移动机架及计算机控制系统组成。,X射线管,X射线管 是kV级X射线治疗机的心脏，是产生X射线的关键部件。它主要包括阴极(灯丝)和阳极(钨靶)两大部分。,由早期的充气管到真空管的发展，提高了X线量的可控性（1913年）；从固定阳极发展到旋转阳极，提高了X线管的输出功率和图像质量（1929年）；高速旋转阳极和复合材料阳极靶面的开发应用，进一步提高了X线管的输出功率和连续使用能力（20世纪60年代）；整管旋转、阳极盘直接油冷却、电子束定位方式，使X线管连续使用能力提高到一个更高水平（2003年）。,阴极,灯丝,+,-,转子,定子,旋转阳极,X线管的结构,工作中的管芯,高低电压发生器,高低电压发生器 低压部分主要是灯丝变压器，电压可以调节，供给灯丝进行加热，以便形成“电子源”。高压部分可以产生几百千伏(kV)的高电压。该电压一般是采用自耦变压器调节。高电压加在球管阳极，以便在钨靶和灯丝之间形成加速电场。,控制系统,X射线治疗机的控制中心各种控制电路和控制台上的开关调节旋钮各种监视仪表可以进行电源控制、电压和电流的调节、工作方式的选择等操作。,机械装置和辅助设备,完整的机械装置相应的辅助设备支架立柱导轨患者床定位装置、显示装置和存储与输出装置等设备。,滤过板,由于kV级X射线治疗机所产生的X射线能谱比较复杂，其中的低能X射线对治疗不但无益，反而会造成皮肤剂量过高，因此，每台X射线治疗机都要根据不同的管电压配备适当材料、适当厚度的滤过板，用滤过之后的X射线进行放射治疗。,kV级X射线治疗机的基本工作原理,灯丝通电加热阴极形成局部电子云团(“电子源”)阳极与阴极之间施加正向高电压(管电压)在正向强电场的作用下，“电子源”向钨靶高速运动电子撞击钨靶，产生于治疗病变的kV级X射线,钴-60治疗机,钴-60治疗机按结构:固定式和旋转式固定式钴-60治疗机是早期产品，已被旋转式钴-60治疗机逐步取代。旋转式钴-60治疗机的机架可以作360旋转，机头也可朝一定方向移动，照射起来方便，可以做多种治疗，如等中心治疗、切野照射等，有些还能作钟摆照射和定角照射等等。,旋转式钴-60治疗机的基本结构,治疗机头准直器治疗机架治疗机床控制操作部分,治疗机头,钴-60治疗机的关键部件:治疗机头钴源:放射性核素60钴遮线器装置:使放射源能在关机储存和开机照射状态之间自如转换。当遮线器处于关位时，射线束被遮挡，治疗机处于安全状态；当遮线器处于开位时，射线束从机头射出，处于治疗状态。常用遮线器有：钨门式遮线器、旋转式遮线器、水银柱式遮线器和抽屉式遮线器抽屉式遮线器是目前最常用的一种方式,钴-60治疗机的优缺点,优点：结构简单，成本较低，因此，在中小医 院，目前仍有一定的市场。 缺点：射线的剂量分布特性不够理想，皮肤受 量较大，能量不可调节，适应证受到一定 限制。 需要定期换源，对工作人员具有较大的 放射危险性。,60Co治疗机头结构,60Co远距离治疗机,60Co远距离治疗机,伽 玛 刀 的 治 疗 原 理,医科达伽玛刀,第一代伽玛刀,OUR-QGD全身伽玛刀,玛西普-伽玛头部伽玛刀,第二代伽玛刀,第三代伽玛刀(OUR-SGD超级伽玛刀),月亮神伽玛刀,CT机器人伽玛刀,第四代伽玛刀,第五代伽玛刀(伽玛星一号),医用加速器,输出能量较高剂量分布特性较好输出不同能量的光子医用电子直线加速器是放疗领域的主流机型,医用加速器医用电子加速器：可直接产生电子线和间接产生X射线。a电子直线加速器b电子回旋加速器c电子感应加速器。医用质子加速器医用重离子加速器医用中子发生器,加速器光栅,医用电子直线加速器基本结构,支臂式 滚桶式支臂式机架的特点:主机和所有元器件都安装在一个房间内，结构比较紧凑滚筒式机架结构:主要部分被安装在假墙后面的滚筒上，治疗室显得比较简洁不论哪种形式，都有一个基础底架，水平安装在地基上并与地基固定。,基本结构：加速管微波源电子枪真空系统束流输出系统水冷系统治疗床系统自动控制系统,电子直线加速器的基本工作原理,电子在电场中会受到电场力的作用而运动，电子因受电场力的加速而获得能量。在电子直线加速器的加速管内部，“谐振腔”在微波的激励下产生沿轴线向前移动的高压电场，电子被持续加速而获得能量。电场强度越强，加速距离越长，电子获得的能量就越高，这些获得高能量的电子，直接引出就是电子射