放疗物理剂量学

二、放射治疗常用设备（一）X射线治疗机（二）钴-60治疗机（三）医用加速器（四）模拟定位机,河北医科大学三院,（五）立体定向放射治疗装置-刀(Gamma-knife),1.立体定向放射治疗外科（StereotacticRadiosurgery，SRS）1951年,瑞典一著名的神经外科医生最先提出了立体定向放射治疗原理并于1968年同生物物理学家合作研制出世界上第一台-刀,河北医科大学三院,立体定向放射治疗原理是：采用静态几何聚焦原理把窄束放射线从不同方向定向准直照射颅内病灶在病中心（靶点）形成大剂量聚焦在短时间内将病灶击毁而靶点之外的健康组织所受到的照射剂量却很小从而达到了比手术切除更好的效果,河北医科大学三院,Leksell教授的立体定向放射治疗原理成了立体定向放射治疗外科的经典立体定向放射外科是一种大剂量窄束定向集中照射技术它以X-CT、磁共振（MRI）和数字血管造影（DSA）图像为诊断依据以放射性钴60或医用电子直线加速器为照射源利用现代计算机技术进行三维重建、立体定位制定精确的照射方案（称为放射外科治疗计划）准确地对颅内肿瘤或病灶进行定向照射,河北医科大学三院,对于脑部肿瘤和其他功能性病变传统的治疗方法是实施外科开颅手术开颅手术使病人遭受痛苦而且还可能带来后遗症，甚至导致死亡而-刀的问世使脑神经外科手术揭开了新的一页在治疗过程中，病人无出血、无感染、无痛苦照射一次就达到了手术效果这是人类医学史上一项伟大的革命性创举1993年全世界装备有-刀共66台其中美国7台，中国7台,河北医科大学三院,-刀的全称应是“-射线立体定位治疗系统”之所以被称为“刀”，是因为它满足了两个条件：较大的“焦皮比”；准确的定位所谓“焦皮比”，就是单位体积内病变组织与健康组织所受剂量之比一般来说，焦皮比在100：1以上的放射治疗设备才能称之为“刀”,河北医科大学三院,所谓定向，就是：利用X-CT、MRI、DSA等现代化的诊断手段加之“立体定位”技术使射线的焦点准确地与病灶点重合而不损伤病灶点周围的健康组织目前，立体定向方法有三种：静态式；动态旋转扫描式；弧形等中心式相应地有静态-刀、旋转式-刀和体部-刀三大系列射线手术刀产品,河北医科大学三院,2.静态-刀瑞典的Elekta公司是静态-刀的唯一生产厂家于1968年推出第一代Leksell型静态-刀目前已发展到第三代Leksell型静态-刀适用于头部静态-刀由放射源释放组件、准直器头盔、液压系统病人治疗床、控制台和治疗计划系统等部分组成,河北医科大学三院,伽马刀GammaKnife,TheGammaKnife:-,Patientpositioningcollimator,usesnumeroushighactivity60Cosourcespositionedinadevicesothattheradiationbeamsconvergeatthespecifiedpointoftreatment.isusedtotreatheadtumors,河北医科大学三院,放射源释放组件包括：铸铁半球形屏蔽壳体装有201个钴60辐射源的中心体及屏蔽门等201个辐射源的总装活性达6000居里,河北医科大学三院,准直器头盔呈半球形结构，有201个束道每一束道均有源衬套组件钨合金预准直器和准直器以产生正确的束的角度和直径准直器使201条射线束聚焦于半球源体的球心上每一束射线只具有较小的照射剂量但在聚焦点形成达200：1的照射剂量所有主要的射线束均限在半球屏蔽体和屏蔽门内为改变剂量分布和预防辐射到人体其他要害组织（如眼睛），须将闭合塞插在选择孔道中,河北医科大学三院,液压系统用来开启和关闭屏蔽门以及将病人治疗床移进移出准直器头盔控制台上有两个定时机构用来控制辐射曝光时间另外还有红外摄像监视器、对讲机、治疗开关等安全锁止系统在检出技术故障时会终止仪器运行,河北医科大学三院,在用-刀作放射外科手术前要先制定放射治疗计划手术时，先进行靶区定位然后根据预定的靶区坐标将病人头部放入某个准直器头盔中这样靶区中心就能定位于201束射线的交叉点上,河北医科大学三院,操作者在另一房间操作通过摄像机及对讲机监护病人整个照射过程由计算机根据放射治疗计划控制治疗时间一般520分钟使用静态-刀时病人治疗床和其他部件都不旋转或移动放射源的射向和病人在整个治疗期间都是固定治疗之后采用X-CT、MRI或DSA来评价受治部位,河北医科大学三院,3.旋转式-刀旋转式-刀是由中国深圳OUR公司率先研制成功它在静态式-刀的基础上作了重大改进设计更为合理,旋转式-刀也只适用于头部旋转式-刀采用旋转聚焦的工作原理，装在旋转式源体上的30个放射源绕病灶中心做锥面旋转聚焦运动由于射线束不是以固定路径穿越健康组织致使健康组织中受到瞬时及几乎无伤害的照射,河北医科大学三院,旋转式-刀的旋转式源体由半球缺状球墨铸铁制成，上有30个钴源装载位置及准直器孔道，分成6组，每组5个，按螺旋线交错有序地布置在球面上。当源体旋转时，则形成30个锥面，30个钴源的几何轨迹无一重迭，因此对健康组织损伤最小；而且，由于采用旋转式布置，相邻两个源的准直通道夹角最大，故射线产生“交叉半影”最小,河北医科大学三院,4.体部-刀全身-刀的工作原理与动态旋转式头部-刀相同只是总体结构布局、放射源钴60的分布屏蔽与防护、以及人体的全身立体定位更为复杂体部-刀主要适用于躯干部位的肿瘤,河北医科大学三院,（六）立体定向放射治疗装置X-刀(X-knife),1.X-刀的发展及特点X-刀是继-刀之后于80年代发展起来的一种新型立体定向放射外科设备由于它利用电子直线加速器（LINAC）产生的X射线作为放射源所以又称为LINAC的立体定向放射外科装置简称X-刀,河北医科大学三院,X-刀最早是美国人Colombo和Betti等研制成功他们将用于常规放射治疗的医用电子直线加速器加以改进，采用专用的准直器和立体定向装置把放射线聚集在病灶实施一次大剂量照射通过三维空间把线束投射到靶区形成高剂量而周围正常组织受量低因等剂量曲线在靶区外急剧陡降病灶与正常组织剂量界限分明达到控制、杀灭病变保护正常组织的目的尤如外科手术刀切除病灶一样,河北医科大学三院,因医用电子直线加速器具有非常好的精确度和可靠性，所以X-刀适用于比-刀更大的颅内病灶（-刀适用病灶18mm，X-刀适用病灶50mm）X-刀利用直线加速器作为照射源不象-刀那样需要定期更换放射物质X-刀的价格仅为-刀的1/51/6具有更高的性能价格比，从而减少了治疗费用因此X-刀得到了世界各国医院的广泛采用,河北医科大学三院,到1993年底全世界共210台，仅美国就有83台1994年中国开始引进X-刀由于X-刀设备简单、造价低、不使用钴源因此它的发展甚为迅速已有逐步取代-刀的趋势,河北医科大学三院,X-刀的适应病症有：脑血管疾病（如颅内动静脉畸形、动静脉瘤）颅内肿瘤（如垂体瘤、听神经瘤脑膜瘤、颅内转移肿瘤）功能性疾病（如帕金森氏综合症、癫痫、三叉神经疼等）,河北医科大学三院,X-刀的结构,X-刀的系统结构是由医用电子直线加速器立体定向装置计算机治疗计划系统三大部分组成,河北医科大学三院,1.医用电子直线加速器,医用电子直线加速器可产生418MeV的X射线或620MeV的电子射线最新一代的加速器配有电子枪、调速管等放射源可围绕等中心点作270360旋转依靠放射源的垂直旋转与操作床180范围内的水平旋转使照射集中于等中心点上,河北医科大学三院,在直线加速器的头部安装有准直器其作用是将X射线形成窄射束准确地聚焦于靶区（病灶）而使周围正常组织受到最小的损伤一般采用圆形射束，直径450mm按照一定间隔配备1015个不同直径的准直器,河北医科大学三院,2.立体定向装置,X-刀与-刀一样，需要将靶心精确定位定位精度要求1若用SAD法刻度则SAD因子=（SSD+dm）/SCD2=1计算公式：Dm（MU）=Dd/PDD.Sc.Sp.SAD因子.WFC托C密C透C曲）,河北医科大学三院,例1：8MV-X线，用SSD法刻度时SSD=100cm现在拟用SSD=120cm照射肿瘤深度d=10cm，15cm15cm，肿瘤剂量200cGy求应给的处方剂量Dm（MU）是多少？,河北医科大学三院,解：PDD120=PDD100F=72.65%（120+2）/（120+10）2（100+10）/100+2）2=72.66%1.024=74.4%SSD因子=Kssd=SCD/（SSD+Dm）2=（102/122）2=0.69915cm15cm对应的准直器开野大小为：15（100/120）=12.5,河北医科大学三院,所以查表可知：Sc=OUF（12.512.5）=1.013Sp（1515）=1.011其它系数皆为1因此：Dm=200100/（74.41.0131.0110.69911）=375.5（MU）,河北医科大学三院,等中心照射：Dm=MU=Dt/（TMRScSpKsadKwKtKc）例2：等中心照射，能量8MV，肿瘤深