第二篇第二章放射治療相關設備的主要放射防護與安全性能要求演示文稿當前第1頁\共有157頁\編于星期三\10點優(yōu)選第二篇第二章放射治療相關設備的主要放射防護與安全性能要求當前第2頁\共有157頁\編于星期三\10點

第一節(jié)放射治療的物理基礎當前第3頁\共有157頁\編于星期三\10點X射線γ射線的特點不同的物質對X射線和γ射線具有不同的穿透能力，通常是物質的原子序數越高，X射線或γ射線的穿透能力越弱根據這一特點，選用穿透能力弱的材料對X射線和γ射線進行控制與防護，鉛被廣泛應用。當前第4頁\共有157頁\編于星期三\10點X射線γ射線的特點“電離輻射”是X射線和γ射線的另一個重要特點。能量越高，輻射深度越深，“電離”性能越強。醫(yī)用直線加速器、鈷-60治療機、近距離后裝治療機等現代腫瘤放射治療設備就是按照X射線和γ射線的這一特性而設計生產并逐漸發(fā)展起來的。當前第5頁\共有157頁\編于星期三\10點粒子輻射粒子輻射包括帶電粒子輻射和中性粒子輻射(電子、質子、中子等)帶電粒子

帶正電的粒子---正電粒子

帶負電的粒子---負電粒子粒子輻射按質量

輕粒子

重粒子電子和質子是帶電粒子

電子是負電粒子

質子是正電粒子中子是中性粒子

當前第6頁\共有157頁\編于星期三\10點粒子輻射粒子的質量電子---輕粒子質子中子---較重的離子碳、氧、氮等粒子---重粒子一個質子=一個電子的電荷量=1.60Xl0-19C(庫侖)；一個質子的質量1.67X10-27kg=1836倍個電子質量兩者的質量差別巨大

碳離子等重離子的質量更大當前第7頁\共有157頁\編于星期三\10點粒子輻射不同的粒子輻射不同的射線裝置或射線設備來產生不同的設備所輸出的粒子輻射具有各不相同的放射特性利用各具特色的放射特性，輸出各種粒子束的放射治療設備，以滿足臨床放療的不同需求。當前第8頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第9頁\共有157頁\編于星期三\10點直接致電離輻射具有比較明顯的“射程”即電子線、質子束和重離子束這三條曲線都有比較明顯的終點，這是帶電粒子輻射的共同特點。電子的射程很淺，只適合于皮膚和較淺部位病變的治療當前第10頁\共有157頁\編于星期三\10點直接致電離輻射質子和重離子的射程比較遠

最大優(yōu)勢：“布拉格峰”：達到最大射程以后的射線劑量迅速降低到零點的曲線有效保護后面的正常組織，比較適合于重要器官周圍病變的治療。重粒子的“布拉格峰”比質子的“布拉格峰”更加尖銳，對某些特定的病變而言具有更大的優(yōu)越性，設備更加笨重和復雜，故目前很少應用。質子加速器和重粒子加速器設備的造價太昂貴等原因，目前還難以廣泛推廣應用。當前第11頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第12頁\共有157頁\編于星期三\10點間接致電離輻射射線沒有“射程”

kV級K射線、γ射線、高能X射線、中子束這四條曲線幾乎沒有終點，這是間接致電離輻射—包括光子和中性粒子(中子)的共同特點，但它們的最大劑量點的深度隨能量的增加而加深，為了表示這種射線的特點，通常將從表面到最大劑量點的區(qū)域稱之為“建成區(qū)”。通過選擇合適的能量即根據病灶深度選擇合適的“建成區(qū)”，并采取合理布野照射技術，這類射線可以適合于多數病灶的放射治療。高能X射線和中子束的劑量特性曲線比較接近，似乎兩者沒有什么區(qū)別，而實際上，從放射生物學的角度分析，兩者還是有較大差別的。另外，因中子設備更加復雜昂貴，故目前很少應用。當前第13頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第14頁\共有157頁\編于星期三\10點

第二節(jié)放射治療設備當前第15頁\共有157頁\編于星期三\10點常用放射治療設備

放射治療設備的照射方式：外照射內照射外照射（遠距離照射）是將放射源置于體外一定距離進行照射，放射線需經皮膚和正常組織才能到達腫瘤或病變組織。根據不同病灶，只要選擇合適的射線類型和能量，精心設計治療計劃和治療方案，就可以達到預計的治療效果。內照射（近距離照射）是采用某種方式將放射源置于人體的自然腔道或組織間進行近距離直接照射，由于內照射距離近，一般選用低能量放射源，只要選擇合適的適應證，也可以達到比較理想的治療效果。內照射治療既可以單獨實施，也可以與外照射配合實施，具體采用哪種照射方式，要根據不同的病灶由放療醫(yī)師來確定具體的治療實施方案。當前第16頁\共有157頁\編于星期三\10點外照射內照射

當前第17頁\共有157頁\編于星期三\10點常用的放射治療設備kV級X射線治療機鈷-60治療機醫(yī)用電子直線加速器內照射近距離后裝治療機質子加速器在普通醫(yī)用電子直線加速器上輔加動態(tài)多葉光闌(MLC)、實時驗證系統(tǒng)和呼吸門控系統(tǒng)等裝置，使得“適形治療”和“調強治療”等精確放射治療技術獲得了飛速發(fā)展。當前第18頁\共有157頁\編于星期三\10點設備一：kV級X射線治療機當前第19頁\共有157頁\編于星期三\10點kV級X射線治療機和鈷-60治療機是早期的外照射設備，前者目前已趨于淘汰；后者由于設備結構比較簡單，成本較低，具有較好的臨床意義，目前在中小醫(yī)院仍有一定的市場。而在大型綜合性醫(yī)院和專業(yè)腫瘤醫(yī)院，作為主流外照射設備，醫(yī)用電子直線加速器正在放療界得到迅速推廣和應用。在計算機控制下，以銥-192作為放射源的近距離后裝治療機是目前應用最為廣泛的內照射設備。而性能更加優(yōu)越的重粒子加速器等高能粒子加速器，由于結構更加復雜，價格昂貴等原因，目前和今后相當長的時間內還難以推廣應用。放射治療究竟選用何種放療設備，選用何種放射源，用多高的能量進行照射，要根據實際臨床需要和當時的經濟技術水平綜合考慮來確定。當前第20頁\共有157頁\編于星期三\10點為了進行有效的放射治療，還必須配備相應的放療輔助設備。主要包括：模擬定位機治療計劃系統(tǒng)擋鉛制作系統(tǒng)患者定位體架等CT模擬機”定位—計劃系統(tǒng)“模擬機CT”定位—計劃系統(tǒng)

當前第21頁\共有157頁\編于星期三\10點半值層(HVL)對kV級X射線治療機而言，不能用管電壓來表示X射線的質。臨床上，一般是用“半值層(HVL)”來定義X射線的射線質。半值層(HVL)是指使原射線的強度衰減到一半時所需的吸收體的厚度，就稱為以該吸收體的厚度表示的半值層。半值層越高，穿透力越高，射線的質就越高，即射線的能量越高。一般120kV以下的淺層K射線用鋁(A1)表示半值層，120—400kV的中、深層X射線用銅(Cu)加鋁(A1)表示半值層(HVL)。當前第22頁\共有157頁\編于星期三\10點采用體外的射線照射給定部位的腫瘤體積，稱為遠距離治療，通常該距離大于50cm。使用的治療機主要有以下幾種：（1）能量為40-50kV的X射線接觸治療機；（2）能量為50-150KV的X射線淺表治療機；（3）能量為150-300KV的X射線深部治療機；（4）平均能量為1.25MeV的60Coγ射線治療機；（5）能量大于1MeV的直線加速器。它產生的電子束可以進行淺表治療，產生的高能X射線可以進行深部治療。當前第23頁\共有157頁\編于星期三\10點X射線治療機類型和適用范圍kV級X射線治療機的管電壓越高，適合治療的病灶越深，但主要適合于人體表淺組織的病變深層X射線治療機，也只適合治療體表下較深的腫瘤或淋巴結腫瘤(一般是皮下2～5cm)出于材料耐壓、極間打火和安全等因素的考慮，限制了管電壓的進一步提高，難以滿足更深部位病灶的治療需要。因此，kV級X射線治療機的適應范圍有限，趨于淘汰也就在所難免了當前第24頁\共有157頁\編于星期三\10點設備二：外照射鈷-60治療機放射性核素60鈷發(fā)射出的γ射線可以達到兆伏(MV)級能量具有更強的穿透能力可以治療淺表組織的病變適合于治療更深處的病變結構比較簡單，制造和運行成本都比較低，自20世紀60年代起，外照射鈷-60治療機就逐步取代了kV級X射線治療機而成為臨床放射治療設備的主流機型當前第25頁\共有157頁\編于星期三\10點鈷-60治療機鈷-60治療機按結構:固定式和旋轉式固定式鈷-60治療機是早期產品，已被旋轉式鈷-60治療機逐步取代。旋轉式鈷-60治療機的機架可以作360o旋轉，機頭也可朝一定方向移動，照射起來方便，可以做多種治療，如等中心治療、切野照射等，有些還能作鐘擺照射和定角照射等等。當前第26頁\共有157頁\編于星期三\10點旋轉式鈷-60治療機的基本結構治療機頭準直器治療機架治療機床控制操作部分當前第27頁\共有157頁\編于星期三\10點治療機頭

鈷-60治療機的關鍵部件:治療機頭鈷源:放射性核素60鈷遮線器裝置:使放射源能在關機儲存和開機照射狀態(tài)之間自如轉換，治療機頭內必須安裝。

當遮線器處于關位時，射線束被遮擋，治療機處于安全狀態(tài)；當遮線器處于開位時，射線束從機頭射出，處于治療狀態(tài)。常用遮線器有：鎢門式遮線器、旋轉式遮線器、水銀柱式遮線器和抽屜式遮線器抽屜式遮線器是目前最常用的一種方式當前第28頁\共有157頁\編于星期三\10點抽屜式遮線器的工作原理將鈷源的儲源杯裝在一只抽屜中，防護機頭中間有一條可以自由運動的滑道，抽屜的運動動力靠壓縮空氣完成，在壓縮空氣的氣路中，有一套二位五路的電控閥門，把壓縮空氣注入到氣缸的左端或右端，使抽屜自由運動，達到放射源自由開啟或關閉的功能。遮線器用機頭本身防護，機頭是用鉛澆鑄而成，外殼用鋼板成型。在鈷源儲存處用凈化鈾和鎢加強防護。鈷源固定在鋼柱中心，鋼柱沿軌道可以滑行，利用空氣壓縮機使鋼柱移動，變換安全位和照射位。抽屜式遮線器的特點是結構比較簡單。萬一鈷源鋼柱運動時被卡住，該機器有強行回源按鈕，啟動后可自動強行回源或采用其他回源措施。當前第29頁\共有157頁\編于星期三\10點

由于60鈷是活度很高的放射源，必須加強放射防護才能保證使用安全，因此，治療機頭主要的就是一個大安全防護殼，它用高密度材料做成，一般是由鉛或鎢合金澆鑄而成，外表面則用鋼材做套殼。根據國際放射防護委員會(ICRP)推薦，機頭的基本防護要求是，任何一個遠距離核素治療機，當機器處于關閉位置時，在距離放射源1m處測量，各方向平均劑量應小于2mR/h(約等于0.02mGy/h)，同時，在此距離處不應有超過10mR/h的地方。根據這一要求，對千居里鈷-60治療機而言，需要大約10-6的衰減系數，或近似20個半值層。為了達到這一要求，通常儲源容器是用鎢或鈾合金制作的，容器周圍再用鉛做防護層，機頭的外殼用鋼材料做成。當前第30頁\共有157頁\編于星期三\10點準直器系統(tǒng)

準直器就是限制線束的范圍，即限定一定的照射野大小以適應治療需要。準直器一般有固定和可調兩種，因為準直器本身很笨重，所以固定的很少有人使用，大多數是可調的準直器。由于鈷源包殼是直徑為20mm以上的不銹鋼容器，并非“點源”，因此，“半影”較大當前第31頁\共有157頁\編于星期三\10點鈷-60治療機的幾何半影示意圖O點發(fā)出的射線束(實線)是正常的投影區(qū)域，A和B兩處發(fā)出的射線束(虛線)就形成了半影區(qū)。為了減少幾何半影，準直器距體表越近越好，但太近了不利于機器轉角旋轉，同時由于準直器的散射劑量破壞建成效應反而提高了表面劑量，因此準直器一般距離體表不能低于15—20cm。為了減少穿射半影，準直器的厚度應大于4.5半值層，也就是說用鉛作準直器時厚度應大于7cm，而且均采用復式球面結構。當前第32頁\共有157頁\編于星期三\10點治療機架

治療機架是機器的支撐裝置，整個機器的所有部件都由機架將其連為一體，直立固定式鈷-60機的機架較為簡單，主要就是支撐防護機頭和平衡體，而回轉式機器除有支撐作用外，還是等中心技術的最基本組成部分。當前第33頁\共有157頁\編于星期三\10點治療床承載足夠體重的患者射線通過時，要求吸收劑量小散射少床面能垂直升降

患者上下床

左右移動

縱向移動

床座和床面可旋轉角度90度當前第34頁\共有157頁\編于星期三\10點鈷-60治療機的控制系統(tǒng)電氣控制機械控制安全保護控制控制臺

總電源開關、源位指示燈、雙道計時系統(tǒng)、治療機控制鑰匙開關、門連鎖指示、氣源壓力系統(tǒng)、機頭機架角度指示、電視監(jiān)控和對講機等。當前第35頁\共有157頁\編于星期三\10點安全連鎖鈷-60治療機必須設置一系列的安全連鎖裝置，這些裝置都連接到主控電路中，也就是說，無論哪一個安全連鎖不在正常位置，機器都不能順利出源治療。封裝好的鈷源，平時被存儲在機頭的“源容器”內。當前第36頁\共有157頁\編于星期三\10點治療時，通過特制的機械裝置，將鈷源自動推到照射窗口處。通過準直器等射線控制與遮擋裝置進行放射治療。治療結束后，機器會自動將鈷源拉回“源容器”內儲存。由于”鈷源是活度很高的放射性核素，如果回源不到位，就會造成放射事故，因此，必須隨時檢查鈷源歸位情況，以保證患者和工作人員不會因為意外照射而受到傷害。當前第37頁\共有157頁\編于星期三\10點γ射線的劑量特性γ射線的輻射能量：1.25MV比kV級X射線的輻射能量高出許多，但“建成區(qū)”仍然太淺，皮膚受量仍然較大不是很適合于深部腫瘤的放射治療當前第38頁\共有157頁\編于星期三\10點鈷-60治療機的優(yōu)缺點射線的劑量分布特性不夠理想，皮膚受量較大，能量不可調節(jié)，適應證受到一定限制需要定期換源，對工作人員具有較大的放射危險性。主要優(yōu)點是結構簡單，成本較低，因此，在中小醫(yī)院，目前仍有一定的市場。當前第39頁\共有157頁\編于星期三\10點設備三：醫(yī)用電子直線加速器

當前第40頁\共有157頁\編于星期三\10點醫(yī)用電子直線加速器輸出能量較高劑量分布特性較好輸出不同能量的光子(X射線)不同能量的電子醫(yī)用電子直線加速器是放射治療領域的主流機型當前第41頁\共有157頁\編于星期三\10點醫(yī)用電子加速器類型感應加速器回旋加速器直線加速器直線加速器性價比最高當前第42頁\共有157頁\編于星期三\10點基本結構支臂式滾桶式支臂式機架的特點:

主機和所有元器件都安裝在一個房間內，結構比較緊湊滾筒式機架結構:

主要部分被安裝在假墻后面的滾筒上，治療室顯得比較簡潔不論哪種形式，都有一個基礎底架，水平安裝在地基上并與地基固定。當前第43頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第44頁\共有157頁\編于星期三\10點醫(yī)用電子直線加速器的基本結構原理基本結構：

加速管

微波源

電子槍

真空系統(tǒng)

束流輸出系統(tǒng)

水冷系統(tǒng)

治療床系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)當前第45頁\共有157頁\編于星期三\10點加速管是加速器的核心部件微波源是磁控管或速調管，提供10cm波段的電磁波(頻率為2998MHz或2856MHz)

電子槍發(fā)射供加速的電子真空系統(tǒng)由鈦泵和真空器件構成，作用是保持加速管內部和電子槍等部位的高度真空狀態(tài)，以避免燒壞燈絲、腔內打火和能量損失等束流輸出系統(tǒng)主要在機頭部分，包括束流的偏轉、靶窗轉換、束流均整、束流準直、劑量檢測等功能，水冷系統(tǒng)的作用是對加速管、微波源(磁控管或速調管)和偏轉磁鐵等產生熱能的部件進行冷卻，以保持設備穩(wěn)定運行治療床系統(tǒng)則是對患者進行放射治療時的床體結構，可以進行X、Y、Z三個方向的直線運動和治療床整體繞等中心的旋轉運動，以滿足不同部位的治療需求；自動控制系統(tǒng)包括功能控制和故障檢測兩大功能，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)生各類故障時，計算機會自動進行檢測報警，并禁止治療，以保證絕對安全。

另外，每臺加速器還包括微波傳輸與檢測系統(tǒng)、電子束聚焦對中系統(tǒng)、高壓脈沖調制系統(tǒng)和機械運動系統(tǒng)等。當前第46頁\共有157頁\編于星期三\10點電子直線加速器的基本工作原理電子在電場中會受到電場力的作用而運動，電子因受電場力的加速而獲得能量。在電子直線加速器的加速管內部，“諧振腔”在微波的激勵下產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。不難理解，電場強度越強，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，直接引出就是電子射線，打靶以后就可以輸出X射線。當前第47頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第48頁\共有157頁\編于星期三\10點kV級X射線治療機的工作原理也是電子在電場力作用下被加速而獲得能量，然后打靶產生X射線。要想獲得更高能量(MV級)的X射線，必須大幅度提高陽極電壓。然而，受結構原理和材料耐壓等技術條件的限制，kV級X射線治療機的結構原理已經難以勝任更高能量的射線輸出，必須尋求新的電子加速結構。電子直線加速器就是為了滿足兆伏級(MV)射線的需求才逐步發(fā)展起來的。根據微波在加速管中的不同工作方式，電子直線加速器可分為行波加速器和駐波加速器兩種類型。當前第49頁\共有157頁\編于星期三\10點行波加速原理行波加速管一般是“盤荷波導”結構，是在一段光滑的圓形波導上周期性的放置具有中心圓孔的圓形膜片組成，這種結構稱為“諧振腔”。在行波加速管中，微波電磁場以波的形式沿中心軸向前傳播時，就會在諧振腔中激勵生成行波電場，注入的電子就像踏著沖浪板一樣，騎在行波電場上加速前進。如果能保持行波電場的速度始終與被加速的電子速度一致，就會持續(xù)不斷地對電子進行加速，被加速的電子的能量就會不斷增加，這就是行波加速原理。采用行波加速管的加速器就叫做行波加速器。

行波加速管可以分為兩個加速階段，在加速管的開始部分，由于電子速度低，圓盤及其孔的直徑較大，圓盤間距也小，使波的傳播速度慢些，隨電子速度逐漸增快，圓盤直徑逐漸減小，間距增大，但這一段很短，很快就能使電子速度接近光速，通常這一部分叫做聚束段；之后，圓盤間距保持不變，腔的大小也逐漸一致。在這一階段，電子速度基本不再增加，而電子能量的增加，主要表現在電子相對質量的增加。根據相對論理論，電子速度永遠不會超過光速，但電子能量可以無限制增加，這就是高能電子直線加速器得以實現的理論基礎。

當前第50頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第51頁\共有157頁\編于星期三\10點駐波加速原理

駐波加速管也是由多個諧振腔鏈接起來的，而諧振腔的大小和距離是相等的。在諧振腔軸線上有可讓電子通過的中心孔，在腔中建立起隨時間振蕩的軸向電場，軸向電場的大小和方向是隨時間交變的，而這種振蕩的包絡線都是原地不動，駐型波形，故稱為駐波，這種加速管就叫做駐波加速管，采用駐波加速管的加速器就叫做駐波加速器。駐波加速過程是，電場隨時間漸漸從小到大，而方向又正好適合加速電子時，電場方向卻是減速的，但過一會，場值隨時間變成減速方向時，腔電場的方向變得正好能加速電子。因此可以設想，如果讓電子在腔的場強正好由負變正那一瞬間(場強正是加速方向)注人其中，電子在前進時，場強不斷增加，電子不斷獲得能量，場強到達峰值時，電子也正好到達腔的中央。其后場強開始下降，電子在后半腔中飛行，當場強開始由正變負時，電子正好飛出1#腔進入下一個腔。這時2#腔的場強又正好由負變正。電子在2#腔中又能繼續(xù)加速獲得能量。如果這種安排能得到滿足，電子就可不斷獲得能量。這就是駐波加速原理。當前第52頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第53頁\共有157頁\編于星期三\10點行波與駐波結構的比較

從臨床角度，關心的主要是射線的輸出特性從加速管的長度來看，對低能醫(yī)用電子直線加速器，駐波管要比行波管的增益高得多，因此駐波管比行波管短許多。例如同樣是6MV的醫(yī)用電子直線加速器，采用駐波加速結構，加速管僅長30cm，可以做成直立式，無需偏轉系統(tǒng)，而采用行波加速結構，長度在l00cm以上，只能水平安裝于機架上，必須采用偏轉系統(tǒng)把電子束引向下方。無論是行波還是駐波方式，當加速管長度都在l00cm以上時，只能水平安裝，都需要配備偏轉系統(tǒng)，此時采用哪一種加速方式，在長度方面的差別已無關緊要。行波加速管的聚束特性要優(yōu)于駐波加速管，因此行波加速管的能譜比駐波加速管的能譜好，這就決定了駐波加速管對自動穩(wěn)頻系統(tǒng)、微波傳輸系統(tǒng)和束流偏轉系統(tǒng)等的技術要求要高于行波加速管；行波加速管的能量調節(jié)也比駐波加速管容易些。當前第54頁\共有157頁\編于星期三\10點輸出特性醫(yī)用電子直線加速器是既可以輸出不同能量的X射線、也可以輸出不同能量電子射線的放射治療設備。按照輸出X射線能量的不同，將加速器分為低能、中能、高能三類低能醫(yī)用直線加速器只能輸出4MV或6MV的單能X射線(單光子)；中能醫(yī)用直線加速器不但可以輸出4MV或6MV的單能X射線(單光子)，還可以輸出能量從4～15MeV的多檔電子射線；高能醫(yī)用直線加速器則可以輸出低能和高能兩檔X射線(稱為雙光子)及多檔電子射線。其中，低能X射線一般是4MV或6MV，高能X射線一般是15MV或18MV，電子射線可從4～25MeV范圍內選擇6檔以上電子束。顯然，高能醫(yī)用直線加速器可選的射線能量多，適用范圍廣，是放射治療技術的首選設備。當然，也就包含了中、低能醫(yī)用電子直線加速器的射線輸出特性。當前第55頁\共有157頁\編于星期三\10點X射線模式及輸出特性

在選定X射線治療模式時，加速器會自動將“靶窗轉換裝置”的“X線靶”對準電子束，電子打靶就會產生X射線。打靶前的電子能量越高，輸出的X射線的能量就越高。在射野范圍內，輸出的X射線呈中間強，周邊弱的“峰”形束流。為了使射野內的束流強度均勻，加速器會自動將中間呈凸出狀的圓錐形“均整塊”移到靶的下面，由于均整塊中間厚，周邊薄，射線穿過以后，中央部分的射線強度被減弱，這樣，就會輸出能量均勻平坦的X射線束。在均整塊前方安裝的是用來監(jiān)測輸出射線的“電離室”。通常，該電離室是多極透射型平行板結構，它包括2道劑量檢測通道和2組4道或3組6道劑量均整度檢測通道。這樣，就可以即時檢測輸出射線的劑量特性和均整程度。機頭內部設置的初級準直器的作用是將射線限定為一束圓錐形束流。次級準直器通常是由兩對4個鉛門對稱設置，每個鉛門可以獨立運動，可以根據被照病變的大小合理設定照射區(qū)域(射野)，對不規(guī)則的照射區(qū)域，一般是在托盤上擺放特制形狀的鉛擋塊使之符合治療區(qū)域的形狀要求。精確放射治療技術。高能醫(yī)用電子直線加速器，將次級準直器改為動態(tài)多葉準直器(MLC)

。這種準直器一般是由幾十對相對獨立的葉片構成，每個葉片由一個步進電機控制，可以獨立運動，由計算機控制，可以達到“適型治療”和“調強治療”技術，以達到精確治療目的。當前第56頁\共有157頁\編于星期三\10點動態(tài)多葉準直器(MLC)是由幾十對相對獨立的葉片構成，每個葉片由一個步進電機控制，可以獨立運動，各個葉片的運動是由計算機控制自動完成的，從而可以達到“適型治療”和“調強治療”技術，以達到精確治療目的當前第57頁\共有157頁\編于星期三\10點a．自動b．手動當前第58頁\共有157頁\編于星期三\10點PrescriptionFluenceCourtesyofUNCVerifyDeliver當前第59頁\共有157頁\編于星期三\10點兆伏(MV)級X射線百分深度劑量曲線圖也畫出了60鈷發(fā)出的γ射線的曲線圖。光子能量越高，建成區(qū)(最大劑量點)越深，深度劑量(最大劑量點后)也隨之增加，而皮膚劑量相應減少?？梢葬槍Σ煌恢煤筒煌疃鹊牟∽兘M織，選用不同能量的光子進行照射，以達到最佳的治療效果。當前第60頁\共有157頁\編于星期三\10點電子射線模式及輸出特性

在選定電子射線治療模式時，加速器會自動將“X線靶”移開，把“窗”對準電子束，電子射線直接從“窗孔”引出，但這時引出的電子束是窄束射線，束流直徑只有3mm左右，不能滿足臨床治療要求，這時，必須讓窄束射線展開成為散射狀束流。當選定電子射線治療模式時，加速器會自動將均整塊移開，并將與電子束能量相適應的金屬“散射箔”移到窗口的下面，經過散射箔的散射以后，電子射線束就成為散射狀束流。然后經過電離室檢測、次級準直器和電子束限光筒的準直限束，最后到達病變部位。由于最后輸出的電子射線仍然易于散射，因此，電子束限光筒做得比較長，讓輸出端口直接貼近患者皮膚，以減少周圍組織的射線受量，最大限度地保護正常組織。當前第61頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第62頁\共有157頁\編于星期三\10點不同能量的電子射線百分深度劑量曲線電子射線不但皮膚受量較大，而且具有一定的“射程”，能量越高，射程越深，而射程后面的深部組織基本受不到射線照射，這是電子射線最重要的劑量學特征。高能電子射線射程之外，有很小一段彎曲的深度劑量曲線，這是由于電子束穿過散射箔時，總要產生少量的X射線造成的，通常稱之為X線污染。因此，在選用較高能量的電子射線治療較深部位的病變時，X線污染不能忽略不計，而是應該給予必要的考慮。當前第63頁\共有157頁\編于星期三\10點配套設備機房的設計與建設激光定位系統(tǒng)模擬定位系統(tǒng)治療計劃系統(tǒng)擋鉗制作設備體位固定設備治療驗證與劑量檢測設備當前第64頁\共有157頁\編于星期三\10點設備四：近距離后裝治療機

當前第65頁\共有157頁\編于星期三\10點內照射也稱為近距離照射，是通過人體的自然腔道或組織間置入的方法，將核素放射源直接貼近病變部位進行照射。其特點是對某些部位的病變——例如食管癌、直腸痛、宮頸痛等直接實施放射治療，對周圍組織損傷較小，治療效果較好。當前第66頁\共有157頁\編于星期三\10點內照射近距離后裝治療機的基本結構后裝治療機各種施源器治療計劃系統(tǒng)操作控制系統(tǒng)當前第67頁\共有157頁\編于星期三\10點機座立柱機頭放射源當前第68頁\共有157頁\編于星期三\10點內照射近距離后裝治療機的基本工作原理首先按照不同部位選用合適的“施源器”，并通過腔道或組織間置入的方法將施源器緊貼在病變部位，然后由控制系統(tǒng)自動將放射源送進施源器實施近距離放射治療。由于事先置入施源器，然后，在計算機控制下，由機器自動將放射源送入治療部位的施源器內，所以人們給這種設備取名為近距離后裝治療機，簡稱后裝機。當前第69頁\共有157頁\編于星期三\10點內照射近距離后裝機的治療過程首先對選定的施源器進行消毒，然后將施源器放置在需要近距離治療的病變部位，如果是用于食管等部位的治療，還要在X線診斷機或模擬定位機上，通過透視并拍照的方法確認施源器的確切位置，并通過專門的圖像輸入設備將拍攝的X線片輸入到治療計劃系統(tǒng)的計算機內，通過專業(yè)軟件設計治療計劃。同時，要將施源器與后裝治療機接通。待準備工作完成之后，工作人員退出治療室，然后通過操作控制系統(tǒng)，執(zhí)行計劃系統(tǒng)傳送過來的治療計劃。當完成一定量的輻照之后，在電腦的控制下，放射源自動退回到儲源器，完成1次照射過程，從而實現近距離后裝治療。這種治療模式既可以保證治療精度，又能保證工作人員安全，所以受到放射治療界的廣泛認可，從而獲得了廣泛的推廣應用。當前第70頁\共有157頁\編于星期三\10點設備五：模擬定位機

X射線管(俗稱球管)高低電壓發(fā)生器影像增強器可上下移動和等中心旋轉的機架可作360o旋轉的X線機頭機頭內設有準直器和射野“井”型界定線模擬床跟加速器治療床的結構原理完全一樣，能做上下左右和前后三個方向的運動，并能做等中心旋轉；影像增強器也能做三維方向的移動，以方便成像定位。控制操作系統(tǒng)、激光定位燈系統(tǒng)等模擬定位機的基本結構當前第71頁\共有157頁\編于星期三\10點X線機頭和準直器是模擬定位機的關鍵組成部分之一。準直器由遮線器和射野“井”型界定線組成，前者為調節(jié)和限定透視或照相時的X線野大小，后者為模擬治療機照射野的位置和大小，二者運動相互獨立。射野“井”型界定線有兩個用途：①用于界定病變和器官的位置，即射野位置和范圍；②用于雙曝光，觀察病變與周圍器官的關系。準直器的結構與加速器治療機的準直器一樣，能夠隨機頭一起旋轉?，F代模擬機的準直器的遮線器和射野“井”型界定線均做成獨立運動式，并且能與對稱式模式自動切換。X線機頭內還帶有燈光射野指示系統(tǒng)，可以模擬加速器的射野大小。機頭下方有安裝鉛擋塊托架的插槽，托架結構也與加速器的托架完全一樣，可以承擔足夠重量的鉛擋塊。模擬機的床面必須是X射線的透明體，而且應具有治療床的剛性和承重能力，一般用碳纖維材料制成。當前第72頁\共有157頁\編于星期三\10點工作原理

模擬定位機除了具有透視和拍照功能之外，還具有模擬加速器相關機械參數的功能。先在機房由工作人員確定需要治療的病變部位大概處于等中心處，然后，工作人員退出機房，確定需要放射治療的部位正好處在射野“井”型界定線中間，然后繼續(xù)透視調整，直到需治療部位正好處在射野“井”型界定線的區(qū)域為止。模擬定位機的機架角度、機頭角度和射野“井”型界定線的位置，就是在加速器上進行放射治療時的機架角、機頭角和準直器的開野位置，而鉛絲形狀就是需要制作鉛擋塊的邊緣形狀。模擬定位結束后，要在患者身體表面的射野“井”型界定線與鉛絲圍成的區(qū)域上，用專門的劃痕液或劃痕筆畫出邊界線。這樣，患者的照射區(qū)域和加速器的相關機械參數就可以確定下來。因模擬機的焦點到機架旋轉軸距離為80～100cm，致使焦點到片盒距離達120～140cm，而多數診斷型X線機的靶焦點到影像增強器表面或到膠片暗盒的距離為70cm，由于平方反比關系，模擬機約需8倍多的曝光量(mAs)才能獲得診斷X線的影像質量。這就要求模擬定位機有高電壓大功率輸出的X線發(fā)生器和X線球管。X線球管的靶不僅要能承受短時間大電流的曝光，而且其焦點的大小必須適當，以避免射野“井”型界定線的放大和變得模糊。模擬機室也要設置與加速器室一樣的激光定位燈，用來確定模擬空間的等中心位置。這樣，才能保證通過模擬機制定的治療計劃可以在加速器上得以實現。當前第73頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第74頁\共有157頁\編于星期三\10點設備六：治療計劃系統(tǒng)

主要部分是一套專門用來進行放射治療計劃設計的計算機工作站。較高配置的微型計算機圖像輸入輸出設備（圖像掃描儀、磁帶機和打印機等）治療計劃系統(tǒng)配備的計算機，都要配置可以在醫(yī)學影像設備之間傳輸交換數字影像的DICOM接口，相應的影像檢查設備和加速器控制系統(tǒng)的計算機也必須配置DICOM接口，才能實現相互進行數字影像的傳輸交換功能。對于立體定向放射治療(X刀、γ刀)和適型調強放射治療等精確放射治療技術來說，要設計精確放射治療計劃，必須依靠三維立體定位坐標體架來確定患者的精確位置。在通過CT或MRI等影像設備采集患者圖像資料時，必須讓患者與三維坐標體架一起掃描，這樣，就可以獲取帶有三維坐標標記的患者斷面影像資料。包含三維坐標標記的影像資料傳輸到治療計劃系統(tǒng)的計算機上，就可以進行圖像重建并制定精確治療計劃?；颊呙看沃委煏r都必須使用同一個體架并恢復掃描采集影像時的體位。因此，三維立體定位坐標體架也是現代放射治療計劃系統(tǒng)必備的硬件配置之一。治療計劃系統(tǒng)(TPS)的硬件配置當前第75頁\共有157頁\編于星期三\10點軟件功能

放射治療計劃的設計和實施，必須通過專門應用軟件的支持才能得以實現。計劃設計軟件分為二維計劃設計軟件和三維計劃設計軟件兩種類型。二維計劃設計軟件是早期產品，將逐步被三維計劃設計軟件所取代。本課程主要介紹三維計劃軟件。(一)圖像處理功能治療計劃所依據的影像資料是斷層掃描圖像，要進行立體放射精確治療，首先要在計算機內進行三維圖像重建，形成所謂的立體“虛擬患者”。三維圖像重建的主要內容包括：勾畫并形成患者的外廓形狀、重要器官的形狀和位置、病變組織的形狀和位置等等。同時，要能夠在各個不同的層面包括冠狀面、矢狀面和斜剖面等任意方向進行旋轉和剖視，以便于進行最佳的照射野設計。在照射野的設計中，主要內容包括：確定照射野的數量、選擇最佳的入射方向和各個照射野的形狀，從而確定加速器的機架旋轉角度、機頭旋轉角度、準直器(包括MLC)的開野大小和形狀等射野參數。不同的計劃軟件可能采用不同的設計思路，但所有放射治療的計劃設計軟件一定會具備上述的基本圖像處理功能。當前第76頁\共有157頁\編于星期三\10點軟件功能(二)劑量計算功能劑量計算功能包括兩個方面，一是劑量計算，二是劑量優(yōu)化。劑量分布原則是，病灶要全部處在高劑量區(qū)，正常組織要處在低劑量區(qū)，而重要器官的劑量分布必須低于耐受劑量。如果劑量分布不夠理想，可以適當調整相關參數進行重新計算，直到比較理想為止。(三)計劃評估功能治療計劃的評估分為定量評估法和品質評估法。定量評估一般是采用體積直方圖(DVH)的方法來表示病變組織和正常組織接受的照射劑量百分比，從而評價所設計的治療計劃是否符合要求；品質評估目前多是采用“等劑量曲線”法，在二維圖像上表示不同的劑量分布區(qū)域，這種方法比較直觀，因此，在放射治療計劃系統(tǒng)中得到了比較廣泛的應用。為了適應“適形治療”和“調強治療”放射治療技術的需要，目前比較先進的放射治療計劃軟件可以采用“等劑量體積”的評估方法，顯示立體的或者說三維劑量分布情況，如果不相符合，可調整計劃重新評估，直到吻合為止。治療計劃軟件的上述三個功能，不是各自獨立，而是相互聯(lián)系，不可分割的統(tǒng)一體系。在設計治療計劃時，要反復運用圖形處理、劑量計算和計劃評估功能，才能夠設計出比較滿意的放射治療計劃。當前第77頁\共有157頁\編于星期三\10點設備七：CT模擬機與模擬機CT當前第78頁\共有157頁\編于星期三\10點CT模擬機CT模擬機其實是在CT掃描機的基礎上，通過增加一套激光射野模擬器和一套虛擬模擬工作站而構成的虛擬模擬定位系統(tǒng)。CT掃描機的床面為平板形，材料為碳纖維面板，以減少由于散射可能對CT圖像的干擾；激光射野模擬器由3只可以移動的激光定位燈和一臺安裝專用軟件的電腦構成，一般是安裝在CT機房的患者掃描入口處的適當部位，其作用除了可以指示機械等中心之外，還增加了指示射野投影位置的功能；虛擬模擬工作站裝有一套可以進行CT圖像的三維重建、立體顯示及射野模擬功能的軟件，這種軟件可以獨立使用，也可以融入三維治療計劃系統(tǒng)當中，但這種計劃系統(tǒng)必須能與激光射野模擬器的計算機部分進行數據交換，使重建的三維圖像與模擬過程始終處于同一個患者坐標系，以保證虛擬模擬定位所確定的靶區(qū)能夠處于加速器的機械等中心位置。當前第79頁\共有157頁\編于星期三\10點模擬機CT模擬機CT是在常規(guī)模擬定位機的基礎上，將準直器沿患者橫向開成一條縫隙，在原來的影像增強器表面處放置上百個X射線探測器，在球管出束的同時，讓機架旋轉360o將采集到的患者斷面掃描信息資料進行反向處理，產生類似CT斷層掃描的圖像。但由于模擬定位機機架的旋轉速度不能太快，需要掃描的時間比較長，球管至射線探測器的距離較遠等原因，使得成像質量不夠理想，三維圖像重建質量比較差。模擬機CT技術還不夠成熟，目前臨床上還難以推廣應用。當前第80頁\共有157頁\編于星期三\10點設備八：適形擋鉛與制作設備當前第81頁\共有157頁\編于星期三\10點擋鉛制作設備熱絲切割機分為X線鉛擋塊專用切割機和電子線鉛擋塊專用切割機兩種類型當前第82頁\共有157頁\編于星期三\10點

設備九：體位固定

進行體位固定的臨床意義

體位固定保證患者在放射治療時的擺位精度和多次治療時的重復精度。從進行模擬定位，采集CT、MRI等影像資料開始就要使用體位固定設備，并且，在模擬定位或斷層掃描、制定治療計劃、實施放射治療等整個過程中，都要使用或依托同一個體位固定設備，以避免擺位誤差，保證治療精度。當前第83頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第84頁\共有157頁\編于星期三\10點設備十：治療驗證設備與劑量檢測設備

當前第85頁\共有157頁\編于星期三\10點治療驗證設備

由于放射治療是“無創(chuàng)傷”治療技術，無法直接觀察治療效果。目前，一般是通過治療驗證設備，間接進行分析與驗證。常用的放射治療驗證分析設備有：熱釋光劑量計、膠片劑量儀、多通道半導體劑量儀和射野影像系統(tǒng)等。當前第86頁\共有157頁\編于星期三\10點劑量檢測設備劑量檢測設備主要是用來檢測醫(yī)用加速器等射線裝置輸出射線特性的設備或儀器。保證醫(yī)用加速器等射線裝置輸出劑量的準確性和穩(wěn)定性，定期或不定期檢驗與測量各種射線和不同能量射線的輸出特性。保證加速器工作可靠，運行穩(wěn)定，劑量準確。常用的劑量檢測設備主要有三維水模輻射場測量分析系統(tǒng)和指型電離室劑量儀等。當前第87頁\共有157頁\編于星期三\10點當前第88頁\共有157頁\編于星期三\10點

設備十一：質子加速器

質子加速器的臨床意義

由質子束特性曲線—“布拉格峰”可知，質子束具有優(yōu)良的劑量分布特性，通過調節(jié)質子束的輻射能量，還可以很方便地控制質子的射程即質子束的輻射深度。由于技術上能夠方便而準確地調節(jié)其縱向和橫向的劑量分布，因此，質子束比其他射線束更適合于一些特殊病種的適形治療和調強治療。近年來，由于X射線計算機斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)等技術逐漸普及，可變調制、束流掃描等先進質子束流配送技術迅速發(fā)展。質子加速器的臨床意義在于，可以在摧毀病灶的同時，最大限度地保護周圍正常組織和重要器官不受損傷，對許多神經外科疾病和眼部病灶的治療來說，質子治療技術具有其他治療方法和治療設備不可比擬的優(yōu)越性。當前第89頁\共有157頁\編于星期三\10點結構原理簡介質子治療加速器質子束流輸運系統(tǒng)質子束流配送系統(tǒng)(輻射系統(tǒng))當前第90頁\共有157頁\編于星期三\10點

第三節(jié)放射治療設備安全與防護性能要求當前第91頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.1X射線治療機2.1.1.1對X射線治療機防護要求使用管電壓大于50KV的X射線治療機，應安裝有效的連鎖裝置，避免人員在X射線機工作時間進入治療室。（1）治療狀態(tài)下防護的吸收劑量率要求管電壓U<50KV，X射線管頭組裝體漏射輻射，在距屏蔽罩5cm處任何地方的空氣吸收劑量率不應大于1mGy/h；管電壓50≤U<100KV的治療機，距焦點1m處的空氣吸收劑量率不應大于1mGy/h；管電壓150≤U<500KV，在距其屏蔽罩和附屬設備表面5cm處的10cm2面積上的空氣吸收劑量率不應大于300mGy/h，距其焦點1m處的100cm2面積上的空氣吸收劑量率不應大于10mGy/h。當前第92頁\共有157頁\編于星期三\10點非治療狀態(tài)下，空氣比釋動能率控制值，在距X射線管焦點1m（包括治療束方向）處，不得超過0.02mGy/h，在距X射線源組件表面50mm處，不得超過0.2mGy/h。X射線源組件外其余部件的泄漏輻射控制值，距X射線機的任一部件表面50mm的任何位置上，空氣比釋動能率不得超過0.02mGy/h。（2）有用線束輻射輸出量相關的技術要求：照射野內有用線束累積空氣比釋動能的重復性應不大于5%（X射線管電壓≤150KV）和3%（X射線管電壓>150KV）。照射野內有用線束累積空氣比釋動能的非線性應不大于5%。2.1.1.2GBZ131-2002《醫(yī)用X射線治療衛(wèi)生防護標準》對防護與安全的要求當前第93頁\共有157頁\編于星期三\10點（4）計時器和劑量監(jiān)測儀應能防止自動終止照射的以外故障。主次組合的主系統(tǒng)故障未終止照射并超過了預置值的10%，或計時器超過0.1min，或劑量監(jiān)測儀在相應標稱距離處的吸收劑量超過0.1Gy時，次級系統(tǒng)必須立即終止照射。（3）治療控制臺控制臺應具有的安全控制設備：主電源鎖，預置的照射條件的確認設備，確認照射條件無誤后啟動照射的設備，緊急情況下中斷照射的設備，電離輻射安全與連鎖裝置（5）放射安全與連鎖要求：治療機必須具有安全設備，當出現下列任何一項錯誤或故障時，能中斷照射，并有相應故障顯示。A卡、阻故障，B防止X射線管通電時誤照射，C防止組合照射條件誤置時誤照射，D防止人員誤入治療室，只有關閉治療室門時才能照射，在治療機照射狀態(tài)下意外開啟防護門則中斷照射。當前第94頁\共有157頁\編于星期三\10點（6）輻射束的啟動與中止必須按順序設置上述組合條件，并經控制臺確認驗證設置無誤時，由“啟動”鍵啟動照射。完成預置的照射后自動終止照射。（7）手持治療機的特殊要求治療機的X射線管標稱電壓不得大于50KV。治療機必須配備個人防護用帽子、手套和圍裙，對X射線的衰減不小于9.25mm鉛當量。（2）治療室的防護要求

治療室有用線束照射方向的墻壁按主射線屏蔽要求設計，其余方向的建筑物按漏射線及散射線屏蔽要求設計。無迷道的治療室門必須與同側墻具有等同的屏蔽效果。電纜、管道等穿過治療室墻面的孔道應避開有用線束及人員經常駐留的控制臺，并采用弧狀孔、曲路或地溝。當前第95頁\共有157頁\編于星期三\10點（3）實施放射治療的防護要求A放射治療的正當性：處方管理制度B優(yōu)化治療計劃C防護安全操作要求，操作者必須熟練掌握并嚴格執(zhí)行操作規(guī)程D質量保證要求E治療機質量控制檢測要求當前第96頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.2鈷治療機2.1.2.1鈷治療機的基本組成鈷治療機型的源傳輸結構當前第97頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.2.2鈷治療機射線的特點鈷源的半衰期為5.26年，平均每月衰變1%。60Co射線平均能量1.25MeV。2.1.2.3鈷治療機工作原理60Co治療機放射源活度一般在1.85×1014Bq（5000Ci）至3.7×1014Bq（10000Ci）范圍內，至少應不低于37TBq(1000Ci)鈷治療機由放射源、放射源的貯存、傳動、定位裝置、治療床和控制臺構成。放射源照射時準直器、非照射時的貯存位及防護層都設計在機頭內。當放射源傳動裝置啟動后，將源從貯存位輸送到照射位置，γ射線束經準直口垂直向下射出。通過轉動機頭可改變射線束的照射方向。機頭可根據需要任意轉動，轉動角度在中心圓盤上指示出來。治療床右側下端，設置了一個吊式手動開關，用于操作者調整機頭和治療床位置，但此開關不能用來開啟放射源。當前第98頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.2.5GBZ161-2004《醫(yī)用γ射束遠距治療防護與安全標準》中的防護與安全要求（1）γ射束遠距治療防護與安全管理原則γ射束遠距治療防護與安全管理遵照《放射診療管理規(guī)定》治療設備的放射防護與安全性能應符合GB9706.17-2000患者的防護應遵照GB16362-1996規(guī)定的原則γ射束遠距治療設備及工作場所的安全防護連鎖系統(tǒng)的設計應遵循下列原則：多重性，多樣性原則，獨立性原則當前第99頁\共有157頁\編于星期三\10點（2）γ射束遠距治療設備的技術要求1、γ射束遠距治療設備的技術性能要求γ遠距治療設備內的鈷-60放射源，應符合GB4076的要求。用于治療的源皮距不得小于600mm，源皮距指示器指示的源皮距位置與實際位置的偏差不得大于3mm。吸收劑量，射束的非對稱性，射線均整度2、γ射束遠距治療設備的放射防護性能要求放射源防護屏蔽周圍雜散輻射空氣比釋動能率的限值為：距放射源防護屏蔽表面5cm的任何可接近位置不大于0.2mGy/h；距放射源1m的任何位置上，不大于0.02mGy/h。治療中準直器的泄漏輻射的限值，最大有用射束外泄漏輻射的限值，平均泄露輻射的空氣比釋動能率不得超過最大空氣比釋動能率的0.1%。載源器的表面由于放射源泄露物質所造成的β輻射污染水平低于4Bq/cm2當前第100頁\共有157頁\編于星期三\10點3、γ遠距治療設備的電離輻射安全性能要求輻射頭外表面上必須清晰地、永久地標有按基本標準規(guī)定的電離輻射警示標志。（3）γ遠距治療建筑與防護設施的要求1、治療室的建筑與布局：治療室的設置為保證周圍環(huán)境的放射安全，應單獨建造，當條件有限時可建筑在多層建筑物底層的一端。治療室的墻壁及頂棚必須有足夠的屏蔽厚度，使距墻體外表面30cm的可達界面處，由穿透輻射所產生的平均劑量當量率低于2.5×10-3mSv/h。2、治療室的安全防護設施：治療室的入口應采用迷路形式；有用射束不得朝向迷路；迷路口應安裝具有良好屏蔽效果的電動防護門；治療室建筑物外應設有放射危險標志。防護門應與放射源連鎖，連鎖設施原則上不少于兩種。治療室的入口及治療室內靠近治療機的適當位置應安裝有能緊急停止放射源照射的應急開關。當前第101頁\共有157頁\編于星期三\10點3、治療室的通風：治療室應有良好的通風。通風照明良好的治療室不設窗。通風方式以機械通風為主。通風換氣次數一般每小時3~4次。（4）γ遠距治療應用的要求1、γ遠距治療工作人員：

γ遠距治療單位應配備放射治療的醫(yī)學專家、物理學工作者和技術人員，正確合理地使用放射治療并保證放射治療的質量。γ遠距治療工作人員除應具備高中以上文化水平和放射治療專業(yè)知識外，還應掌握放射防護知識，并經過培訓，考試合格。2、γ遠距治療與防護的質量保證：實施γ遠距治療應建立質量保證體系，保證輻射照射的準確性及防護的最優(yōu)化。實施γ遠距治療應使用符合標準的γ遠距治療設備，建設合格的治療室，配備輻射劑量和輻射防護的測量儀器，并由有資格的人員進行質量控制檢測。同時做好患者的防護。當前第102頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.3醫(yī)用加速器高能加速器（GeV）、中能加速器（2000MeV以上）和低能粒子加速器（50MeV以下）。按加速粒子軌道不同，可分為直線加速器和回旋加速器。臨床放射治療用的電子加速器或電子感應加速器，屬于低能粒子加速器。電子直線加速器屬直線加速器，電子感應加速器屬于回旋加速器。電子直線加速器輸出的電子能量通常為5-40MeV；電子感應加速器輸出的電子能量通常為4-45MeV。這兩種加速器通過靶將電子轉化為X射線。當前第103頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.3.2電子直線加速器的主要系統(tǒng)及其功能（1）注入系統(tǒng)電子槍、預聚焦線圈和導向線圈（2）微波傳輸系統(tǒng)磁控管、傳輸及測量微波的各種波導元件、輸入和輸入耦合器和吸收負載等。（3）加速系統(tǒng)由加速管和聚焦線圈等部件組成。（4）真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)有鈦泵、真空閘門、真空管道和預抽真空機組成。真空系統(tǒng)能保證使電子運動路徑上的真空度達到10-4Pa以下，可避免電子在加速運動過程與氣體分子碰撞而產生散射。當前第104頁\共有157頁\編于星期三\10點醫(yī)用直線加速器當前第105頁\共有157頁\編于星期三\10點波導管內經加速后的電子束電子靶初級瞄準儀電離室傳輸監(jiān)視器楔形補償為病人定制的擋板270彎曲磁鐵扁平過濾器X射線當前第106頁\共有157頁\編于星期三\10點（5）脈沖調制器能產生具有一定波形要求的和一定頻率要求的脈沖高電壓，這種脈沖高電壓作為脈沖電源供磁控管和電子槍用。(6)恒溫冷卻系統(tǒng)（7）引出系統(tǒng)此系統(tǒng)包括偏轉磁鐵和照射頭。（8）電源和控制系統(tǒng)（9）其他設備2.1.3.3電子直線加速器運行中產生的輻射（1）初級輻射初級輻射是被加速的電子。（2）次級輻射高能電子束轟擊靶產生的軔致輻射。當前第107頁\共有157頁\編于星期三\10點（3）感生放射線核素釋放的β、γ射線加速器部件、冷卻水和治療室中的某些物件及空氣受到高能中子照射后會誘發(fā)產生感生放射性核素，并發(fā)射β、γ輻射。電子束能量低于10MeV時，在電子直線加速器的任何部位都不會產生中子，因而也不可能產生感生放射性核素。（4）微波輻射加速器、射頻分離器和鏈接波導系統(tǒng)的組件處于運行狀態(tài)時，工作人員可能會受到來自這些組件開口處泄漏的微波輻射的照射。微波照射功率通量密度限值：8h小時，<=38μW?cm-2;在8小時內斷續(xù)接受微波輻射照射時，不應超過300μW?cm-2;當前第108頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.3.4對電子直線加速器輻射安全防護要求（5）其他有害因素的安全考慮

電離輻射與治療室的空氣相互作用會產生臭氧和氮氧化物。能量越高產生臭氧和氮氧化物的產額就愈多。治療室的通風換氣次數每小時應保持在3~4次。（1）加速器的輻射安全設計、電氣安全、機械安全和測試檢驗等都應當符合GB9706.5的基本要求（2）防止對患者超劑量照射的防護要求控制臺顯示器應當能夠顯示出輻射類型、標稱能量、照射時間、吸收劑量、吸收劑量率、治療方式、楔形過濾器的類型與規(guī)格等參數的預先值。照射的啟動應當與控制臺顯示器顯示的照射參數預選值連鎖；在選擇照射參數之前，不能啟動對患者的照射。當前第109頁\共有157頁\編于星期三\10點配置兩套獨立的輻射劑量測量系統(tǒng)，每套劑量測量系統(tǒng)能單獨終止照射；當其中的某一套劑量測量系統(tǒng)發(fā)生故障時不會影響另一套正常功能。兩套劑量測量系統(tǒng)正常運行時顯示出的劑量數據，在因故中斷照射或者終止照射以后應當保持不變。當吸收劑量達到預選值時，兩套劑量測量系統(tǒng)能終止繼續(xù)照射。在兩套劑量測量系統(tǒng)中，一套測量初級劑量而另一套測量次級劑量。當吸收劑量達到預選值時，初級劑量測量系統(tǒng)必須能終止繼續(xù)照射。當照射劑量率大于規(guī)定劑量率數值的2倍時，在任何情況下能自動終止繼續(xù)照射，配備這樣的連鎖裝置。照射時間計時器應當按獨立性原則配置，與加速器運行系統(tǒng)連鎖，當達到預選的照射時間時能終止繼續(xù)照射。當前第110頁\共有157頁\編于星期三\10點應當為非直束式加速器提供劑量分布測量系統(tǒng)，當吸收劑量的分布相對偏差大于±10%時，能自動終止照射。應當經常檢查所有的安全連鎖系統(tǒng)的功能，確保它們的獨立性和能可靠的終止繼續(xù)照射的功能。計算機控制系統(tǒng)的軟件必須加密，控制系統(tǒng)出現故障時立即終止照射，控制臺和治療室內都應當設置緊急停機按鈕。（3）對有用射束內雜散輻射的限制1、以電子束治療時2、X射線治療時（4）對有用射束外的泄漏輻射限制在治療距離上，在固定限速器截面內，透射可調限速器的漏射輻射的吸收劑量與有用射束中心軸最大吸收劑量的百分比應滿足下述限制：當前第111頁\共有157頁\編于星期三\10點以X射線治療時，在10×10cm2照射野范圍內的百分比不應超過2%。以電子束治療時，在50%等劑量曲線以外4cm到最大有用射束邊界之間的平均百分比應當大于2%。以電子束治療時，在50%等劑量曲線以外2cm到最大有用射束邊界之間的最大百分比不應當大于10%。最大有用射束（中子除外）以外的漏射輻射占的吸收劑量百分比不能超過下述限值：在治療距離處，垂直于有用射束中心軸并以軸心為起點，半徑2m的平面上的漏射輻射吸收劑量最大不應超過有用射束中心軸吸收劑量的0.2%，平均百分比不能超過0.1%。在治療距離處，在離開電子源和靶之間的電子軌道1m處或者離開電子源和電子出射窗口之間的電子軌道1m處的漏射輻射的吸收劑量不應超過治療距離處有用射束中心軸劑量的0.5%當前第112頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.3.5對治療室的安全防護要求（1）治療室選址和設計時應當考慮確保周圍環(huán)境的輻射安全。（2）對有用射線束朝向的墻壁和天棚按主屏敝要求設計，其余墻壁按散射輻射屏蔽要求設計。（3）所有貫穿屏蔽墻體的導線管道不能影響屏蔽墻體總體屏蔽效能。（4）使用電子標稱能量大于10MeV的加速器時，治療室的屏蔽設計中必須考慮對中子輻射屏蔽問題。（5）治療室應當有足夠的使用面積；出入治療室的通道應當是迷宮式；考慮到迷宮寬度較寬而且彎度較小，在迷宮入口處墻壁上和門的內側面上，采用含硼的塑料吸收掉散射的中子，迷宮口的防護門應當與加速器運行啟動開關連鎖。（6）治療室外防護門的上方配置輻射危險燈光警示信號。當前第113頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.3.6對安全操作的基本要求（1）為保證治療質量，應當配備便攜式輻射劑量率探測儀、水箱等劑量測量備件、掃描儀和模擬定位機等設備。（2）技術力量包括合格的放射治療醫(yī)生、物理師和操作人員。（3）應當制定出文字的安全操作規(guī)范，不允許擅自去除任何一道安全連鎖系統(tǒng)。（4）在治療中，操作人員不可以擅自離開崗位，要密切觀察患者的反應。（5）治療中，不允許患者的陪護人與患者一起接受治療性照射。（6）治療中，出現意外情況時立即終止照射，把患者移動照射野外，并估算出患者是否受到了超過預選劑量值的照射。當前第114頁\共有157頁\編于星期三\10點2.1.3.7對電離輻射劑量和參數檢驗的要求（1）對工作場所和周圍環(huán)境的輻射水平每年測量一次，人員進行個人劑量監(jiān)測。（2）所有安全連鎖，每月進行檢查一次，妥善進行維護。（3）對加速器自身的劑量測量系統(tǒng)，每周進行刻度一次。（4）對均整器，百分刻度劑量的準確度每半年檢驗一次。對檢測和檢驗結果詳細記錄，存檔。2.1.3.8對醫(yī)用加速器的防護設施（1）恰當和充分的屏蔽；（2）相關人員的防護，個人劑量計；（3）滿足測量要求的輻射測量的報警器和裝置；（4）測量感生放射性和其他有害物質的專用儀器；（5）能確保工作正常的安全連鎖裝置，并定期檢修。當前第115頁\共有157頁\編于星期三\10點2.2近距離外照射治療設備的放射防護與安全性能要求2.2.1后裝治療機2.2.1.1后裝治療機原理和使用的源后裝技術主要應用在宮頸癌的治療方面。原理：先在準備室內將施源器放置并固定在宮腔內，然后送患者進入治療室，把與施源相連接的管頭接好，再用遙控技術將源送入宮頸內照射病灶。治療結束時用遙控技術把源退回到儲源器內。主要組成部分：施源器、貯源和源傳輸系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。老式后裝治療機使用的核素是226Ra，已經棄用；目前主要采用的是Ir-192，Co-60，Cs-137的后裝治療機。37~370GBq的高活度Ir-192源普遍用于高劑量率的后裝治療。Cs-137為低劑量率后裝治療機的首選。當前第116頁\共有157頁\編于星期三\10點2.2.1.2后裝治療機的安全防護（1）定期檢測密封源包殼的完整性。一般半年檢測一次。（2）治療室的屏蔽。（3）職業(yè)人員的防護。需佩戴個人劑量計。（4）患者的防護。（5）源的管理。2.2.2間質植入間質植入是指將一個或多個源放入組織，利用源發(fā)出的β、γ射線進行治療。源非常小，粒子源。2.2.2.1粒子源間質治療的一般過程通過影像學手段獲得腫瘤部位的三維圖像后倒入治療計劃系統(tǒng)，放療物理師和外科醫(yī)師依據處方劑量協(xié)同制定治療計劃，包括源的類型、活度、個數和源在組織中的分布形式。然后在超聲引導下利用模板和粒子源專用植入工具將源按計劃植入，并進行實時確認。當前第117頁\共有157頁\編于星期三\10點2.2.2.2目前常見的間質治療粒子源臨床常用粒子源外觀呈圓柱形。治療源的放射性核素采用鍍覆或吸附等形式附著于金屬絲狀的內核。臨床實踐中粒子源的品種和源活度由放射治療實際需要確定，一般通過向生產單位訂購，需要進行其外形完整性檢驗、泄漏擦拭檢驗和活度計抽樣測量后方可備用。2.2.3表面敷貼器表面敷貼器主要利用β放射性核素貼近皮膚或組織表面進行治療的一種裝置。主要治療局部性神經皮炎，局部性牛皮癬皮膚病和淺表腫瘤等。常用的β源作為敷貼器的有：P-32，Sr-90、Ta-204和Pm-147及Ru-106。P-32半衰期比較短，由醫(yī)療部門臨時自制。常用的γ源敷貼器是Pd-103和I-125，用來治療中等的和較大的眼葡萄膜黑色素瘤。當前第118頁\共有157頁\編于星期三\10點2.2.3.2表面敷貼器的防護使用敷貼器時要做好準備工作，盡量縮短操作時間，戴防護手套和有機玻璃面罩，用有機玻璃操作箱操作，可減少射線對工作人員的照射。敷貼器表面須定期檢查，防止敷貼器有泄漏，如發(fā)現γ計數率增高，即應停止使用。使用敷貼器時，操作人員不能離開，防止敷貼器被人帶走而遺失。敷貼器不用時應放在有屏蔽能力的容器內，容器內壁應為塑料或有機玻璃等輕質材料，外壁用鉛或鐵屏蔽韌質輻射。2.3腫瘤放射治療輔助設備與防護放射治療的輔助設備包括模擬定位機、TPS等。模擬定位機是模擬各種治療條件，精確定出所需照射的范圍，并避開正常組織如脊髓等。TPS為放射治療計劃系統(tǒng)，可以精確計算靶區(qū)的劑量分布及周圍正常組織的受量，選擇最優(yōu)的治療方案。當前第119頁\共有157頁\編于星期三\10點2.3.1模擬定位機模擬定位機的基本結構：X射線球管，影像增強器，診斷型定位床模擬機的焦點比多數診斷型X射線機的大，要求模擬定位機有高電壓大功率輸出的X射線發(fā)生器和X射線球管。2.3.1.2模擬定位機功能（1）為醫(yī)生和計劃設計者提供有關腫瘤和重要器官的影像信息；（2）用于治療方案的模擬。治療計劃設計前的定位與計劃設計后的模擬與驗證，應使用同一個治療體位，強調體位固定器在治療中的重要作用。一旦計劃被確認，醫(yī)生在患者皮膚或體位固定器上標出等中心的投影位置，因等中心的投影位置為用于分次照射擺位的依據，其標記必須可靠，在整個療程中，不能改變。當前第120頁\共有157頁\編于星期三\10點放射治療模擬定位機當前第121頁\共有157頁\編于星期三\10點2.3.1.3模擬定位機的防護發(fā)出的X射線能量小于一般治療射束，不會產生感生放射性。防護要求：機房墻體、頂棚和地板的屏蔽厚度不小于2mmPb當量。2.3.2治療計劃系統(tǒng)患者的臨床檢查和治療方針確定后，主管醫(yī)生按相關要求確定好治療體位和制作好體位固定器，然后進入模擬定位，獲得為進行治療計劃設計所需的患者治療部位的解剖材料，包括腫瘤的位置和范圍、周圍重要組織及器官的位置與結構等，將這些信息送入治療計劃系統(tǒng)進行治療方案的設計和評估，再經過治療前模擬驗證后進入治療。2.3.2.1計劃設計定義確定一個治療方案的量化過程，包括三個方面（1）CT/MRI/DSA等圖像的輸入和處理；（2）醫(yī)生對治療方案包括靶區(qū)劑量及其分布、重要器官及其限量、劑量給定方式等的要求及實現；（3）計劃確認及計劃執(zhí)行中精度的檢查和誤差分析等。當前第122頁\共有157頁\編于星期三\10點2.3.3.2二維和三維計劃系統(tǒng)二維計劃系統(tǒng)的局限性三維計劃系統(tǒng)十大基本功能1、治療部位解剖結構的三維描述2、帶有立體定位框架標記的CT/MRI等影像應成為計劃設計的基礎3、照射野或放射源應有三維空間位置的描述，并可在任意方向上顯示其位置4、劑量計算應在三維劑量網格內進行，劑量計算網格應包括靶區(qū)及其感興趣區(qū)的范圍8、計劃系統(tǒng)必須帶有計劃驗證和確認的手段和工具，以便驗證治療計劃的精確性。當前第123頁\共有157頁\編于星期三\10點2.4放射治療場所放射治療產所的劃分放射治療場所宜設在底層并自成一區(qū)，其中治療室應獨立出來自成一區(qū)。γ遠距治療室平面布局和防護的要求對于醫(yī)用電子/質子加速器室，平面布局和防護的要求對于后裝γ源近距離治療，平面布局和防護的要求對于立體定向γ射線全身治療，平面和防護的要求對于醫(yī)用X射線治療，平面布局和防護的要求當前第124頁\共有157頁\編于星期三\10點2.4.2放射治療場所的屏蔽外照射防護的基本方法：時間防護、距離防護、屏蔽防護2.4.2.1物質對電離輻射的衰減（1）X和γ射線的衰減

N=N0?exp(-μd)對于寬束

N=B?N0?exp(-μd)B為積累因子，描述散射光子影響的物理量，B總是大于1.當前第125頁\共有157頁\編于星期三\10點（2）中子的衰減中子在物質中的衰減，包括慢化和吸收兩個階段硼-10，鋰-6對中子吸收截面比較大，通常在屏蔽材料中用到。窄束中子流在穿過物質時，同樣遵循指數衰減規(guī)律。2.4.2.2常用的屏蔽材料（1）屏蔽材料的選擇從以下五個方面進行分析比較：1、對電離輻射的衰減能力，即防護性能好，2、結構性能好，3、抗輻射，4、耐腐蝕，5、材料的來源、價格、加工、安裝、維修方便等。當前第126頁\共有157頁\編于星期三\10點（2）常用的屏蔽材料1、β射線的防護：主要選擇鋁、有機玻璃、混凝土等低原子序數的物質。2、X，γ射線的防護：鉛、鉛玻璃和鉛橡皮具有抗輻射、耐腐蝕、對X、γ射線衰減能力強。鐵，水，土。當前第127頁\共有157頁\編于星期三\10點2.4.2.3屏蔽厚度的計算方法（1）屏蔽設計的一般原則（偏安全原則）ⅰ選用相關源項最大的輻射發(fā)射率ⅱ對源項應用的擴展應留有余地ⅲ周邊環(huán)境的變化所致的影響ⅳ分區(qū)域設計（2）基本公式

H(d)≤HL

H(D)=ΣFj?εjT/(Kj?rj2)

H(D)=F?B?T/(K?r2)當前第128頁\共有157頁\編于星期三\10點(3)確定屏蔽厚度需要的參數工作負荷，居留因子，有用因子，投射參數，衰減倍數，透射比，透射系數，半值厚度，十分之一值厚度。（4）帶電粒子的屏蔽計算β粒子的最大射程R經驗公式：