放射治疗设备发展史

放射治疗设备发展史1放射治疗设备发展史第1页年1月，中国医学科学院肿瘤医院、国家癌症中心赫捷院士、全国肿瘤登记中心主任陈万青教授等在《CA：ACancerJournalforClinicians》杂志上发表了年中国癌症统计数据。文章指出，我国癌症发病率和死亡率不停攀升，几乎22%全球新发癌症病例出现在中国，27%癌症死亡病例在中国，年中国有429.2万例新发肿瘤病例和281.4万例死亡病例，而且癌症预后普通较差，生存期较短，癌症已成为我国因疾病死亡第一大原因。1、放射治疗基本概念2放射治疗设备发展史第2页放射治疗是利用高能射线来破坏癌细胞DNA，使其失去分裂与复制能力，到达缩小、消除肿瘤组织目标。这些射线能够是放射性核素产生α、β、γ射线；x射线治疗机和各类加速器产生不一样能量x线；也能够是各类加速器产生电子束、质子束、负π介子束以及其它重粒子束等。据文件统计，70%恶性肿瘤病人，治疗某一阶段需做放射治疗。据WHO汇报，45%恶性肿瘤可治愈，其中手术治愈22%，放射治疗治愈18%，化疗治愈5%。放射治疗基本概念3放射治疗设备发展史第3页

1895年伦琴

发觉X射线1901年荣获首届Nobel物理学奖2、放射治疗发展历史4放射治疗设备发展史第4页1896年贝克雷尔发觉铀放射性放射治疗发展历史5放射治疗设备发展史第5页1896年居里夫妇发觉镭1903年Nobel物理学奖1911年Nobel化学奖放射治疗发展历史6放射治疗设备发展史第6页1896年第一例放射治疗1920’sx线治疗喉癌镭治疗宫颈癌1930’sCourtard建立了分次放疗方法1950’s

钴-60治疗恶性肿瘤1970’sCT应用于肿瘤诊疗和治疗加速器治疗恶性肿瘤模确定位机应用1980’sMRI应用于肿瘤诊疗和放疗放疗计划系统（TPS）应用1990’s

适形放射治疗及调强放射治疗（IMRT）

CT模拟机7放射治疗设备发展史第7页3、放射治疗设备发展史放射治疗技术是经过人工射线或天然射线对肿瘤病人或其它病灶实施无创性治疗当代放射治疗伎俩。人工射线是由各类人工射线装置或设备产生放射线；天然射线是由天然放射性核素发出放射线。放射治疗设备是伴伴随放射线发觉与应用研究而逐步发展起来当代医学治疗装备。8放射治疗设备发展史第8页（一）放射线发觉与医学应用1895年，德国科学家伦琴发觉了X射线；1896年，法国科学家贝克勒尔发觉了放射性核素镭(226Ra)；1898年，法国物理学家居里夫妇成功分理出放射性核素镭，并首次提出“放射性”概念，为放射诊疗学和放射治疗学奠定了基础；1899年，在瑞典斯德哥尔摩，首次利用电离辐射治疗皮肤癌患者；1905年，居里夫人与其它科学家一起创造了将核素镭用铂金封装成管状线源放射源，用于治疗皮肤癌和宫颈癌，开发出近距离敷贴治疗和腔内放射治疗新技术；9放射治疗设备发展史第9页1906年，人们发觉放射性核素产生电离辐射仅对部分病种和病例有效，同时发觉放疗后存在放射损伤。当初，没有可靠放射治疗设备，基本靠手工操作，而放射性核素随时都有放射性，对工作人员含有很大辐射损伤和潜在误照风险，而且也不知道怎样测量电离辐射质和量，对放射治疗机制不清楚，因而放疗技术步入低潮。10放射治疗设备发展史第10页因为天然放射源存在能量低、放射性不易控制等缺点，只能用于表浅病灶放射治疗，对深部肿瘤无效。所以，研究人员转向人工射线装置和放射治疗设备研发。1910年，美国人Coolidge研制成功钨丝热阴极X线管。1913年，Coolidge研制成功140千伏(kV)级X线机。1922年后陆续研制成200~1000KVX线机。加在X线管上电压越高，X线能量就越高，辐射就越深。所以，用X线管管电压来表示x线输出能量。依据不一样能量范围，可将其分为以下三种类型。接触X线治疗机(10～60kV)；浅部X线治疗机(60～160kV)；深部X线治疗机(160～400kV)。（二）千伏级X线治疗设备阶段11放射治疗设备发展史第11页千伏(kV)级x线治疗机含有辐射可控性等优点，保障了工作人员辐射安全性，因而受到设备操作人员欢迎。理论和实践表明，千伏(kV)级X线治疗机输出X线能量依然太低，其最大剂量分布在皮肤下较浅部位，当治疗较深部位肿瘤时，在肿瘤还未得到足够剂量时，皮肤反应已经非常严重。受材料和安全技术等原因制约，其管电压不可能继续提升，所以，千伏级X线治疗机以后逐步走入低谷，直至淘汰，当前已经极难见到。12放射治疗设备发展史第12页1931年美国创造了电子静电加速器。1937年美国和英国医院安装了1MeV电子静电加速器，以后提升到2.5MeV，但因为这类装置输出能量依然较低，而且体积庞大，不适合于医院环境应用，从而没有得到深入发展与应用。1940年美国创造电子感应加速器。1949年美国用电子感应加速器进行放射治疗。但因为这类装置运行时电磁铁噪声很大，而且输出射线剂量率不稳定，辐射性能较差，所以也没有得到深入发展。1950年，加拿大科学家利用反应堆生产人工放射性核素60钴(60Co)，研制生产出外照射60Co治疗机。这种装置能够发射1.17MeV和1.33MeV两种γ射线，其深度剂量分布与2.5MeV电子加速器相当。这种装置结构简单、成本较低、运行维护方便，所以，在发展中国家和我国至今仍有生产，主要在中小医院应用。(三)兆伏级X线治疗设备13放射治疗设备发展史第13页为了开发更高能量而且适合于医用放射治疗设备，在20世纪50年代至20世纪70年代，许多国家先后研究开发了各种不一样类型医用加速器，主要类型包含：电子盘旋加速器、电子直线加速器、质子加速器和其它重离子加速器等。医用电子直线加速器能够输出不一样能量x线和电子射线，输出能量能够从几个兆电子伏到几十兆电子伏，基本能够满足临床需求，且其相对成本较低，从而得到了快速发展。其它几类医用加速器，即使性能也比较优越，但因为结构复杂庞大、成本太高等原因，致使其发展速度比较迟缓，投入临床应用较少。14放射治疗设备发展史第14页医用电子直线加速器是放疗领域主流产品，是放疗关键设备。可提供该设备国外企业主要有：美国瓦里安企业(Varian)，瑞典医科大企业(Elekta)，德国西门子企业(Siemens)。可提供该设备国内企业主要有：江苏海明医疗器械有限企业，山东新华医疗器械有限企业，东软集团，上海联影科技有限企业。15放射治疗设备发展史第15页（四）从普通放射治疗到准确放射治疗发展与以往手术治疗不一样，放射治疗属于无创治疗，所以，照射部位、照射角度以及照射野形状选择和病灶定位就显得非常主要。普通放射治疗常要求位方法是在模确定位机上经过X线透视方法确定病灶部位、形状和照射角度等，并在人体表面画上标识，然后在放射治疗机上实施放射治疗。这种定位方法位置误差较大，有时会影响疗效。在研究开发各种放射治疗设备同时，尤其是在确立了医用电子直线加速器在放射治疗领域主导地位之后，怎样提升并确认病灶定位精度，自然就成了放射治疗设备研究主攻方向。16放射治疗设备发展史第16页1949年，瑞典Leksell首次提出立体定向放射外科理论，开创了准确放疗先河。1959年，日本Takahashi提出适形放疗原理，首创多叶准直器。1968年，瑞典Elekta推出了以60Co为辐射源专门用于脑部肿瘤治疗立体定向放射外科治疗装置，它利用201颗60Co辐射源发出γ射线，经准直孔聚焦到脑部肿瘤进行准确放射治疗。治疗效果可与手术切除媲美。这种装置被称为γ刀系统，是脑部肿瘤准确放射治疗设备，至今仍在临床应用。17放射治疗设备发展史第17页1974年，美国Larsson等人提出用医用电子直线加速器代替60Co进行立体定向放射治疗提议，开创了以医用电子直线加速器为放射源准确放疗新起点。1977年，美国Bjangard和Kijewski等提出“调强适形”放射治疗原理。1984年，出现了以医用电子直线加速器为辐射源，采取非共面弧形旋转放射治疗头部专用立体定向放射治疗装置，能够到达mm级甚至更高立体定向定位精度。因为医用电子直线加速器发出是x射线，而且专门用于头部肿瘤准确放射治疗，野能够到达类似于手术切除治疗效果，所以被称为头部X-刀，简称“头-刀”。18放射治疗设备发展史第18页1994年，瑞典Lax等开发了专门用于体部准确放疗立体定向定位系统，被称为体部X-刀，简称“体-刀”；年以后，美国瓦里安企业(Varian)、瑞典医科达企业(Elekta)和德国四门子企业(Siemens)等先后开发并推出了以医用电子直线加速器为关键“调强适形”（IMRT）放射治疗设备和影像引导放射治疗设备（IGRT），标志着放疗设备进入了以“调强适形”和“影像引导”为关键技术准确放疗阶段。19放射治疗设备发展史第19页（五）我国放射治疗设备临床应用和设备发展历史中国放射治疗开始于20世纪30年代。当初，只有北京协和医院和上海比镭锭医院能够开展放射治疗技术。最初是以200mg镭管和镭针为辐射源，经过手工操作进行组织间插值或腔内近距离放射治疗。1932年，北京协和医院引进了120kV和200kVX线治疗机各一台。20世纪40年代，北京大学医学院组建了放疗科。1949年，以上海比镭锭医院为基础成立了上海肿瘤医院。1958年，成立了中国医学科学院肿瘤医院。之后，直至20世纪70年代末，各省市也相继成立了专业肿瘤医院。这是以放射性核素或千伏级X线治疗机为主要辐射源放射治疗时代。。20放射治疗设备发展史第20页1975年，国内引进了第一台医用电子直线加速器，标志着我国放射治疗设备开始了以医用加速器为主要放射源放射治疗设备。阶段20世纪70年代末，中国成立了以医用电子直线加速器研究制造为目标“北京医疗器械研究所”，开创了我国医用加速器研制生产新阶段。之后，上海和深圳都曾生产过医用电子直线加速器。当前，国内能够提供医用电子直线加速器企业主要有山东省淄博市新华医疗器械企业、江苏省扬州市海明医疗器械企业、东软集团、上海联影，当前主要供给对象是国内市县级医院。而省级以上医院医用加速器基本上都从三家国外企业引进。21放射治疗设备发展史第21页20世纪90年代，我国医疗卫生事业得到了突飞猛进发展，先后从国外引进了大量先进医疗装备，其中包含各类CT、MRI等高端医学诊疗设备和医用电子直线加速器等MV级高端放射治疗设备，使我国医疗装备逐步靠近并赶上发达国家水平。当前，从高端医疗装备水平上来说，尤其是从医用电子直线加速器引进档次与引进时间上来看，能够说已经与发达国家到达了同时发展速度。但从高端医疗设备装备数量和整体医疗水平上来看，我国与国外发达国家还有很大差距，能够说是任重道远。即使国内医用电子直线加速器等高端医疗装备发展很快，但与国外技术相比还有很大差距，这对我国医用电子直线加速器等高端医疗设备研究与制造领域来讲，既是挑战，也是机遇。22放射治疗设备发展史第22页（六）放射治疗设备发展趋势医用电子直线加速器是性价比最高当代肿瘤放射治疗设备，也是贤弟放疗技术关键设备。在未来相当长时间内，医用电子直线加速器在外照射放疗设备中关键地位，是无法替换。放疗设备发展趋势，将进入主要以医用电子直线加速器为关键技术、多学科综合利用、外围设备综合配套准确放疗时代。同时，术中放疗加速器等小型专用放疗装置和质子加速器、重离子治疗等装置野将是未来研发主要方向。23放射治疗设备发展史第23页

深部X线治疗机钴-60治疗机放射治疗设备24放射治疗设备发展史