放射治疗设备讲解课件

1、放射治疗设备第1页，共129页。基本概念放 射 能使物质电离的电磁波或粒子流的辐射 过程称为“放射”放射线 能使物质电离的电磁波或粒子流称为“放 射线”，简称“射线”.放射源 能输出“射线”的物质(元素)或设备称为“放射源”。放射性 某些物质(元素)或设备能够产生“电离辐射”的性质叫做“放射性”。第2页，共129页。基本概念电离辐射:能够引起物质电离的辐射通常所说的“放射”、“放射线”、“放射源”等实际上就是特指“电离辐射”。电离辐射可以从原子或分子里面电离(ionize)出至少一个电子电离:即经过照射后能使物质的原子或分子变成“离子”，从而改变物质的原有特性。 离子:带有电荷的原子或分子，或

2、组合在一起的原子或分子团。带正电荷的离子称“正离子”，带负电荷的离子称“负离子”。第3页，共129页。基本概念放射性核素内部发出的射线用希腊字母表示：射线、射线和射线就分别表示从放射性核素内部发出的中子、电子和光子不是从放射性核素内部发出用大写的英文字母或者实际名称表示：X射线、电子射线(简称电子线)、质子射线等。射线与电子射线都是由放射源向外发射的电子流，物理特性基本相同，区别在于来源不同，能量不同射线与X射线都是电磁辐射(光子)，单从放射治疗的效果与作用而言，两者基本相同，只是来源不同，能量不同而已。第4页，共129页。“射线”装置X线机、CT、ECT、PET等各种医学影像检查设备（诊断）

3、第5页，共129页。“射线”装置放射治疗设备：钴-60治疗机医用直线加速器刀、X刀近距离后装治疗机质子加速器等第6页，共129页。“射线”装置根据不同的医学需求选用了不同的“放射源”输出的“射线”具有各自特定的能量和剂量完成特定的医学检查或医学治疗目的。 第7页，共129页。放射源类型放射治疗使用的放射源放射性核素人工射线装置放射性核素天然放射性核素 226镭人工放射性核素 60钴 92铱第8页，共129页。放射源类型放射性核素的特点 每时每刻都有射线输出 时间 辐射能力放射性核素的衰减特性半衰期：射线衰减到初始状态的一半时所需要的时间镭- 1590年 60钴-5.27年 192铱-74天第9

4、页，共129页。放射源类型人工射线装置：能够产生并输出高能射线的各种射线装备 X线机 加速器特点： 工作时输出射线 停机时没有放射性 结构比较复杂输出射线的能量越高、性能越先进、结构越复杂，价格就越昂贵放射治疗使用的人工射线装置，正在朝着多功能、高性能、高精度的方向发展。第10页，共129页。放射线类型放射源：天然放射源和人工放射源放射源本质： 光子辐射(电磁辐射)粒子辐射光子各类放射性核素产生的射线（60钴 192铱） 加速器等设备产生的X射线，是波长很短、频率非常高的电磁波辐射，或者说是光子辐射。第11页，共129页。放射线类型粒子 放射性核素：粒子(中子) 粒子质量为6.6410-27k

5、g. 粒子带正电荷，由两粒带正电荷的质子和两粒中性的中子组成，相等于一个氦原子核。粒子(电子) 加速器等设备 电子束 质子束 中子束 重粒子束(碳离子等) 第12页，共129页。放射线类型人工射线装置kV级X射线治疗机放射出的是 X射线质子加速器放射出的是带电粒子质子医用电子直线加速器光子束 X射线粒子束电子射线第13页，共129页。放射线类型同一种放射源，并不一定只能发射一种射线有的放射性核素既可以发射射线，同时又发射射线和射线同一个放射源发射的不同的射线，往往具有不同的强度或能量，因而具有不同的放射特性正是利用各种射线具有不同放射特性的特点，才为放射诊断技术和放射治疗技术提供了多种可能的选

6、择，以满足临床的不同第14页，共129页。放射线类型直接致电离辐射：带电粒子(正电离子和负电离子)引起物质的直接电离间接致电离辐射：光子(X射线和射线)和中性粒子不是直接引起物质电离第15页，共129页。放射线类型电磁波(电磁辐射) 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线传播速度：30万千米/秒(真空)“波长”和“频率”不相同，外在表现和特点不同第16页，共129页。第17页，共129页。第18页，共129页。电磁辐射“波粒二重性”电磁辐射 “波”的特性 “粒子”特性双重特性 波长不同有很大的差异波长越长 “波”的特性越强波长越短，“粒子”特性越强。第19页，共129页。电磁辐射“波粒

7、二重性”无线电波、微波等向外辐射时，“粒子”特性非常微弱，一般是用波动理论进行描述，所以，通常叫做电磁波；红外线，可见光、紫外线而言，“波”的特性依次减弱，“粒子”特性依次增强，红外线的“波”的特性略强，“粒子”特性较弱；紫外线则是“波”的特性较弱，“粒子”特性略强；而可见光的“波粒二重性”最为典型；第20页，共129页。电磁辐射“波粒二重性”电磁波谱的另一端，X射线和射线主要以“粒子”特性表现，几乎显不出“波”的特性可以把X射线和射线看成是“粒子”，但这种粒子具有自己的特殊性质，为了有所区别，人们把这种“粒子”叫做“光子”。在放射治疗医学领域，人们往往把“光子”的概念等同于X射线或射线第21

8、页，共129页。X射线射线的特点X射线和射线具有穿透物质的能力特定能量的X射线或射线而言，物质的密度越小,穿透能力越强; 物质的密度越大，穿透能力越弱X线机、CT机设计原理第22页，共129页。X射线射线的特点不同的物质对X射线和射线具有不同的穿透能力，通常是物质的原子序数越高，X射线或射线的穿透能力越弱根据这一特点，选用穿透能力弱的材料对X射线和射线进行控制与防护，铅被广泛应用 。第23页，共129页。X射线射线的特点“电离辐射”是X射线和射线的另一个重要特点。能量越高，辐射深度越深，“电离”性能越强。医用直线加速器、钴-60治疗机、近距离后装治疗机等现代肿瘤放射治疗设备就是按照X射线和射线

9、的这一特性而设计生产并逐渐发展起来的。第24页，共129页。粒子辐射粒子辐射包括带电粒子辐射和中性粒子辐射(电子、质子、中子等)带电粒子带正电的粒子-正电粒子带负电的粒子-负电粒子粒子辐射按质量轻粒子重粒子电子和质子是带电粒子电子是负电粒子质子是正电粒子中子是中性粒子 第25页，共129页。粒子辐射粒子的质量 电子-轻粒子 质子 中子-较重的离子 碳、氧、氮等粒子-重粒子一个质子=一个电子的电荷量=1.60Xl0-19C(库仑)；一个质子的质量1.67X10-27kg= 1836倍个电子质量 两者的质量差别巨大碳离子等重离子的质量更大第26页，共129页。粒子辐射不同的粒子辐射不同的射线装置或

10、射线设备来产生不同的设备所输出的粒子辐射具有各不相同的放射特性利用各具特色的放射特性，输出各种粒子束的放射治疗设备，以满足临床放疗的不同需求。第27页，共129页。第28页，共129页。直接致电离辐射具有比较明显的“射程” 即电子线、质子束和重离子束这三条曲线都有比较明显的终点，这是带电粒子辐射的共同特点。电子的射程很浅，只适合于皮肤和较浅部位病变的治疗第29页，共129页。直接致电离辐射质子和重离子的射程比较远最大优势：“布拉格峰”：达到最大射程以后的射线剂量迅速降低到零点的曲线有效保护后面的正常组织，比较适合于重要器官周围病变的治疗。重粒子的“布拉格峰”比质子的“布拉格峰”更加尖锐，对某些

11、特定的病变而言具有更大的优越性，设备更加笨重和复杂，故目前很少应用。质子加速器和重粒子加速器设备的造价太昂贵等原因，目前还难以广泛推广应用。第30页，共129页。第31页，共129页。间接致电离辐射射线没有“射程”kV级K射线、射线、高能X射线、中子束这四条曲线几乎没有终点，这是间接致电离辐射包括光子和中性粒子(中子)的共同特点，但它们的最大剂量点的深度随能量的增加而加深，为了表示这种射线的特点，通常将从表面到最大剂量点的区域称之为“建成区”。通过选择合适的能量即根据病灶深度选择合适的“建成区”，并采取合理布野照射技术，这类射线可以适合于多数病灶的放射治疗。高能X射线和中子束的剂量特性曲线比较

12、接近，似乎两者没有什么区别，而实际上，从放射生物学的角度分析，两者还是有较大差别的。另外，因中子设备更加复杂昂贵，故目前很少应用。第32页，共129页。第33页，共129页。常用放射治疗设备 放射治疗设备的照射方式：外照射 内照射外照射（远距离照射）是将放射源置于体外一定距离进行照射，放射线需经皮肤和正常组织才能到达肿瘤或病变组织。根据不同病灶，只要选择合适的射线类型和能量，精心设计治疗计划和治疗方案，就可以达到预计的治疗效果。内照射（近距离照射）是采用某种方式将放射源置于人体的自然腔道或组织间进行近距离直接照射，由于内照射距离近，一般选用低能量放射源，只要选择合适的适应证，也可以达到比较理想

13、的治疗效果。内照射治疗既可以单独实施，也可以与外照射配合实施，具体采用哪种照射方式，要根据不同的病灶由放疗医师来确定具体的治疗实施方案。第34页，共129页。外照射 内照射第35页，共129页。常用的放射治疗设备kV级X射线治疗机钴-60治疗机医用电子直线加速器内照射近距离后装治疗机质子加速器在普通医用电子直线加速器上辅加动态多叶光阑(MLC)、实时验证系统和呼吸门控系统等装置，使得“适形治疗”和“调强治疗”等精确放射治疗技术获得了飞速发展。第36页，共129页。kV级X射线治疗机和钴-60治疗机是早期的外照射设备，前者目前已趋于淘汰；后者由于设备结构比较简单，成本较低，具有较好的临床意义，目

14、前在中小医院仍有一定的市场。而在大型综合性医院和专业肿瘤医院，作为主流外照射设备，医用电子直线加速器正在放疗界得到迅速推广和应用。在计算机控制下，以192铱作为放射源的近距离后装治疗机是目前应用最为广泛的内照射设备。而性能更加优越的重粒子加速器等高能粒子加速器，由于结构更加复杂，价格昂贵等原因，目前和今后相当长的时间内还难以推广应用。放射治疗究竟选用何种放疗设备，选用何种放射源，用多高的能量进行照射，要根据实际临床需要和当时的经济技术水平综合考虑来确定。第37页，共129页。放疗辅助设备模拟定位机治疗计划系统挡铅制作系统患者定位体架等CT模拟机”定位计划系统 “模拟机CT”定位计划系统第38页

15、，共129页。kV级X射线治疗机第39页，共129页。基本结构 1X射线管 2高低电压发生器 3控制系统 4机械装置和辅助设备 第40页，共129页。X射线管X射线管 是kV级X射线治疗机的心脏，是产生X射线的关键部件。它主要包括阴极(灯丝)和阳极(钨靶)两大部分。 第41页，共129页。高低电压发生器低压部分主要是灯丝变压器，电压可以调节，供给灯丝进行加热，以便形成“电子源”。高压部分可以产生几百千伏(kV)的高电压。该电压一般是采用自耦变压器调节。高电压加在球管阳极，以便在钨靶和灯丝之间形成加速电场。第42页，共129页。kV级X射线治疗机的基本工作原理灯丝通电加热阴极形成局部电子云团(“

16、电子源”)阳极与阴极之间施加正向高电压(管电压)在钨靶和灯丝之间形成正向强电场在正向强电场的作用下，“电子源”向钨靶高速运动电子撞击钨靶，产生于治疗病变的kV级X射线第43页，共129页。控制系统X射线治疗机的控制中心各种控制电路和控制台上的开关调节旋钮各种监视仪表可以进行电源控制、电压和电流的调节、工作方式的选择等操作。 第44页，共129页。机械装置和辅助设备完整的机械装置相应的辅助设备支架立柱导轨患者床定位装置、显示装置和存储与输出装置等设备。 第45页，共129页。滤过板由于kV级X射线治疗机所产生的X射线能谱比较复杂，其中的低能X射线对治疗不但无益，反而会造成皮肤量过高，因此，每台X

17、射线治疗机都要根据不同的管电压配备适当材料、适当厚度的滤过板，用滤过之后的X射线进行放射治疗。第46页，共129页。半价层(HVL)对kV级X射线治疗机而言，不能用管电压来表示X射线的质。临床上，一般是用“半价层(HVL)”来定义X射线的射线质。 半价层(HVL)是指使原射线的强度衰减到一半时所需的吸收体的厚度，就称为以该吸收体的厚度表示的半价层。半价层越高，穿透力越高，射线的质就越高，即射线的能量越高。一般120 kV以下的浅层K射线用铝(A1)表示半价层，120400 kV的中、深层X射线用铜(Cu)加铝(A1)表示半价层(HVL)。第47页，共129页。X射线治疗机类型和适用范围 第48

18、页，共129页。普通X线机的特点 能量低、 深度剂量低、 易于散射、 剂量分布差 故仅适用于皮肤癌等表浅肿瘤的治疗第49页，共129页。钴-60治疗机第50页，共129页。外照射钴-60治疗机 放射性核素60钴发射出的射线可以达到兆伏(MV)级能量具有更强的穿透能力可以治疗浅表组织的病变适合于治疗更深处的病变结构比较简单，制造和运行成本都比较低，自20世纪60年代起，外照射钴-60治疗机就逐步取代了kV级X射线治疗机而成为临床放射治疗设备的主流机型 第51页，共129页。钴-60治疗机钴-60治疗机按结构:固定式和旋转式固定式钴-60治疗机是早期产品，已被旋转式钴-60治疗机逐步取代。旋转式钴

19、-60治疗机的机架可以作360旋转，机头也可朝一定方向移动，照射起来方便，可以做多种治疗，如等中心治疗、切野照射等，有些还能作钟摆照射和定角照射等等。第52页，共129页。旋转式钴-60治疗机的基本结构治疗机头准直器治疗机架治疗机床控制操作部分第53页，共129页。治疗机头 由于60钴是活度很高的放射源，必须加强放射防护才能保证使用安全，因此，治疗机头主要的就是一个大安全防护壳，它用高密度材料做成，一般是由铅或钨合金浇铸而成，外表面则用钢材做套壳。 第54页，共129页。治疗机头遮线器装置:使放射源能在关机储存和开机照射状态之间自如转换，治疗机头内必须安装。当遮线器处于关位时，射线束被遮挡，治

20、疗机处于安全状态；当遮线器处于开位时，射线束从机头射出，处于治疗状态。常用遮线器有：钨门式遮线器、旋转式遮线器、水银柱式遮线器和抽屉式遮线器抽屉式遮线器是目前最常用的一种方式第55页，共129页。抽屉式遮线器抽屉式遮线器的特点是结构比较简单。万一钴源钢柱运动时被卡住，该机器有强行回源按钮，启动后可自动强行回源或采用其他回源措施。第56页，共129页。准直器系统准直器就是限制线束的范围，即限定一定的照射野大小以适应治疗需要。根据国际放射防护委员会(ICRP)推荐：准直器的厚度应使漏射量不超过有用照射量的5，按照这个要求，60钴准直器的最小吸收厚度应为4.5个半价层。准直器所需铅厚为5.7cm，一

21、般取6cm。摆位时托架上的铅挡块也应不小于6cm。准直器一般有固定和可调两种，因为准直器本身很笨重，所以固定的很少有人使用，大多数是可调的准直器。由于钴源包壳是直径为20mm以上的不锈钢容器，并非“点源”，因此，“半影”较大第57页，共129页。钴-60治疗机的几何半影示意图点发出的射线束(实线)是正常的投影区域，A和B两处发出的射线束(虚线)就形成了半影区。为了减少几何半影，准直器距体表越近越好，但太近了不利于机器转角旋转，同时由于准直器的散射剂量破坏建成效应反而提高了表面剂量，因此准直器一般距离体表不能低于1520cm。为了减少穿射半影，准直器的厚度应大于4.5半价层，也就是说用铅作准直器

22、时厚度应大于7cm，而且均采用复式球面结构。第58页，共129页。 射野边缘剂量随离开中心轴距离增加而急剧变化的范围，用P80%20% 表示。 80%20%P80%20%钴-60半影的种类及产生原因第59页，共129页。半影的种类：几何半影：源具有一定尺寸穿射半影：准直器端面与边缘射束不平行散射半影：由于组织中的散射线造成第60页，共129页。几何半影：缩小放射源直径穿射半影：采用带有半影消除装置的复式球面准直器散射半影：无法消除，但散射半影的大小随入射线的 能量增大而减小。半影的消除：第61页，共129页。治疗机架 治疗机架是机器的支撑装置，整个机器的所有部件都由机架将其连为一体，直立固定式

23、钴-60机的机架较为简单，主要就是支撑防护机头和平衡体，而回转式机器除有支撑作用外，还是等中心技术的最基本组成部分。第62页，共129页。治疗床承载足够体重的患者射线通过时，要求吸收剂量小散射少床面能垂直升降患者上下床左右移动纵向移动床座和床面可旋转角度90度第63页，共129页。钴-60治疗机的控制系统电气控制机械控制安全保护控制控制台总电源开关、源位指示灯、双道计时系统、治疗机控制钥匙开关、门连锁指示、气源压力系统、机头机架角度指示、电视监控和对讲机等。第64页，共129页。安全连锁钴-60治疗机必须设置一系列的安全连锁装置，这些装置都连接到主控电路中，也就是说，无论哪一个安全连锁不在正常

24、位置，机器都不能顺利出源治疗。第65页，共129页。 60钴是一种放射性核素，是由普通金属60钴在反应堆中经热中子照射轰击所产生的不稳定核素。人们就是利用60钴在核衰变过程中放射出的射线对肿瘤进行放射治疗。由于60钴是核反应堆的产物，所以称为人工放射性核素。钴源放射出的7射线平均能量为1.25MV，半衰期是5.27年(5年零3个月)，大约平均每月衰减1.1，使用寿命一般是7.6年。 临床上常用的钴源多是颗粒状，钴粒被封装在金属不锈钢包壳里面。目前常用的钴源包壳外形有23.4mmX36.7mm和26mmX27mm两种规格。 第66页，共129页。封装好的钴源，平时被存储在机头的“源容器”内。治疗

25、时，通过特制的机械装置，将钴源自动推到照射窗口处。通过准直器等射线控制与遮挡装置进行放射治疗。治疗结束后，机器会自动将钴源拉回“源容器”内储存。由于”钴源是活度很高的放射性核素，如果回源不到位，就会造成放射事故，因此，必须随时检查钴源归位情况，以保证患者和工作人员不会因为意外照射而受到伤害。第67页，共129页。射线的剂量特性射线的辐射能量：1.25MV比kV级X射线的辐射能量高出许多，但“建成区”仍然太浅，皮肤受量仍然较大不是很适合于深部肿瘤的放射治疗第68页，共129页。钴-60线的特点：1.穿透力强;2.保护皮肤 ;3.骨和软组织有同等的吸收剂量 ;4.旁向散射小 ;5.经济、可靠;6.

26、缺点：存在半影、半衰期短以及防护等问题。 第69页，共129页。医用电子直线加速器第70页，共129页。医用电子直线加速器输出能量较高剂量分布特性较好输出不同能量的光子(X射线) 不同能量的电子医用电子直线加速器是放射治疗领域的主流机型第71页，共129页。医用电子加速器类型感应加速器回旋加速器直线加速器直线加速器性价比最高第72页，共129页。基本结构支臂式 滚桶式支臂式机架的特点:主机和所有元器件都安装在一个房间内，结构比较紧凑滚筒式机架结构:主要部分被安装在假墙后面的滚筒上，治疗室显得比较简洁不论哪种形式，都有一个基础底架，水平安装在地基上并与地基固定。第73页，共129页。第74页，共

27、129页。医用电子直线加速器的基本结构原理基本结构：加速管微波源电子枪真空系统束流输出系统水冷系统治疗床系统自动控制系统第75页，共129页。电子直线加速器的基本工作原理电子在电场中会受到电场力的作用而运动，电子因受电场力的加速而获得能量。在电子直线加速器的加速管内部，“谐振腔”在微波的激励下产生沿轴线向前移动的高压电场，电子被持续加速而获得能量。不难理解，电场强度越强，加速距离越长，电子获得的能量就越高，这些获得高能量的电子，直接引出就是电子射线，打靶以后就可以输出X射线。第76页，共129页。第77页，共129页。kV级X射线治疗机的工作原理也是电子在电场力作用下被加速而获得能量，然后打靶

28、产生X射线。要想获得更高能量(MV级)的X射线，必须大幅度提高阳极电压。然而，受结构原理和材料耐压等技术条件的限制，kV级X射线治疗机的结构原理已经难以胜任更高能量的射线输出，必须寻求新的电子加速结构。电子直线加速器就是为了满足兆伏级(MV)射线的需求才逐步发展起来的。根据微波在加速管中的不同工作方式，电子直线加速器可分为行波加速器和驻波加速器两种类型。第78页，共129页。(a) 行波加速系统 (b) 驻波加速系统A-加速结构 B-引出系统 C-环流器 D-耦合波导E-聚焦及导向线圈 G-电子枪 I-隔离器 L-吸收负载M-高压脉冲调制器 P-离子泵 S-微波功率源 T-脉冲变压器W-波导窗

29、 医用电子直线加速器加速系统第79页，共129页。行波加速管的基本原理微波以行波形式加速电子的加速管称为行波加速管，微波以驻波形式加速电子的加速管叫做驻波加速管。行波加速：微波电磁场沿加速管中心轴向前传播，在谐振腔中激励生成行波电场，注入的电子就像踏着冲浪板一样，骑在行波电场上加速前进。如果能保持行波电场的速度始终与被加速的电子速度一致，就会持续不断地对电子进行加速，被加速的电子能量就会不断增加，这就是行波加速管的基本原理。 第80页，共129页。驻波加速管的基本原理驻波加速：微波电磁场被引入加速管后，就在腔体中建立起随时间振荡的轴向驻波电场，如果电子到达每个腔体的时候，该腔的电场也正好是由负

30、变正，就可以让电子得到持续加速，被加速的电子的能量就会不断增加，这就是驻波加速管的基本原理。 第81页，共129页。行波和驻波结构比较长度：低能加速器，驻波管比行波管高，因此驻波管短，中、高能加速器，增益差别不大能谱和控制特性: 行波加速管聚束特性优于驻波加速管，因此能谱较好；能量调节比驻波加速管容易。第82页，共129页。 输出特性医用电子直线加速器是既可以输出不同能量的X射线、也可以输出不同能量电子射线的放射治疗设备。按照输出X射线能量的不同，将加速器分为低能、中能、高能三类低能医用直线加速器只能输出4MV或6MV的单能X射线(单光子)；中能医用直线加速器不但可以输出4MV或6MV的单能X

31、射线(单光子)，还可以输出能量从415MeV的多档电子射线；高能医用直线加速器则可以输出低能和高能两档X射线(称为双光子)及多档电子射线。其中，低能X射线一般是4MV或6MV，高能X射线一般是15MV或18MV，电子射线可从425MeV范围内选择6档以上电子束。显然，高能医用直线加速器可选的射线能量多，适用范围广，是放射治疗技术的首选设备。当然，也就包含了中、低能医用 电子直线加速器的射线输出特性。第83页，共129页。X射线模式及输出特性在选定X射线治疗模式时，加速器会自动将“靶窗转换装置”的“X线靶”对准电子束，电子打靶就会产生X射线，显然，打靶前的电子能量越高，输出的X射线的能量就越高。

32、这时，在射野范围内，输出的X射线呈中间强，周边弱的“峰”形束流，为了使射野内的束流强度均匀，加速器会自动将中间呈凸出状的圆锥形“均整块”移到靶的下面，由于均整块中间厚，周边薄，射线穿过以后，中央部分的射线强度被减弱，这样，就会输出能量均匀平坦的X射线束。 在均整块前方安装的是用来监测输出射线的“电离室”。通常，该电离室是多极透射型平行板结构，它包括2道剂量检测通道和2组4道或3组6道剂量均整度检测通道。这样，就可以即时检测输出射线的剂量特性和均整程度。 机头内部设置的初级准直器的作用是将射线限定为一束圆锥形束流。次级准直器通常是由两对4个铅门对称设置，每个铅门可以独立运动，这样，就可以根据被照

33、病变的大小合理设定照射区域(射野)，但这时的照射区域是方形射野，对不规则的照射区域，一般是在托盘上摆放特制形状的铅挡块使之符合治疗区域的形状要求。为了开展精确放射治疗技术，近年来生产的高能医用电子直线加速器，已经将次级准直器改为动态多叶准直器(MLC) 。 这种准直器一般是由几十对相对独立的叶片构成，每个叶片由一个步进电机控制，可以独立运动，各个叶片的运动是由计算机控制自动完成的，从而可以达到“适型治疗”和“调强治疗”技术，以达到精确治疗目的第84页，共129页。动态多叶准直器(MLC)是由几十对相对独立的叶片构成，每个叶片由一个步进电机控制，可以独立运动，各个叶片的运动是由计算机控制自动完成

34、的，从而可以达到“适型治疗”和“调强治疗”技术，以达到精确治疗目的第85页，共129页。 a自动 b手动第86页，共129页。PrescriptionFluenceCourtesy of UNCVerifyDeliver第87页，共129页。兆伏(MV)级X射线百分深度剂量曲线图也画出了60钴发出的射线的曲线图。光子能量越高，建成区(最大剂量点)越深，深度剂量(最大剂量点后)也随之增加，而皮肤剂量相应减少。可以针对不同位置和不同深度的病变组织，选用不同能量的光子进行照射，以达到最佳的治疗效果。第88页，共129页。电子射线模式及输出特性在选定电子射线治疗模式时，加速器会自动将“X线靶”移开，把

35、“窗”对准电子束，电子射线直接从“窗孔”引出，但这时引出的电子束是窄束射线，束流直径只有3mm左右，不能满足临床治疗要求，这时，必须让窄束射线展开成为散射状束流。当选定电子射线治疗模式时，加速器会自动将均整块移开，并将与电子束能量相适应的金属“散射箔”移到窗口的下面，经过散射箔的散射以后，电子射线束就成为散射状束流。然后经过电离室检测、次级准直器和电子束限光筒的准直限束，最后到达病变部位。由于最后输出的电子射线仍然易于散射，因此，电子束限光筒做得比较长，让输出端口直接贴近患者皮肤，以减少周围组织的射线受量，最大限度地保护正常组织。第89页，共129页。第90页，共129页。不同能量的电子射线百

36、分深度剂量曲线电子射线不但皮肤受量较大，而且具有一定的“射程”，能量越高，射程越深，而射程后面的深部组织基本受不到射线照射，这是电子射线最重要的剂量学特征。高能电子射线射程之外，有很小一段弯曲的深度剂量曲线，这是由于电子束穿过散射箔时，总要产生少量的X射线造成的，通常称之为X线污染。因此，在选用较高能量的电子射线治疗较深部位的病变时，X线污染不能忽略不计，而是应该给予必要的考虑。第91页，共129页。 配套设备 机房的设计与建设 激光定位系统 模拟定位系统 治疗计划系统 挡钳制作设备 体位固定设备 治疗验证与剂量检测设备 治疗计划系统 第92页，共129页。近距离后装治疗机第93页，共129页

37、。内照射也称为近距离照射，是通过人体的自然腔道或组织间置入的方法，将核素放射源直接贴近病变部位进行照射。其特点是对某些部位的病变例如食管癌、直肠痛、宫颈痛等直接实施放射治疗，对周围组织损伤较小，治疗效果较好。第94页，共129页。内照射近距离后装治疗机的基本结构后装治疗机各种施源器治疗计划系统操作控制系统第95页，共129页。机座立柱机头放射源 第96页，共129页。内照射近距离后装治疗机的基本工作原理首先按照不同部位选用合适的“施源器”，并通过腔道或组织间置入的方法将施源器紧贴在病变部位，然后由控制系统自动将放射源送进施源器实施近距离放射治疗。由于事先置人施源器，然后，在计算机控制下，由机器

38、自动将放射源送入治疗部位的施源器内，所以人们给这种设备取名为近距离后装治疗机，简称后装机。第97页，共129页。内照射近距离后装机的治疗过程首先对选定的施源器进行消毒，然后将施源器放置在需要近距离治疗的病变部位，如果是用于食管等部位的治疗，还要在X线诊断机或模拟定位机上，通过透视并拍照的方法确认施源器的确切位置，并通过专门的图像输入设备将拍摄的X线片输入到治疗计划系统的计算机内，通过专业软件设计治疗计划。同时，要将施源器与后装治疗机接通。待准备工作完成之后，工作人员退出治疗室，然后通过操作控制系统，执行计划系统传送过来的治疗计划。当完成一定量的辐照之后，在电脑的控制下，放射源自动退回到储源器，

39、完成1次照射过程，从而实现近距离后装治疗。这种治疗模式既可以保证治疗精度，又能保证工作人员安全，所以受到放射治疗界的广泛认可，从而获得了广泛的推广应用。第98页，共129页。普通模拟定位机 模拟定位机是用来模拟加速器或60CO治疗机治疗条件的专用X射线成像系统。模拟定位机第99页，共129页。第100页，共129页。第101页，共129页。模拟定位机的基本结构X射线管(俗称球管)高低电压发生器影像增强器可上下移动和等中心旋转的机架可作360旋转的X线机头机头内设有准直器和射野“井”型界定线模拟床跟加速器治疗床的结构原理完全一样，能做上下左右和前后三个方向的运动，并能做等中心旋转；影像增强器也能

40、做三维方向的移动，以方便成像定位。控制操作系统、激光定位灯系统等 第102页，共129页。常规模拟定位机的六大功能靶区及重要器官的定位 确定靶区（或危及器官）的运动范围 治疗方案的确认（治疗前模拟） 勾画射野和定位、摆位参考标记 拍射野定位片或证实片 检查射野挡块的形状几位置第103页，共129页。第104页，共129页。计划模拟验证0DR模拟机270DR0DRR计划系统270DRR第105页，共129页。CT模拟机与模拟机CT 第106页，共129页。CT模拟机CT模拟机其实是在CT扫描机的基础上，通过增加一套激光射野模拟器和一套虚拟模拟工作站而构成的虚拟模拟定位系统。CT扫描机可以是一台常

41、规螺旋CT机，但由于常规CT机的床面呈下凹弧形，而加速器的床面是平板形，为了使患者在虚拟模拟定位与实际放射治疗时的体位保持一致，必须将CT机的床面改用平板形，材料为碳纤维面板，以减少由于散射可能对CT图像的干扰；激光射野模拟器由3只可以移动的激光定位灯和一台安装专用软件的电脑构成，一般是安装在CT机房的患者扫描入口处的适当部位，其作用除了可以指示机械等中心之外，还增加了指示射野投影位置的功能；虚拟模拟工作站装有一套可以进行CT图像的三维重建、立体显示及射野模拟功能的软件，这种软件可以独立使用，也可以融人三维治疗计划系统当中，但这种计划系统必须能与激光射野模拟器的计算机部分进行数据交换，使重建的

42、三维图像与模拟过程始终处于同一个患者坐标系，以保证虚拟模拟定位所确定的靶区能够处于加速器的机械等中心位置。第107页，共129页。CT模拟机 1)专用CT模拟定位机 一台CT 一套计划系统 一套激光定位器 2)通用CT扫描机 机房内加激光定位器 计划系统 网络 3）带CT功能的模拟定位机与多功能计划系 统联网组成CT模拟定位系统第108页，共129页。模拟机CT模拟机CT是在常规模拟定位机的基础上，将准直器沿患者横向开成一条缝隙，在原来的影像增强器表面处放置上百个X射线探测器，在球管出束的同时，让机架旋转360将采集到的患者断面扫描信息资料进行反向处理，产生类似CT断层扫描的图像。但由于模拟定

43、位机机架的旋转速度不能太快，需要扫描的时间比较长，球管至射线探测器的距离较远等原因，使得成像质量不够理想，三维图像重建质量比较差。模拟机CT技术还不够成熟，目前临床上还难以推广应用。第109页，共129页。计划模拟验证模拟机 图像计划系统CT 图像第110页，共129页。 治疗计划系统第111页，共129页。治疗计划系统(TPS)的硬件配置主要部分是一套专门用来进行放射治疗计划设计的计算机工作站。 较高配置的微型计算机 图像输入输出设备（图像扫描仪、磁带机和打印机等） 为了适应通过网络直接从CT、MRI和PET等影像检查设备或者医院局域网的服务器上获取数字图像信息的需求，并通过网络将设计好的放

44、射治疗计划直接输人到加速器等放射治疗设备的控制系统，目前，治疗计划系统配备的计算机，都要配置可以在医学影像设备之间传输交换数字影像的DICOM接口，当然，相应的影像检查设备和加速器控制系统的计算机也必须配置DICOM接口，才能实现相互进行数字影像的传输交换功能。 对于立体定向放射治疗(X刀、刀)和适型调强放射治疗等精确放射治疗技术来说，要设计精确放射治疗计划，必须依靠三维立体定位坐标体架来确定患者的精确位置。在通过CT或MRI等影像设备采集患者图像资料时，必须让患者与三维坐标体架一起扫描，这样，就可以获取带有三维坐标标记的患者断面影像资料。包含三维坐标标记的影像资料传输到治疗计划系统的计算机上

45、，就可以进行图像重建并制定精确治疗计划。患者每次治疗时都必须使用同一个体架并恢复扫描采集影像时的体位。因此，三维立体定位坐标体架也是现代放射治疗计划系统必备的硬件配置之一。第112页，共129页。软件功能(一) 图像处理功能 (二) 剂量计算功能 (三) 计划评估功能 需要说明的是，治疗计划软件的上述三个功能，不是各自独立，而是相互联系，不可分割的统一体系。在设计治疗计划时，要反复运用图形处理、剂量计算和计划评估功能，才能够设计出比较满意的放射治疗计划。第113页，共129页。射野挡铅制作设备 第114页，共129页。射野挡铅与组织补偿射野挡铅也称为铅挡块。使用铅挡块的主要目的是最大限度地保护周围的正常组织或某些重要器官；铅挡块的另一个作用是组织补偿。目前临床上使用的铅挡块材料一般是低熔点铅，铅挡块的厚度要按照射线能量确定，通常，X射线的铅挡块厚度是7.58cm，电子射线铅挡块的厚度为3cm左右即可。按照形状区分，铅挡块有标准型挡块和非标准型挡块两类。标准型挡块是直接购进的成型产品，适用于比较规则的射野，可以反复使用；非标准型挡块必须根据每个射野形状专门制作，适用于各种复杂的射野形状，用完以后可以经过熔化重新浇铸使用。作为组织补偿用的铅挡块，也分为标准型和非标准型两类。机头内部安装的电动楔形板或者外挂的多种规格的楔形板就是标准规格的组织补偿器