1、常用放射治療設備課件 常用放射治療設備常用放射治療設備學習目的學習目的掌握現(xiàn)代放射治療技術實施過程中常用設掌握現(xiàn)代放射治療技術實施過程中常用設備的根本結(jié)構(gòu)備的根本結(jié)構(gòu)熟悉現(xiàn)代放射治療技術實施過程中常用設熟悉現(xiàn)代放射治療技術實施過程中常用設備的特點和原理、功能備的特點和原理、功能遠距離60鈷治療機遠距離60鈷治療機我國現(xiàn)有400多臺應用臨床,在腫瘤放射我國現(xiàn)有400多臺應用臨床,在腫瘤放射治療過程中發(fā)揮重要作用。治療過程中發(fā)揮重要作用。6060鈷射線的特點鈷射線的特點穿透力強,百分深度量高,布野方便 穿透力強,百分深度量高,布野方便 保護皮膚? 保護皮膚 康普頓效應為主,骨和軟組織吸收相似康普頓

2、效應為主,骨和軟組織吸收相似 旁向散射小 旁向散射小 等劑量曲線較為平坦 等劑量曲線較為平坦 6060鈷射線的特點鈷射線的特點半衰期5.24年平均每月衰減1%;半衰期5.24年平均每月衰減1%;? 通常由柱狀源集合在圓筒形的圓套內(nèi)。通常由柱狀源集合在圓筒形的圓套內(nèi)。6060鈷治療機的一般結(jié)構(gòu)鈷治療機的一般結(jié)構(gòu)? 密封的鈷放射源密封的鈷放射源? 源容器及防護機頭源容器及防護機頭? 具有開關功能遮線器具有開關功能遮線器? 定向限束功能的準直器定向限束功能的準直器? 治療機架治療機架? 治療床治療床? 計時器及運動控制系統(tǒng)計時器及運動控制系統(tǒng)輻射平安及連鎖系統(tǒng)輻射平安及連鎖系統(tǒng)6060一. 鈷的防護

3、一. 鈷的防護當鈷源處于關閉位置時,距鈷源各方向1米當鈷源處于關閉位置時,距鈷源各方向1米處的平均照射劑量均應小于2mR/h,在此距處的平均照射劑量均應小于2mR/h,在此距離不應有>10mR/h區(qū)域。離不應有>10mR/h區(qū)域。要到達此要求,對千居里級鈷治療機,需要到達此要求,對千居里級鈷治療機,需66要有10 的衰減系數(shù)或近20個半價層HVL,要有10 的衰減系數(shù)或近20個半價層HVL,一般用鉛,也可用鎢或鈾的合金,鉛的一般用鉛,也可用鎢或鈾的合金,鉛的HVL為1.27cm,那么20個HVL需用鉛厚度為:××半價層半價層 Half Value layer,H

4、VL:是指置半價層 Half Value layer,HVL:是指置于X射線束通過的路徑上,使其照射量減于X射線束通過的路徑上,使其照射量減少一半所需某種物質(zhì)的厚度。少一半所需某種物質(zhì)的厚度。 二、60 二、60鈷遮線器鈷遮線器截斷60鈷射線;截斷60鈷射線;? 開位時,射線射出治療;開位時,射線射出治療;關閉時,射線束截斷;關閉時,射線束截斷;6060三. 鈷準直系統(tǒng)三. 鈷準直系統(tǒng)目的限定照射野的大小適應治療的需要目的限定照射野的大小適應治療的需要? 鈷源在開放位時,限光筒的厚度應使漏射鈷源在開放位時,限光筒的厚度應使漏射量不超過有用射線劑量的5%。按這要求,量不超過有用射線劑量的5%。按

5、這要求,限光筒或遮線擋塊厚度應達4.5HVL,用鉛限光筒或遮線擋塊厚度應達4.5HVL,用鉛××60鈷準直系統(tǒng)鈷準直系統(tǒng)一級準直器一級準直器? 二級準直器 切換式和可調(diào)式二級準直器 切換式和可調(diào)式可調(diào)式方便,采用復式結(jié)構(gòu)可調(diào)式方便,采用復式結(jié)構(gòu)60鈷治療機的半影60鈷治療機的半影定義:照射野邊緣劑量隨離開中心軸距離定義:照射野邊緣劑量隨離開中心軸距離增加而發(fā)生急劇變化的范圍。一般用增加而發(fā)生急劇變化的范圍。一般用P 或P 表示。P 或P 表示。90%10% 80%20%90%10% 80%20%60鈷治療機的半影60鈷治療機的半影外照射治療機所謂的半影區(qū)是指在按國際外照射治

6、療機所謂的半影區(qū)是指在按國際標準范圍內(nèi)的射野均勻度以外,由于各種標準范圍內(nèi)的射野均勻度以外,由于各種原因造成的低劑量區(qū)。原因造成的低劑量區(qū)。60鈷治療機的半影60鈷治療機的半影幾何半影幾何半影? 穿射半影穿射半影散射半影散射半影幾何半影幾何半影6060由于 Co放射源具有一定的尺寸,射線被準由于 Co放射源具有一定的尺寸,射線被準直器限束后,照射野邊緣諸點受到劑量不直器限束后,照射野邊緣諸點受到劑量不均等的照射,造成劑量由高到低漸變分布。均等的照射,造成劑量由高到低漸變分布。穿射半影穿射半影由于限光筒按HVL的要求設計,即使符合由于限光筒按HVL的要求設計,即使符合防護要求,也總有一定射線穿過

7、限光系統(tǒng),防護要求,也總有一定射線穿過限光系統(tǒng),假設限光筒端面與邊緣線束不平行時,將有假設限光筒端面與邊緣線束不平行時,將有更多射線穿過限光筒,形成穿射半影。 更多射線穿過限光筒,形成穿射半影。 散射半影散射半影組織中散射線造成照射野邊緣劑量漸變分組織中散射線造成照射野邊緣劑量漸變分布,這種散射線隨能量增高而減少,但始布,這種散射線隨能量增高而減少,但始終存在。終存在。幾何半影計算幾何半影計算設ds源直徑, C源限距,F源皮距,設ds源直徑, C源限距,F源皮距,L限皮距, PG幾何半影,d組織L限皮距, PG幾何半影,d組織深度, PGd深度處的幾何半影深度, PGd深度處的幾何半影按相似三

8、角形原理: ds/ PG C/F-C按相似三角形原理: ds/ PG C/F-CPG ds?F-C/C ds?L/ C 皮膚表PG ds?F-C/C ds?L/ C 皮膚表面半影面半影 d深度處的幾何半影: PG ds?F- d深度處的幾何半影: PG ds?F-C+d/C ds?L+d/CC+d/C ds?L+d/C例題例題例: 設國產(chǎn)鈷機源皮距F70cm,源限距例: 設國產(chǎn)鈷機源皮距F70cm,源限距C45cm,源直徑d2.6cm求:幾何半影有多寬?假設用消半影裝置,向求:幾何半影有多寬?假設用消半影裝置,向下拉10cm,此時半影區(qū)為多少?2.6?70-45+10/45+100.71cm?

9、 對于給定的組織深度,半影隨照射野的增對于給定的組織深度,半影隨照射野的增大而增加大而增加放射源距準直器端面的距離越長,半影越放射源距準直器端面的距離越長,半影越小。小。鈷源的更換鈷源的更換放射活度減少,治療時間加長,效能下降放射活度減少,治療時間加長,效能下降? 換源后需重新測量物理參數(shù),如輸出劑量、換源后需重新測量物理參數(shù),如輸出劑量、射野平坦度、對稱度、半影測定及機器本射野平坦度、對稱度、半影測定及機器本身防護身防護60鈷治療機的種類60鈷治療機的種類直立式運動范圍135cm直立式運動范圍135cm旋轉(zhuǎn)式機頭不能升降,只能360度旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)式機頭不能升降,只能360度旋轉(zhuǎn),源到等中心的距

10、離為80cm或100cm。 源到等中心的距離為80cm或100cm。 醫(yī)用直線加速器醫(yī)用直線加速器前面介紹的60Co治療機雖然開創(chuàng)了高能射前面介紹的60Co治療機雖然開創(chuàng)了高能射線時代,使腫瘤治療效果得到了大幅度提線時代,使腫瘤治療效果得到了大幅度提高,但也有其固有缺點,如半影區(qū)大、劑高,但也有其固有缺點,如半影區(qū)大、劑量曲線不能調(diào)節(jié)、深度量仍不夠理想等,量曲線不能調(diào)節(jié)、深度量仍不夠理想等,千伏級X線雖然能量較低,但也有深度量可千伏級X線雖然能量較低,但也有深度量可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點。將兩者的優(yōu)點結(jié)合起來深以調(diào)節(jié)的優(yōu)點。將兩者的優(yōu)點結(jié)合起來深度量高和可調(diào)節(jié),可用醫(yī)用加速器進行治度量高和可調(diào)節(jié),可用醫(yī)

11、用加速器進行治療。 療。 醫(yī)用直線加速器醫(yī)用直線加速器按加速粒子的種類分類按加速粒子的種類分類? 加速電子加速電子加速離子加速離子加速任何一種帶電粒子加速任何一種帶電粒子按加速器粒子的軌道分類按加速器粒子的軌道分類有直線形有直線形? 圓形圓形螺旋線形螺旋線形按加速器的電磁場的特點分類按加速器的電磁場的特點分類1靜電場加速的高壓加速器,其中有靜電加1靜電場加速的高壓加速器,其中有靜電加速器等。速器等。2高渦旋電場的感應加速器,其中有電子感2高渦旋電場的感應加速器,其中有電子感應加速器。應加速器。3高頻電場加速的盤旋加速器,包括盤旋加3高頻電場加速的盤旋加速器,包括盤旋加速器、微波加速器、穩(wěn)相加速

12、器、電子同速器、微波加速器、穩(wěn)相加速器、電子同步相加速器、同步穩(wěn)相加速器等。步相加速器、同步穩(wěn)相加速器等。4微波電場加速的有直線加速器,其中主要4微波電場加速的有直線加速器,其中主要有電子直線加速器和質(zhì)子直線加速器。有電子直線加速器和質(zhì)子直線加速器。常用醫(yī)用直線加速器常用醫(yī)用直線加速器電子感應加速器 高能X線的輸出量和照射電子感應加速器 高能X線的輸出量和照射野都小 野都小 電子直線加速器 當今臨床使用的主要加速電子直線加速器 當今臨床使用的主要加速器類型 器類型 電子盤旋加速器 電子盤旋加速器 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器由加速系統(tǒng),輻射系醫(yī)用電子直線加速器

13、由加速系統(tǒng),輻射系統(tǒng),劑量檢測系統(tǒng),機架及治療床運動系統(tǒng),劑量檢測系統(tǒng),機架及治療床運動系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng),溫控及充氣系統(tǒng),真統(tǒng),電氣控制系統(tǒng),溫控及充氣系統(tǒng),真空系統(tǒng),侍服系統(tǒng)聚焦線圈、對中線圈,空系統(tǒng),侍服系統(tǒng)聚焦線圈、對中線圈,偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)室、偏轉(zhuǎn)磁鐵組成。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)室、偏轉(zhuǎn)磁鐵組成。醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)微波源是磁控管或速調(diào)管,可以提供10cm微波源是磁控管或速調(diào)管,可以提供10cm波段的電磁波(頻率為2998MHz或2856MHz)波段的電磁波(頻率為2998MHz或2856MHz)電子槍發(fā)射可供加速的電子;真空系統(tǒng)由電子槍發(fā)射可供加速的電子;真空系統(tǒng)由鈦泵和

14、真空器件構(gòu)成,作用是保持加速管鈦泵和真空器件構(gòu)成,作用是保持加速管內(nèi)部和電子槍等部位的高度真空狀態(tài),以內(nèi)部和電子槍等部位的高度真空狀態(tài),以防止燒壞燈絲、腔內(nèi)打火和能量損失等; 防止燒壞燈絲、腔內(nèi)打火和能量損失等; 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)束流輸出系統(tǒng)主要在機頭局部,包括束流束流輸出系統(tǒng)主要在機頭局部,包括束流的偏轉(zhuǎn)、靶窗轉(zhuǎn)換、束流均整、束流準直、的偏轉(zhuǎn)、靶窗轉(zhuǎn)換、束流均整、束流準直、計量檢測等功能;水冷系統(tǒng)的作用是對加計量檢測等功能;水冷系統(tǒng)的作用是對加速管、微波源(磁控管或速調(diào)管)和偏轉(zhuǎn)速管、微波源(磁控管或速調(diào)管)和偏轉(zhuǎn)磁鐵等產(chǎn)生熱能的部件進行冷卻,以保持磁鐵等產(chǎn)生熱能

15、的部件進行冷卻,以保持設備穩(wěn)定運行; 設備穩(wěn)定運行; 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)治療床系統(tǒng)那么是對病人進行放射治療時的治療床系統(tǒng)那么是對病人進行放射治療時的床體結(jié)構(gòu),可以進行X、Y、Z三個方向的床體結(jié)構(gòu),可以進行X、Y、Z三個方向的直線運動和治療床系統(tǒng)等中心的旋轉(zhuǎn)運動,直線運動和治療床系統(tǒng)等中心的旋轉(zhuǎn)運動,以滿足不同部位的治療需求; 以滿足不同部位的治療需求; 醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)自動控制系統(tǒng)包括能量控制和故障檢測兩自動控制系統(tǒng)包括能量控制和故障檢測兩大功能,在正常情況下,操作人員通過計大功能,在正常情況下,操作人員通過計算機對各大系統(tǒng)進行工作控制,發(fā)

16、生各類算機對各大系統(tǒng)進行工作控制,發(fā)生各類故障時,計算時機自動進行檢測報警,并故障時,計算時機自動進行檢測報警,并禁止治療,以保證絕對平安。 禁止治療,以保證絕對平安。 醫(yī)用電子加速器的根本工作原理 醫(yī)用電子加速器的根本工作原理在電子直線加速器的加速管內(nèi)部,“諧振腔在電子直線加速器的加速管內(nèi)部,“諧振腔在微波的鼓勵下產(chǎn)生沿軸線向前移動的高在微波的鼓勵下產(chǎn)生沿軸線向前移動的高壓電場,電子被持續(xù)加速而獲得能量。電壓電場,電子被持續(xù)加速而獲得能量。電場強度越高,加速距離越長,電子獲得的場強度越高,加速距離越長,電子獲得的能量就越高,這些獲得高能量的電子,直能量就越高,這些獲得高能量的電子,直接引出就

17、是電子射線,打靶以后就可以輸接引出就是電子射線,打靶以后就可以輸出X線。 出X線。 電子加速過程電子加速過程電子注入加速管電子注入加速管? 持續(xù)加速持續(xù)加速電子接近光速,從微波獲取能量電子接近光速,從微波獲取能量質(zhì)量和速度關系質(zhì)量和速度關系-1/2-1/2 m/m 1- m/m 1- 0 20 2 E e Vm-m0 C E e Vm-m0 C 2KK加速管結(jié)構(gòu)加速管結(jié)構(gòu)加速管 由電子槍、加速結(jié)構(gòu)、引出系統(tǒng)、加速管 由電子槍、加速結(jié)構(gòu)、引出系統(tǒng)、離子泵組成。電子槍產(chǎn)生供加速的電子,離子泵組成。電子槍產(chǎn)生供加速的電子,其陰極被加熱后產(chǎn)生熱發(fā)射電子,在陰極其陰極被加熱后產(chǎn)生熱發(fā)射電子,在陰極和陽極

18、間的高壓電場作用下,以一定的初和陽極間的高壓電場作用下,以一定的初始能量從陽極中心孔道穿出注入加速結(jié)構(gòu)。始能量從陽極中心孔道穿出注入加速結(jié)構(gòu)。加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)是醫(yī)用電子直線加速器的核心,加速系統(tǒng)是醫(yī)用電子直線加速器的核心,由加速管、微波傳輸系統(tǒng)、微波功率源、由加速管、微波傳輸系統(tǒng)、微波功率源、高壓脈沖調(diào)制器等組成。按加速方式的不高壓脈沖調(diào)制器等組成。按加速方式的不同又可分為行波和駐波兩種加速系統(tǒng)。同又可分為行波和駐波兩種加速系統(tǒng)。aa 行 行波 波加 加速 速系 系統(tǒng) 統(tǒng) bb 駐 駐波 波加 加速 速系 系統(tǒng) 統(tǒng)A-加速結(jié)構(gòu) B-引出系統(tǒng) C-環(huán)流器D-耦合波導A-加速結(jié)構(gòu) B-引出系統(tǒng) C-環(huán)流器D-耦合波導EE-聚 聚焦 焦及 及導 導向 向線 線圈 圈 GG-電 電子 子槍 槍 II-隔 隔離 離器 器LL-吸 吸收 收負 負載 載M-高壓脈沖調(diào)制器 P-離子泵 S-微波功率源 T-脈沖變壓器M-高壓脈沖調(diào)制器 P-離子泵 S-微波功率源 T-脈沖變壓器WW-波 波導 導窗 窗圖8.3 醫(yī)用電子直線加速器加速系統(tǒng)圖8.3 醫(yī)用電子直線加速器加速系統(tǒng)行波加速管的根本原理行波加速管的根本原理? 微波以行波形式加速電子的加速管稱為行微波以行波形式加速電子的加速管稱為行波加速管,微波以駐波形式加速電子的加波加速管,微波