第二章 （１）钴60和射波和螺旋断层和伽马刀和质子

放射治疗技术学

生物医学工程系.赵媛媛adiationTherapyTechnology第二章放射治疗的相关设备01体位固定及模拟定位设备02放射治疗设备03放射治疗局域网络系统目录CONTENTS010220世纪，钴及其合金在各方面得到广泛应用，并成为重要的战略金属；我国是50年代开始从钴土矿、镍矿、含钴黄铁矿中提取钴；03第一课钴-60治疗机1.钴-601735年瑞典化学家G.Brandt制成金属钴；1780年瑞典化学家T.Bergman确定其为元素半衰期5.27年，使用寿命7.6年；钴60发生衰变时：能量为310Kev的β射线；

能量为1.17及1.33MeV的两束γ射线，产

生几率相等，可平均能量1.25MeV计；钴60属高毒性核素，影响血液，导致死亡；中国唐朝彩色瓷器上的蓝色也是由于钴的化合物存在；据17世纪文件记载，沙俄为购买昂贵的钴颜料曾花费巨额资金，在克里姆林宫的大厅和安眠大教堂等墙壁上涂的蓝色颜料就是钴制成的；0102遮线器：具有开关功能，主要用来截断钴源γ射线。

处于开位时，射线束按一定方向射出；

关闭时，会有极少部分射线漏出；032.钴-60治疗机的结构密封的钴源：外照射钴源很小，由1mm*1mm的柱状源集合在一个不锈钢圆筒形源套内；该源套直径约：1-2cm；储源罐：存放放射源；防护机头：阻挡射线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1m处的平均照射剂量应该小于2mR/h，且在此距离内，不应有超过10mR/h的地方；

首选的防护材料一般是铅、钨等。计时控制系统：关系到治疗剂量的准确性根据处方剂量计算出照射时间；钴-60治疗机出源照射；到预设时间时，即收回放射源。基本工作过程治疗状态，定时器开始计时，遮线器打开，运动控制系统将放射源推出，对患者病变部位进行照射；照射到达预定剂量及时间后，将钴源撤回到储源罐，遮线器闭合，使治疗室辐射强度降到安全范围以内。04治疗床：治疗床要承载足够体重的病人，射线通过时，其吸收量小、散射小，要灵活可动且稳定，满足治疗需求；治疗机架：链接所有部件；常用遮线器：钨门式遮线器、旋转式遮线器、水银柱式遮线器、抽屉式遮线器：钴源的容器装入抽屉中后，在防护机头中间有一条可以自由运动的滑道，抽屉的运动动力靠压缩空气完成；在压缩空气的气路上，有一套控阀门，把压缩空气注入到气缸的左端（右端）；治疗时，电磁阀通电，接通电源，气缸活塞推杆将钴源筒推出30cm，停留在放射口处出束治疗

准直器：定向限束功能，钨合金材料：一级准直器：倒置圆锥形漏斗，不可动，限定最大照射野；二级准直器可运动：调节照射野的形状、大小0102几何半影：放射源是底边直径2cm左右的圆柱体；

被准直器限束后，放射源底面不同区域穿射准直器厚度不同；

产生由高到低的剂量渐变分布；033.半影问题定义：照射野边缘剂量随离开中心轴距离增加而急剧变化的范围作用：衡量放射治疗设备的重要指标之一，半影越小，治疗时对靶区外的不必要照射范围越小，靶区周围正常组织的损伤也就越小。穿射半影：放射源为一个点，准直器端面与射线束边缘不平行，穿射厚度不同；造成剂量渐变式分布；04散射半影：由野内散射线引起；

组织中的剂量分布在射野边缘仍有渐变；几何半影的计算：设ds=源直径，C=源限距，F=源皮距，L=限皮距，PG=几何半影，d=组织深度，PG’=d深度处的几何半影？相似三角形：ds/PG=C/(F-C)PG’=AB*(OF+FN-OM)/OM整个半影既依赖于机器设计（集合、穿射），又依赖于射线能量（散射）；给定的皮下深度，半影随照射野增大而增加，其中，几何半影和照射野面积无关，变化量主要有散射半影造成，少部分由穿射半影造成；给定的照射野，半影随深度增加而增加；01每天治疗前巡视机房及操作间，检查各种附件及配套设施是否完好、齐全，电源等是否正常，气压驱动的设备要检查空气压缩机工作是否正常;02检查防护门联锁、急停开关、碰撞联锁、辐照指示、剂量监测和报警装置等安全设施是否正常;定期检查计时器；定期进行放射源校准；034.使用注意事项治疗过程中如遇意外情况放射源不能自动退回时，技术员应立刻将放射源手动退回，放下患者，通知维修人员处理并及时记录相关治疗信息1日检查Υ射线输出剂量率：需定期检查射线输出剂量率是否准确，如超标需重新校准。光野、射野一致性;机架00，SSD=标称值，照射野10*10cm，打开光野灯，免洗胶片置于床面，记号笔标记照射野边缘，对胶片实施照射，胶片感光范围应与记号笔标记的一致，误差不得>3mm.辐射野大小数字指示:机架00，SSD=标称值，将坐标纸贴于治疗床面，打开光野灯，十字线与坐标纸上的一个网格重合，照射野开至不同大小，数字指示应与坐标值上显示的光野大小一致，误差应小于等于2mm。治疗床位置数字指示：床位置的读数与实际位置偏差不应大于2mm；机架旋转角度指示：分别将机架置00/900/2700/1800，用水平尺观察机架角度是否正确，数字读数偏差不得大于0.50，机械读数偏差不应大于10.光野十字线旋转中心：机架00，SSD=标称值，将坐标纸贴于治疗床面，打开光野灯，将十字线与坐标值上的一个点重合，旋转准直器，十字线在坐标纸上的轨迹为一个圆圈，且其半径应小于1mm准直器旋转角度指示：将机架置于水平位置，旋转机头，使X准直器与地面水平，此时准直器角度指示应为00，旋转准直器分别检查900和2700读数，数字读书偏差不得大于0.50，机械读数偏差不应大于10.光学距离指示器（光距尺）：机架00，将坐标纸贴于治疗床面，利用前指针将治疗床面置于等中心位置，打开光野灯、标尺灯，标尺灯的标称长度刻度线应与十字线重合，误差应小于2mm。

应在不同距离分别测试；月检查Υ射线离轴曲线稳定性：定期检测钴-60治疗机γ射线离轴曲线，如果等剂量曲线图与验收时变化大于2%，往往提示放射源的位置出现偏差，需要对其纠正。准直器旋转中心：机架00，将坐标纸贴于治疗床面，安装好前指针，使得SSD=标称值，旋转准直器，前指针针尖在坐标值上的轨迹为一个圆圈，且其半径应小于等于2mm。机架旋转中心：在治疗床面上水平放置一针状棒，是针尖伸出床面，固定紧，在机头上安装好前指针，移动治疗床，使治疗床上的针尖与前指针的针尖尽量接近，3600内旋转机架，观察两针尖之间的距离，变化范围应始终小于2mm。治疗床旋转中心：机架00，SSD=标称值，将坐标纸贴于治疗床面，打开光野灯，将十字线与坐标纸上的一个点重合，旋转治疗床，十字线在坐标纸上的轨迹为一个圆圈，且其半径应小于2mm；2年检查35.质控和质保检测项目允许误差日检门联锁功能正常视听监视系统功能正常辐射监测系统功能正常辐射指示灯功能正常激光灯2mm光学距离指示器指示偏差2mm年检γ射线离轴曲线稳定性等剂量曲线图与验收时变化≤2%计时器误差≤1%准直器旋转等中心2mm机架旋转等中心2mm床旋转等中心2mm钴-60治疗机常用的检测项目及标准检测项目允许误差月检γ射线输出剂量率2%光野射野一致性3mm辐射野数字指示2mm机架角度指示数字读数0.5°，机械读数1.0°准直器角度指示数字读数0.5°，机械读数1.0°床位置数字指示2mm床旋转指示数字读数0.5°，机械读数1.0°十字线旋转等中心1mm所有附件卡销紧固功能完好急停开关功能完好TheEnd第二课X线立体定向治疗系统0102治疗过程中，可雕画出肿瘤的范围，利用机器人手臂的全向投照能力，对肿瘤进行立体雕刻式动态追踪治疗，最大程度保护正常组织不受伤害，真正实现肿瘤雕刻式的智慧精准放疗。031.基本情况简介目前世界最先进的全身立体定向放射外科治疗设备。是全球唯一整合了最先进的机器人技术和智能影像实时监控追踪系统；“无伤口、无痛苦、无流血、无麻醉、恢复期短”5大优势，只需3～5次的照射，即可杀死肿瘤组织！10次以内可以结束治疗，对单个病灶疗效尤为满意；价格昂贵，单次1w左右（非医保项目）；对广泛播散的病灶，疗效不理想（更适合精准治疗，广泛转移的病灶普放更合适）；中等体积肿瘤效果或优于伽马刀；CyberKnife传统放疗通常使用100%剂量曲线报绕，造成周围组织受量过高，引起不良反应；射波刀可以使用60%-70%剂量曲线报绕，周围组织受量就低，肿瘤受量高，肿瘤局控率更好。因为有剂量梯度变化，所以才可以更好得使用大分割放疗的方法，使瘤内等效生物学剂量明显提高。比如“做肺癌达到BED100Gy使用其他设备很难，而对于射波刀，目前这是一个偏低的根治性剂量。发明时间：1992年，是无需立体定位框架的全身肿瘤立体定向放疗技术；基本原理：多条射线束聚焦在病变区造成很高剂量照射；其准确率在1mm范围以内，精确度高；核心技术：交互式机器人。这套完全一体化的系统持续接收到在治疗前及治疗中病人的肿瘤位置和病人呼吸运动的反馈。基于这种反馈，Cyberknife自动持续地以低于毫米级的精确度对肿瘤组织进行X-射线的照射，达到治疗肿瘤目的。2.射波刀系统基本原理（1）治疗系统：（2）射野准直器：（3）实时影像引导系统：（4）靶区追踪系统：2.1治疗系统：小型的直线加速器（采用X线波段加速管）安装在机器人治疗臂上，输出6MV的X线；机械臂系统6个活动关节，灵活转动，重复定位精度为0.2mm，将直线加速器调整到100个位置.每个位置可从12个角度投照射线，即达到1200个方位投照射线。双通道剂量监测系统（主电离室、次电离室）采用无均整器技术（FFF）;等中心80cm处，剂量率达到10Gy/min；颅内病灶：圆球面，射源轴心距650mm、800mm；体部病灶：椭圆球面，射源轴心距900-1000mm；01提供12个圆形固定准直器，尺寸为5、7.5、10、12.5、15、20、25、30、35、40、50、60mm；通过手动或自动方式，进行限光筒的自动切换，产生不同尺寸的射野；02不同限光筒，控制臂运动路径不同；加速器可通过可变孔径准直器快速变化射束大小，提供多达12个射束孔径尺寸，其特性基本等同固定圆形限光筒；2.2射野准直器01即靶区定位追踪系统定位，实现方式使用人体骨骼结构作为参考框架，颅内病灶与颅骨之间、脊柱及其周围肿瘤与脊柱产生固定对应关系；或使用金属标记：金标通过在患者体内切取、钳取或穿刺等取出病变组织，进行病理学检查的活检技术过程中，放置；金标：纯金粒子，长5mm，直径0.8mm，1个金标计算平移位移，3个金标可以计算转动位移。治疗前1周，在超声或CT引导下，把金标植入到肿瘤附近，距离肿瘤不超5-6cm，金标间距离约2cm，夹角>15°；022.3实时影像引导系统组成：安装在天花板上的2个X线球管及安装在治疗床头端两侧地面的单晶硅影像板（像素1024*1024，面积41cm*41cm）；实时引导系统实现过程2图像对比计算机与之前CT扫描获得的数字重建图像比较，确定患者肿瘤的精确位置；实时引导系统就是射波刀可以做到高剂量投照的同时最大限度保护正常组织的原因两组X线球管发成低能（kV级）X线互相垂直，穿过患者肿瘤照射部位影像板获得一对相互垂直的高清晰数字图像，传输到计算机驱动治疗床进行移动，对患者进行体位修正，重现CT扫描时的体位，保证在治疗前达到最高的摆位精度；若误差超过一定范围，则治疗床拒绝移动请求，提醒治疗师检查摆位状况；在分次治疗间的靶区移位测定上，效果明显；射线对穿1调节3不同病症对应不同的软件选择颅内病变：使用6维颅骨追踪软件，即利用DRR图像和实时图像的强度、亮度对比，来识别和跟踪颅骨解剖结构，完成靶区追踪和运动补偿；脊髓、脊柱及其周围肿瘤：用脊柱追踪软件，对患者精确定位和照射；（该区段不需要植入标记物，仅靠骨性标记物即可进行骨骼结构追踪）；周围型肺癌：使用肺部追踪软件，即不使用标记点，利用图像中病变与背景的强度差异，直接追踪图像可见的肺部肿瘤；随呼吸运动的肿瘤（肺癌、肝癌、胰腺癌）：需在肿瘤内或周围埋置金标，使用金标追踪软件和呼吸追踪系统；该系统可惜性调整加速器照射角度，实时进行体位验证（治疗前和治疗中），以弥补体位不一致性带来的治疗准确度降低；骨性标记：指在人体某些部位的骨，常在人的体表形成较明显的隆起或凹陷，临床上常作为定位等应用；躯干骨重要骨性标志：胸骨角、颈静脉切迹、剑突、肋弓、第7颈颈棘突；上肢骨的重要骨性标志有：锁骨肩胛冈喙突肩胛骨下角肱骨内、外上髁尺骨鹰嘴手舟骨豌豆骨；下肢骨的重要骨性标志：髂嵴、髂前上棘、坐骨结节、耻骨结节、大转子、腓骨头、胫骨粗隆等；目的肺、肝癌等因为人的呼吸运动使肿瘤产生相应运动；以往技术为减少靶区的漏照射，必须扩大照射范围、降低疗效并增加了并发症。Cyberknife的Synchrony系统，引导加速器持续跟踪肿瘤运动进行同步照射，是主动治疗方式，减少治疗t和正常组织受照体积。组成2.4同步追踪系统天花板上的红外线照相机；固定在同步呼吸追踪背心上的红光二极管发生器LED；射波刀定位修正有静态和动态，来保证治疗精确度；静态定位修正：指在照射若干条射线束后，暂停治疗，利用影像追踪系统（X线）对此时的患者体位进行重新修正；或在治疗前就先进行一次修正；动态定位修整:红外线呼吸同步追踪系统进行过程LED以32次/s的频率发射胸腹壁运动实时位置状况；红外照相机以32次/s的曝光频率记录胸腹壁的呼吸起伏运动情况；结合X线机在呼吸起伏动态中取得的多点体内肿瘤或周边骨或金标的三维影像，输入至计算机，经过算法处理，取得（预测）患者自由呼吸周期中肿瘤的四维影像模式运动模式，并将此模式反馈到机器手臂，以此调节照射方向（治疗机头随呼吸上下起伏）；1等中心靶区形状相对较规则时使用，将靶区几何中心作为等中心；计划设计时，根据靶区位置及追踪的方法选择合适的射野；射波刀的射野呈球面聚焦的方式至射束等中心，其剂量分布特点为类似圆形的等剂量线及较陡峭的剂量跌落；靶区形状不规则时候使用；

此时射野方向并非聚焦至一点，而是没有固定聚焦点，

剂量线与靶区形状相似，达到靶区剂量高度适形的目的；非等中心23.射波刀照射方式1日检查略自动质量保证测试：是一种定向可重复性测试，主要检测射波刀系统中心精度；使用AQA模体；方法：两张特定大小的免洗胶片放入模体，用金标追踪方法，在垂直和水平方向对模体进行一定剂量照射，根据胶片分析结果，确定、分析射波刀的靶区定位和成像系统稳定性月检查略2年检查34.质控和质保作业：1.查阅资料，简要分析我国射波刀应用不广泛的原因？2.查阅资料，简要了解速锋刀，并分析其和射波刀的区别？TheEnd补充：TheEnd2003年第一台TOMO进入到临床使用我国2012年投入临床；国家乙类大型放疗设备，全球700多台，我国15台左右大型医用设备是一类使用技术复杂、资金投入量大、运行成本高、对医疗费用影响大的特殊医疗资源，直接关系医疗质量安全、医疗费用和人民群众健康权益为促进大型医用设备科学配置和合理使用，一般由国家卫健委发布《大型医用设备配置许可申报工作的通知》，用于指导国内大型医用设备的配置和管理工作。下为2019年甲类大型医用设备配置许可名单：1.基本情况：1990年开始由美国威斯康星大学和后来组建TomoTherapy公司（现为Accuray公司）的RockwellMackie和PaulReckwerdt一起研发的最新一代放射治疗设备。第三课螺旋断层放射治疗系统

（1）质子放射治疗系统许可名单：机构名称 数量中国医学科学院肿瘤医院1中国医科大学附属第一医院 1山东省肿瘤防治研究院 1华中科技大学同济医学院附属协和医院1四川省肿瘤医院 1机构名称 设备名称 数量十堰市太和医院（湖北医药学院附属太和医院） 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1武汉大学人民医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1襄阳市中心医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1湖南省人民医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1湖南省肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1长沙珂信肿瘤医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1中国医学科学院肿瘤医院深圳医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1广州医科大学附属肿瘤医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1香港大学深圳医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1中山大学附属第五医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1广西医科大学第一附属医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1柳州市工人医院螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1四川省肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1贵州省人民医院 VersaHD直线加速器 1云南省肿瘤医院（昆明医科大学第三附属医院） X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1西安交通大学医学院第一附属医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1宁夏医科大学总医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1机构名称 设备名称 数量浙江省肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1宁波明州医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1皖南医学院第一附属医院（皖南医学院弋矶山医院） 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1六安市中医院 Edge直线加速器 1福建医科大学附属协和医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1厦门大学附属第一医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1江西省肿瘤医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1山东省肿瘤防治研究院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1青岛大学附属医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1济宁医学院附属医院 VersaHD直线加速器 1安阳市肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1河南科技大学第一附属医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1河南省肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1新乡医学院第一附属医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1华中科技大学同济医学院附属协和医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1十堰市太和医院（湖北医药学院附属太和医院） 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1

（3）高端放射治疗设备准予许可名单

机构名称 设备名称 数量中国医学科学院北京协和医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1北京医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1首都医科大学附属北京世纪坛医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1天津市肿瘤医院（天津医科大学肿瘤医院） X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1天津市肿瘤医院（天津医科大学肿瘤医院） Edge直线加速器 1河北医科大学第四医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1河北医科大学第一医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1山西省肿瘤医院 Edge直线加速器 1鞍钢集团公司总医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1辽宁省健康产业集团抚矿总医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife）1辽宁省肿瘤医院（辽宁省肿瘤研究所） X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1吉林大学第一医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1吉林大学中日联谊医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1吉林省肿瘤医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1复旦大学附属华山医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1复旦大学附属肿瘤医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1复旦大学附属中山医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1上海交通大学医学院附属仁济医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1上海交通大学医学院附属瑞金医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1复旦大学附属肿瘤医院 Edge直线加速器 1复旦大学附属肿瘤医院 VersaHD直线加速器 1江苏省肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1徐州市肿瘤医院 X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife） 1江苏省肿瘤医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1苏州大学附属第一医院 螺旋断层放射治疗系统（Tomo） 1（2）正电子发射行磁共振成像系统

机构名称 数量北京肿瘤医院 1中国医学科学院北京协和医院 1河北医科大学第四医院 1山西医科大学第一医院 1内蒙古医科大学附属医院 1中国医科大学附属第一医院 1吉林大学第一医院 1哈尔滨医科大学附属第一医院 1复旦大学附属中山医院 1上海交通大学医学院附属仁济医院 1江苏省人民医院（南京医科大学第一附属医院）1浙江大学医学院附属第一医院（浙江省第一医院）1安徽医科大学第一附属医院 1福建医科大学附属第一医院 1江西省人民医院 1青岛大学附属医院 1河南省人民医院 1郑州大学第一附属医院 1华中科技大学同济医学院附属同济医院 1湖南省肿瘤医院 1中南大学湘雅医院 1广东省人民医院 1广东省中医院 1中山大学肿瘤防治中心 1重庆医科大学附属第一医院 1西南医科大学附属医院 1云南省肿瘤医院（昆明医科大学第三附属医院）1甘肃省人民医院 101射线能量：3.5MeV---成像；6MeV---治疗02机头内有64片多叶准直器，安装在初级准直器的下方，准直器的叶片位置状态：

叶片“闭合”，该照射单元不允许射线穿过；

叶片“开放”，该照射野单元允许射线穿过通过开关时间来调制子野强度。

叶片凹凸状结构，漏射率非常低；

螺旋照射和MLV共同决定了射野宽度和剂量分布的适形度，可以精细调制照射剂量；将6MV的直线加速器安装在孔径为85cm的CT滑环机架上治疗时机头随机架绕患者进行3600旋转形成扇形束照射，同时治疗床缓慢跟进，实施全身调强治疗06取消了传统加速器均整器的设计；增加了MLC漏射防护功能和窄扇形束照射等功能；治疗床：为碳纤维平板床面，用于支持和移动患者激光定位系统：用于确定机架等中心的空间坐标系；计划系统工作站:用于CT图像采集和组织定义、评估及优化治疗计划。共享数据库服务器（包括患者和机器数据）。基准坐标与固定激光灯定位系统重合，用于确定患者初始位，在断层图像匹配后也可修正患者位置。0304052.基本原理较高的剂量适形度：采用直线加速器与CT扫描联合的设计理念,

窄扇形束射线可以绕患者做3600连续旋转照射，产生螺旋形照射；治疗过程中机架按照特定的恒速旋转,每旋转一圈有51个方向的调制射野。更多的子野角度意味着在设计治疗计划时有更多的调制能力,从而治疗精度也就更高,肿瘤剂量适形度更高,正常组织并发症的风险更低；连续的螺旋照射方式解决层与层衔接处的剂量不均匀；较好的影像引导放疗系统：其成像图像质量高,扫描剂量低(1.0~3.0c6y)；治疗前MVCT图像进行影像引导摆位，矫正摆位误差；治疗中MVCT图像可检测由于肿瘤、危机器官或体重减轻引起的解剖位置和结构变化；通过剂量重建步骤,照射的实际剂量投影到患者的CT图像上,推算出肿瘤实际吸收的射线能量，用来评估和调整分次治疗的计划是否需要调整及如何调整。较广的临床适应证数目巨大的调制射野治疗脑、头颈、胸、腹部、盆腔和脊髓等部位肿瘤,用于至今临床难以解決的全中枢神经系统照射、多发性转移瘤照射及全淋巴结照射等放特殊治疗。3.临床应用特点TOMO适应症的具体例证：胶质瘤、脑转移瘤、脑膜瘤等颅内良恶性肿瘤。鼻咽癌、上颌窦瘤、喉癌、舌癌等头颈部恶性肿瘤。肺癌、乳腺癌、食管癌、纵隔肿瘤等胸部恶性肿瘤肝癌、胃癌、胰腺癌、胆道系统、肾脏前列腺癌、精原细胞瘤、宫颈癌、子宫内膜癌、直肠癌、膀胱癌脂肪肉瘤、骨肉瘤、基底细胞癌、皮肤鳞癌、黑色素瘤等皮肤和软组织恶性肿瘤。白血病、恶性淋巴瘤等造血系统病变。各类恶性肿瘤的骨、肝、肺、淋巴结等转移性病变。Tomo刀放疗的简要流程：和放疗医生确认适应症；模拟定位；放疗医生根据CT定位资料勾画靶区，物理师制定放疗计划；患者接受TOMO刀放疗，每工作日一次，每次10-20分钟，根据不同情况照射次数在10次到30次左右；放疗结束后的随访。4.Tomo刀临床应用以及治疗实例：患者肺癌术后化疗后8年，2016年2月18日肺部多发转移，赴日TOMO刀放疗2016年11月28日复查肺内转移病灶消失。3个肺转移病灶Tomo刀放疗：5Gy/次，10次。同一患者2016.5.5盆腔淋巴结多发转移，赴日接受TOMO刀治疗，2016.11.28PET/CT复查显示盆腔淋巴结消失，代谢正常TOMO刀计划GTV剂量：60Gy共25次。

计划CTV剂量:50Gy25次。盆腔淋巴结剂量设计图肺转移剂量设计图(1)图像噪声(2)图像均匀性(3)空间分辨率(4)治疗射野中心一致性(5)几何一致性测试(6)CT值-电子密度的转换：MVCT图像用于剂量计算,需先获取MVCT值与物理密度之间的标准曲线；(7)静态剂量校准：静态射野条件下的剂量校准(8)旋转模式输出剂量：

螺旋断层放疗机通常不以静态射线的方式实施治疗,而是围绕着患者呈螺旋状治疗的模式.螺旋照射条件下吸收量与TOMO计划软件中计算值相比较,根据机器的剂量输出也可做出剂量校准的调整。一般要求在±2%以内。(9)机械几何的校准测试：Y轴方向上钨门与射线源间对齐校准

检测Y轴方向上钨门与射线源间的相对位置,从而确保射线源始终保持在调制射野中心。(10)Y轴方向上钨门的偏移量及射野中心检测：即Y轴方向上钨门中心与机架旋转平面架一致性校准。(11)射野束流数据：6MV的X线束,在等中心处射线被调制成宽40cm的扇形束。沿Y轴方向移动的钨门可定义射野的纵向宽度,一般调整为1cm、2.5cm和5cm三种射野宽度,且无均整器。输出剂量:使用静态或螺旋程序监测其输出剂量。百分深度剂量:设备验收测试建模的百分深度剂量与测量的百分深度剂量应保持在2%/1mm的范围内。射线能量的稳定性:通过在等效水膜体中测量TMR(组织最大比)曲线或者同时测量两个深度处的剂量率予以确定射野横向截面剂量分布:因TOMO系统无均整器,MV级射线横向截面剂量成锥形分布且剂量成向前分布。射野边缘的强度约下降至中心轴强度的50%；射野纵向截面剂量分布。(12)机架/治疗床稳定性及同步性测试：机架角度一致性。床速的均匀性进床/旋转同步性床位置稳定性床刚性:床下沉幅度小于5mm。4.质量保证和控制01可同时实现适形度和均匀度都高得多的剂量分布，即很容易实现治疗剂量根据靶区形状和内部肿瘤敏感性要求的不同进行“剂量雕刻”。同样的放疗剂量下，其放疗副作用发生率较常规的放疗要低很多。02大幅度超越传统调强治疗的范围局限。螺旋断层放疗治疗范围大小不限、肿瘤位置不限，且可同时照射多靶区，甚至可实现全身(60厘米的直径X160厘米长)调强治疗，而无须患者移动或重新调整体位（精确治疗小到0.6厘米左右的单个或多个颅内外的小肿瘤病灶）。传统加速器放疗的区域小于40厘米，调强放疗治疗的范围更小。03Tomo刀设备整合了一台螺旋CT，有进行影像引导放疗IGRT的先天能力。每次治疗前，可对病人进行极低剂量的CT扫描获得相当清晰且无金属伪影的治疗体位三维影像，用来校准摆位误差，从而可使照射剂量准确无误按照计划实施。05Tomo刀螺旋断层成像和治疗采用同一放射源—兆伏级射线，成像中心等同治疗中心。每天照射到病人体内的剂量及分布都可通过CT扫描图像准确地计算出来可让放疗医生对实际照射剂量和计划剂量进行定量分析，决定在整个放疗过程中初始计划是否要修改，完成放疗前的自适应放疗和剂量引导放疗DGRT。04Tomo刀也无常规加速器拥有的许多治疗附属件和复杂的人工参与工作。由于其完全的数字化和高度的集成性，质量验证（QA）等复杂的任务变得容易，操作也简便，治疗发生错误的几率大大降低。06Tomo刀6MV能量不会产生任何中子污染。辐射防护要求低，对比传统加速器也是一大优势。5.和常规加速器的对比TheEnd第四课立体定向伽马射线治疗系统1951年，LeKsell教授首先提出放射外科治疗的设想；1967年，研制成功第一台伽马刀；1994年，在中国深圳诞生了第一台旋转式伽马刀；2001年，全身伽马刀至今，政策支持，仍然高速发展；《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》：发展先进放射治疗设备全世界接受伽马刀治疗的病人已达100多万例，我国使用其治疗全身疾病约80万例，并获得较好效果，其不开刀、无痛苦，治疗简便，受到广泛好评，总的来说：伽玛刀是差距最小的一个领域。Eg：玛西普的伽玛刀已经走向了全球，出口美国等多个国家。1.基本情况：是融合计算机技术、立体定向技术和放射治疗技术于一体的治疗性设备。将钴-60发射的γ射线经过几何聚焦后集中于病灶；一次性、致死性的损毁靶点内的组织，并且剂量锐减，边缘如刀割一样，周围正常组织受量极小，形似手术达到的效果。2.治疗部位（1）体部：利用27个CO-60源产生的窄束伽玛射线几何聚焦，集中照射于体内的预选靶点进而摧毁的放疗方法；伽马刀更适合体积小，形状相对规则的情况。尤其是晚期患者的止痛效果，比加速器要好对于空腔脏器，比如胃肠道，没有放疗安全。图1：甲状腺淋巴瘤图2（治疗后2月）1固定式（静态）2旋转式采用旋转聚焦的原理，装载30个可旋转照射的钴-60放射源围绕靶区中心做锥面旋转聚焦运动；除了屏蔽门外，在内部准直器上还有一层屏蔽棒屏蔽。大大提高其安全性能；多个钴-60源安装在一个球形头盔内，放射线经过准直器后聚焦于颅内的。第一代产品：将179个钴-60放射源以不同角度排列呈半球形，经过准直器，使得窄条线束精确地从不同方向对靶点集中照射，在靶区形成3-5mm的焦点；第二代：179个改为201个，经过不同准直器，可获得射野处4mm、8mm、14mm、18mm的焦点。第三代：使用了CT定位的立体框架，配备电子计算机进行图像分析，使剂量计算、方案等免除了人工计算，更加精确、安全、可靠.只有一层屏蔽门，依靠四个不同孔径的头盔来调节射线的直径。处理过程必须不断更换，繁琐、耗时（2）头部01放射源：多个个钴源按一定经纬度，呈半截球形安装在准直器的源腔中；源体可以绕中轴360度旋转，使伽马射线向焦点聚集；02立体定向系统:目标是建立三维坐标系，确定器官的空间位置，由立体定位框架、ct框架、定位支架、治疗床等组。原因：确保聚集射线打入靶区；措施：或让靶区尽量不动——有创型（头钉）

或引导射线聚集区打到指定区域——准直系统；准直器：限制射线束方向及束径大小（1）固定准直器：机头内部，限定最大照射野（2）可调准直器，安装在头盔上，其有四种孔径型号可选择，其上的若干小孔，在治疗过程中，只允许治疗计划内的辐射通过；03043.机械结构（以固定为例）治疗计划系统：图像处理：通过DICOM标准接口输入带有坐标标记点的CT、MRI图像，重建相关的三维立体图像；计划设计：设计入射方向、选择准直器大小、剂量权重及焦点位置等、进行剂量计算和评估制定方案；治疗方案输出：治疗方案按照要求格式输出到立体定向γ射线治疗系统，已进行治疗和方案打印1体位固定23治疗实施临床特点计划设计无误，患者平躺在治疗床上，依照原确定的靶组织坐标，将患者的头部放入适当的准直器头盔内；治疗在很短的时间内完成，一般全部过程大约持续40-60分钟，当然这还得根据治疗计划的复杂程度和靶点数目而定；整个治疗中，医生可通过对讲机随时与患者保持联系；治疗床从γ-knife主体设备中退出结束治疗。定位头架的安装：测量固定架数据，用于复位磁共振或CT扫描；（1）主用于颅内<3cm的、规则的病变。（2）剂量分布集中，靶区周边剂量变化梯度大；靶区内及靶区附近的剂量分布不均匀；（3）靶周边的正常组织剂量很小；该剂量分布要求有好的靶区定位精度和摆位精度如采用单次大剂量γ射线照射，必须采用刚性的有创固定；4.治疗过程5.质量控制与保证1.焦点剂量率：

将专用模体安装在定位支架上,插入电离室,使其有效测量部位的几何中心与模体中心重合,

读取并计算焦点处相应于水中的吸收剂量率,不确定度<5%

应在装源和换源后或每月进行。2.照射野尺寸与标称值最大偏差：准直器直径小于6mm,照射野测量尺寸与标称尺寸的偏差小于1mm;准直器直径大于6mm小于10mm,照射野与标称尺寸的偏差小于1.5mm;准直器>=10mm小于20mm,照射野尺寸与标称尺寸的偏差应小于2mm;直径大于或等于20mm准直器,照射野与标称尺寸的偏差应小于25mm;4.机械中心与照射野中心的距离:

偏差应≤0.5mm。5.焦点计划剂量与实测剂量的相对偏关偏差:治疗计划计算的吸收剂量值与实测吸收剂量值误差应小于±5%;3.照射野半影宽度：准直器小于等于10mm的照射野,照射野剂量梯度半影应小于6mm;准直器大于10mm小于20mm照射野,剂量梯度半影应小于8mm;对于准直器大于等于20mm照射野剂量梯度半影应小于10mm。7.每年检测内容：各种操作控制开关的可靠性检测、报警检测和自动摆位系统的开机检测、泄漏污染检测6.每月检测内容参考定位点,等中心处剂量率输出稳定性机械等中心精度检测;治疗床变形检测;坐标轴精度检测等;每半年检测剂量计算误差,CT或MRI线性检测;定位框架坐标精度检测;定位图像质量检测等;6.与射波刀治疗系统相比（1）伽马刀的射线更分散：伽玛刀有201条射波刀有1200个射线方向；（2）射线优化：

伽玛刀固定用201条射线,射波刀由计算机自一千多条射线中选最适用的100--300条,

在射线粗细的选择上,伽玛刀只有4mm,8mm,14mm,18mm直径四种,射波刀5-60mm,有12种直径的射线可供选择。（3）射波不用金属头架,免除头架安装痛苦和带在头上数小时的不便；（4）关于治疗病灶：伽玛刀治疗头颅病灶有死角,靠头颅胃边、颅底等部位,射线照射不到，五官和颈部以下病灶无法治疗;射波刀可治疗全身各部位病灶（5）伽玛刀只能选3公分以下的病灶,给予一次大剂量治疗;射波刀可用1-5次照射各种的肿瘤,最大可达到15公分以上。（6）伽玛刀在照射靶区不同中心点时,无法侦测螺钉或靶区有无移动;射波刀在照射过程中频繁的用两部X光摄影,侦测靶区有无移动,亦有自动的移动判断和修正照射方向的功能。（7）射波刀最杰出的功能在克服肿瘤随呼吸而运动的系统Synchrony,可让病人在自然呼吸下接受4D动态的照射,作业：

1.Υ刀有两种类型，即

刀和

刀，共同特点是放射线经准直器后聚焦于某一点实施照射；

2.立体定向伽马射线治疗系统的准直器是限制

和

的装置，分成

和

。

3.近距离后装治疗机中，送丝组件的作用？

4.质子射线是低

射线，但是具有高LET射线的一些特点。

TheEnd首次使用：美国伯克利辐射实验室于1954年首次对患者使用质子治疗目前为止，接受质子刀放疗的患者数目全球超过了10万人。这一数目远远少于常规光子放疗；射线以波或粒子的形式穿过空间或物质并释放能量（医学上用于杀灭肿瘤）。比电子重的辐射统称为粒子，如质子和碳离子（也称重离子）目前，以质子放疗为代表的粒子放疗已经成功的应用于治疗癌症，是最先进的放疗方式，也被称为“质子刀”。临床治疗中，这些质子被加速到大约70%的光速，来轰击位于身体内部的肿瘤，使用人数重粒子及质子第五课质子和重粒子治疗设备01不同于光子，质子和重粒子束都是带电粒子；一定能量的质子或重离子射线穿过物质时，有确定的射程，且在射程末端出能量损失最大（Bragg峰）Bragg使其在放疗物理剂量分布方面优于光子。1.质子和重粒子射线特性集中损失于射程末端的特性，调节能量，使其射程末端落在指定肿瘤部位；在肿瘤前方的正常组织,受到的损伤较小,至于肿瘤后方的正常组织,因为质子和重粒子能量损失集中在肿瘤部位而不受影响；02光子放疗射线进出人体的剂量分布：肿瘤前后都有射线能力沉积。质子放疗射线进出人体的剂量分布：肿瘤后方没有剂量沉积。01线性能量传递（LET）：粒子在物质中单位距离上的能量损失；反应作用于物质上能量；（1）高LET射线：以直接作用为主，直接作用于组织和细胞中的生物大分子，使之发生损伤。其次，具有Bragg峰，高LET放射源有快中子、质子等；（2）低LET射线：以间接作用为主，机体处于含水很高的环境，射线与生物组织内水分子作用产生自由基，自由基再与生物大分子作用使其损伤；X射线、伽玛射线。（光子辐射）2.特性参数反映相对生物学效应（RBE）为比较不同种类的电离辐射引起的生物学效应，即反应所需的辐射剂量；对细胞以相同剂量，不同类型的辐射，产生的生物学效应有明显差别；某一特定射线（通常使用X或Co的γ射线）引起某种生物学效应需要的吸收剂量与研究的电离辐射引起相同的生物学效应所需吸收剂量的比值(倍数)；重粒子束（碳离子）是高LET射线，具有较高的BRE02在LET＜10时，LET增加，RBE缓慢增加，但当LET超过10，迅速上升；当继续增大时，RBE下降；更多的射线能量并不能用于引起生物学效应，反而会引起能量浪费；3.质子加速器结构（1）加速器:作用：能量选择，负责把质子加速到光速的70%，产生质子束，根据肿瘤的深度，选择不同能量，可治疗深达30cm的肿瘤；回旋加速器：目前医用质子加速器的主要形态，操作方便，但需要额外配置能量选择系统，能量选择范围是70MeV-230MeV，占地小，稳定性好；同步加速器：能量最大位300MeV，可调节，不配置能量选择系统，操作复杂，占地面积大；直线加速器：束流较强，但体积较大，价格较昂贵；同步加速器，周长达百余米回旋加速器，周长10余米到数十米不等。在加速器与治疗头之间有一个能量选择系统，由降能器与离子光学用的各种磁铁与测量元件所组成。

当质子通过石墨层时，石墨厚度大则降低的能量越大，故用不同的厚度就可以得到不同的降能。

当加速器引出的230MeV固定能量的质子进入能量选择系统，通过调节降能器的不同厚度，就可以在输出端得到从70MeV到230MeV连续可调的不同能量的质子流。

（2）机架:目的：质子射线束从不同的方向射入人体，打到肿瘤分类：旋转机架：已经成为常规的质子设备的标准配置，但并非所有的质子中心都配备旋转机架的。旋转机架高达10余米，重量可达数百吨。设备造价非常昂贵，对旋转精度等技术要求较高，旋转后偏差不能超过1-2mm。旋转机架可选择不同的、最适合肿瘤照射的方向，也能更好的避开不需要照射的器官。给肿瘤最优的杀伤，最大限度的保护正常组织。固定机架：固定束照射，一般仅有90度，0和45度等一到两个方向出束。限制了质子刀放疗优势的发挥。（3）.能量选择系统（4）.束流运输系统:任务：将加速器产生的质子束，送到患者治疗部位附近。结构：沿着束流运输管道安放着四极磁铁、偏转磁铁、导向磁铁、束流测量设备和真空设备。四极磁铁（聚焦磁铁）：对质子束进行聚焦。偏转磁铁：改变束流的方向。导向磁铁：纠正质子束在系统安装时产生的偏离。（5）治疗室:质子治疗装置通常配置多个治疗室，各个治疗室在照射时间上相互错开。治疗室分为固定束治疗室和转动束治疗室，转动束治疗室中配有旋转机架，以便质子束从不同方向对靶区进行照射。从加速器引出的质子束先进入主束线，然后根据需要转入不同的支束线进入治疗室。主束线和支束线的交界处配置偏转磁铁改变束流方向。（6）治疗头和定位准直系统:为将加速器引出的束流扩展成较大且均匀的质子流，覆盖所有肿瘤横向面积，需要有一个束流配送系统。为了将质子流形成一个扩展布拉格峰，能照射到肿瘤的整个纵向深度，需要有一个束流能量调制器。所有这类专用功能的部件，共十多种都装在治疗头内。例如：转动调制器：用于质子束的射程调制。二进制调能器：用于射程细调。射程补偿器：确保扩展Bragg峰后沿恰好落在靶区后方边界上