医用辐射防护-放射治疗

1、医用辐射防护,（放射治疗）,一、放射治疗设备,1.外照射设备 （1）医用直线加速器 常规治疗机 三维适形及旋转聚焦定点放射治疗系统（即X刀） 调强适形治疗系统（IMRT） 图像引导放射治疗系统（IGRT） （2）基于60Co的外照射设备 钴-60远距离治疗机 伽玛刀（静态伽玛刀和动态伽玛刀） 2.内照射设备 后装治疗机 3.放射治疗辅助设备,1.医用直线加速器,(1)直线加速器的结构 辐射源（电子枪、加速管、束流控制系统） 均整器 电离室(双路) 准直系统(一级准直器、二级准直器Jaw、三级准直器(挡块、MLC、限光筒、适形挡块) 模拟光源及测距灯 定位激光灯 机架及治疗床 控制台 安全联锁系

2、统 报警系统和监视系统,（医用直线加速结构图）,.直线加速器的常规放射治疗,特点： a.必须用模拟定位机进行定位； b.照射面积大，损伤范围大； c.剂量计算不精确，没有组织 密度及斜面修正。 d.采用射野修正挡块修正射野 的形状。,.直线加速器的旋转聚焦放射治疗（X刀）,特点： a.专用定位系统，CT定位； b.小的圆形野定点照射； c.准直器系列； d.剂量计算精确； e.空间剂量分布呈球形或椭圆形， 适合于圆形或椭圆形肿瘤； f.射束扫过的面积大。,.直线加速器的适形放射治疗（X刀）,特点： a.专用定位系统，CT定位； b.不规则野照射（适形治疗）； c.适形准直器制作（烦琐）； d.

3、剂量计算精确； e.空间剂量分布与肿瘤的 外轮廓适形； f.肿瘤邻近敏感器官时很难 保护敏感组织。,.直线加速器的调强适形放射治疗（IMRT）,特点： a.专用定位系统，CT定位； b.不规则野照射（适形治疗）； c.MLC（动态和静态适形， 全自动）； d.剂量计算精确； e.空间剂量分布与肿瘤的 外轮廓适形； f.可以很好地保护肿瘤邻近敏感器官。,.直线加速器的图像引导放射治疗（IGRT）,特点： a.专用定位系统，CT定位； b.不规则野照射（适形治疗）； c.MLC（动态和静态适形， 全自动）； d.剂量计算精确； e.空间剂量分布与肿瘤的 外轮廓适形； f.可以很好地保护肿瘤邻近敏感

4、器官。 e.动态监视肿瘤的位置变化。,.直线加速器的图像引导放射治疗（IGRT）,德国BrainLab的Exactrac x-ray IGRT系统,美国Accuray的CyberKnife的Xsight系统,Stereoscopic KV（SKV，双束正交KV成像）。一个目标的两幅互为正交的图像可聚合计算出该目标的三维坐标（在后装放疗中经常遇到）。利用SKV的坐标变换能力，SKV很自然地被用于动态放疗的IGRT应用中！可以实时跟踪靶区的运动！,日本三菱公司开发的RTTT (Real Time Tumor Targeting)系统,美国MGH（麻省总院）的IRIS系统 (Integrated R

5、eal-time Imaging System),.直线加速器的图像引导放射治疗（IGRT）,.直线加速器的图像引导放射治疗（IGRT）,日本“O-ring”系统,类似Tomotherapy系统,.直线加速器的图像引导放射治疗（IGRT）,日本“O-ring”系统,.直线加速器的图像引导放射治疗（IGRT）,“万向节”式束流指向系统,O-Ring系统治疗头,日本O-Ring系统的主要特点是： 1.使用C波段（5.7GHz）加速器。加速管长度35厘米； 2.整个治疗头（包括加速管、真空泵、运动伺服系统、MLC等）的重量仅约 600公斤； 3.可X/Y偏转的“万向节”式束流指向结构，指向范围：40

6、cm X 40cm； 4.射线主要指标：单能6MV X线，最大剂量率500 cGy/min，射野尺寸 14cmX14cm，SAD=100cm； 5.MLC主要指标：单聚焦式，30对（60片），叶片宽度5mm等中心，最大 野15cmX15cm； 6.O型的机架可绕垂直于地面的中心Z轴旋转角度+/-60，替代了治疗床的公 转，可进行非共平面照射。注意，其治疗床是不能公转的，换成了机架的 旋转； 7.治疗床面可进行三维运动补偿校正； 8.从结构上分析，O-ring可以集成目前几乎所有的放疗方式，Steroscopic-KV（互为正交的KV成像）、EPID、CBCT、MVCT、动态跟踪Tomother

7、apy、 IMAT、Topotherapy等。,(2)加速器治疗中的辐射源项 A.加速器X射线辐射特性 人工放射线(治疗状态非治疗状态) 原子核外产生的韧致辐射 没有半衰期 不存在自发衰变的问题 遵守反平方定律且按指数衰减 B.源项 原射线 泄漏透射辐射(机头、挡块、准直器和MLC) 散射辐射(来自地面、床、墙壁和患者体表面) 中子(大于10MV) 感生放射性(核-应反应),(3)加速器辐射安全防护要求 A.加速器的辐射安全设计、电气安全、机械安全，和测试检验等都 应当符合GB9706.5的基本要求。 B.为防止对患者超剂量照射的防护要求 控制台显示器应当能够显示出辐射类型、标称能量、照射时间

8、、 吸收剂量、吸收剂量率、治疗方式、楔形过滤器的类型与规格等 参数的预先值。 照射的启动应当与控制台显示器显示的照射参数预选值联锁；在 选择照射参数之前，不能启动对患者的照射。 配置两套独立的辐射剂量测量系统，每套剂量测量系统能单独终 止照射；当其中的某一套剂量测量系统发生故障时不影响另一套 的正常功能。 两套剂量测量系统正常运行时显示出的剂量数据，在因故中断照 射或者终止照射以后应当保持不变；因电气元件失效或电源失去 而酿成的中断照射时，剂量数据显示器上的数据至少能保持20min 以上；剂量数据显示器在中断照射或终止照射一段时间后能回到零 位，再次照射时才能启动。 当吸收剂量达到预选值时，两

9、套剂量测量系统能终止继续照射。,在两套剂量测量系统中，一套测量初级剂量而另一套测量次级剂量。当吸 收剂量达到预选值时，初级剂量测量系统必须能终止继续照射；而次级剂 量测量系统必须能在超过吸收剂量预选值15%以内或不超过等效于治疗距 离上0.4Gy的吸收剂量情况下终止继续照射。 应当配置这样的剂量率与终止继续照射的联锁装置，即当照射剂量率大于 规定剂量率数值的2倍时，在任何情况下能自动终止继续照射。 照射时间计时器应当按独立性原则配置，与加速器运行系统联锁，当达到 预选的照射时间时能终止照射继续进行；当因故中断照射或终止照射后， 计时器数据应当延续保持一段时间后时针复位到零位。 应当为非直束式加

10、速器提供剂量分布测量系统，当吸收剂量的分布相对偏 差大于10%时能自动终止照射。 应当经常检查所有的安全联锁系统的功能，确保它们的独立性，和能可靠 的终止继续照射的功能。 11计算机控制系统的软件必须加密；控制系统出现故障时立即终止照射；控 制台和治疗室内都应当设置紧急停机按钮。,2.基于60Co源的放射治疗机,(1) 60Co远距离治疗机的结构 一颗密封的60Co源 源容器 防护机头 准直系统(一级、二级、 三级)和消半影器 模拟灯及测距灯 强回源装置 机架 治疗床 定时器及运动控制系统 安全联锁装置及监视系统 。,钴-60远距离治疗的特点,特点： a. 钴-60源的自发衰变； b. 钴-6

11、0源的半衰期、输出剂量 率； c.优点：穿透力强、保护皮肤、旁向散射小、骨和软组织有相同的吸收剂量(这些优点加速器同样具 备)，经济、可靠、结构简单、维修方便等特点。 d.缺点：半影大(几何半影、穿射半影、散射半影)、半衰期短及防护等问题。,钴-60远距离治疗的半影,穿透半影,几何半影,散射半影,几何半影的计算：,60Co治疗机的辐射源项 A.源项特点： 是由反应堆生产的放射性核素： a.自发衰变 b.半衰期 c.指数衰变 与物质相互作用以康普顿效应为主(康普顿散射) 源具有一定的体积(半影) 输出剂量率按指数衰减(定期换源) 废源回收 B.源项 原射线； 泄漏及透射辐射(非治疗状态和治疗状态

12、都有， 来自机头、挡块、准直器等)； 散射辐射(来自机头、地面、床、墙壁及病人)； 污染。,(2) 刀的结构 密封的钴源(数量不等) 源体 准直体 屏蔽体(门) 治疗床 定位系统 (头、体定位系统) 安全联锁系统 剂量监测系统 监视系统 控制系统 治疗计划系统(TPS),（准直体）,刀的辐射源项 原射线； 泄漏及透射辐射(非治疗状态和治疗状态都有，来自机头、准直器等)； 散射辐射(来自机头、地面、床、墙壁及病人)； 治疗开始行程和治疗结束行程的额外照射 半影。,体部伽玛刀,刀的防护措施（GBZ 168-2005）,刀的防护措施（GBZ 168-2005）,刀的防护措施（GBZ 168-2005

13、）,3.后装治疗机,(1)组成 密封放射源； 源容器； 送源装置； 施源器； 控制系统； 安全联锁装置 监测系统 监视系统 防护门,后装机常用源 192Ir 铱-192：半衰期=72天 E=0.37MeV 60Co 钴-60：半衰期=5.24年 E=1.25MeV 137Cs 铯-137 半衰期= 30.2年 E=0.66Mev 252Cf 钘-252: 半衰期=2.65年 E= 2.13MeV,后装机的源项 初始辐射及杂散辐射 裸源 未经准直，各向同性 治疗开始行程和治疗结束行程的额外照射,4.放射治疗辅助设备 模拟定位机 CT-SIM,二、概念及术语,1.SSD 源皮距。 2.SAD 源轴距。,源,源,d(瘤皮距),皮肤,皮肤,d(瘤皮距),SSD,SAD,3.PDD （能量、面积、深度） 百分深度剂量。 4.TMR （能量、面积、深度） 组织最大比。,源,SAD,源,SSD,建成区或建成深度,电离室,PDD测量,TMR测量,5.半影 6.MU 加速器监测单位，即 跳数，1MU = 1cGy。