第四章常用放射治疗设备.ppt

第二章常用放射治疗设备,第一节X射线治疗机,一、X射线机的一般结构（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。（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。,1.X射线球管（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。（2）阴极：由灯丝、聚焦极和金属罩组成。一般用钨作灯丝。（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。,2.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。3.控制系统包括一系列开关和仪表。4.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,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。,半值层（HVL）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。过滤板注意事项1.不同能量的X射线，选用不同材料和厚度的过滤板。2.同一管电压的X射线，过滤板不同，X线半价层也不同。3.使用复合过滤板要注意次序，不能插反。4.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,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,钴治疗机由以下部分组成：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,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。,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。,支持机头的治疗机架；平衡锤；治疗床；计时器及运动控制系统；辐射安全及连锁系统。,三、钴治疗机的种类,有直立式和旋转式两种。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。钴机的改进：1.增加源轴距；2.提高源活度；3.控制计算机化。,四、钴治疗机的半影类型,1.几何半影钴源有一定尺寸，产生几何半影。2.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3.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,（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。,（二）缺点1.几何半影大；2.剂量曲线不能调节，出射量高；3.半衰期短；4.相对生物效应低；5.防护要求高；6.属低LET射线,六钴机定位灯光野与照射野的关系,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,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。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,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,1.环境条件；2.电源条件；3.标尺刻度4.机头；5.照射野的显示；6.SSD的显示7.钴源储存及照射状态在治疗控制台的显示8.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11.治疗控制台满足各项规定；12.治疗床在承受100kg重量后，工作正常；13.非照射时漏设量要求；14.照射时漏设量要求15.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,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。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1.无放射源；2.半影小；3.剂量均匀性和对称性好；4.能量高，且有多种射线和能量可选；5.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,（一）行波加速原理（二）驻波加速原理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。,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。,（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。（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,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。,（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。（四）稳频、温控及充气系统（五）真空系统（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。,（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,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。,（一）非对称准直系统（二）动态楔形过滤系统（三）多叶准直器1.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。,2.MLC的基本结构,3.多叶准直器的控制4.MLC的漏射线和半影5.MLC的安装位置6.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。,7.临床应用MLC的优势8.MLC叶片位置的验证（四）电子端口影像系统（EPID）1.概况EPID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。2.端口影像系统结构及工作原理（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。（2）辅助计算机工作站3.端口影像系统的临床应用（1）治疗摆位验证（2）剂量验证4.端口影像系统的缺陷,（五）新的放疗体位和器官移动监察设备1.导轨CT-加速器系统；2.机载千伏X射线影像系统；CBCT3.固定于治疗室内的影像系统4.滑环旋转治疗系统,六、医用直线加速器的危险性,1.辐射危险2.电的危险3.热的危险4.其他危险,第四节远距离控制的近距离治疗机,近距离治疗是放射治疗的主要手段之一。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。,一、HDR后装治疗设备的组成1.HDR治疗机2.施源器3.治疗计划系统4.附加安全设备,二、现代后装机具有的优点1.单一高强度铱-192微型源2.计算机化3.多功能4.安全性高,二、近距离治疗常用核素,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。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（一）模拟机的工作原理模拟机是模仿加速器或钴机改造的X射线机。（二）对模拟机的技术要求1.提供有关信息2.提供方便快捷的操作3.模拟机要有相关安全保护联锁装置4.模拟机要有相应的数字显示数据,（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（四）模拟机和加速器精度比较模拟机精度更高,模拟机的临床应用1.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,模拟定位机的功能实施1.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；2.用于治疗方案的验证和模拟,2.模拟定位前的准备工作3.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1.CT扫描准备2.CT断层扫描3.CT扫描数据传输到多功能三维治疗计划系统4.利用“BEV”进行虚拟模拟5.计划验证与评估6.输出治疗计划,CT模拟的优缺点优点：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