加速器(六)辐射系统讲解

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1、辐射系统 目录 辐射头功能 X辐射系统 电子辐射系统 常见辐射头结构 校准方法 一、辐照头功能 运用射线调制技术，将加速管产生的 自然分布的辐射束流转换为满足临床 需要的具有一定均匀性和对称性要求 的辐射束流； 应用射线准直部件，将辐射束流限制 在一定的照射区域内，得到临床需要 的不同尺寸的辐射野。 二、X辐射系统 移动靶机构 均整过滤器机构 电离室 楔形板或铅挡块 楔形角度不同，楔形 因子不同 1、X射线靶 分固定式和移动式两种：对只提供X射线的低能医用电子直线加 速器，靶组件是固定式的，通常是与加速管焊接在一起的。对 可提供X射线和电子束两种辐射质的医用电子直线加速器（一般 为中高能机），

2、均采用移动式靶机构。 移动式靶组件又分内置式和外置式两种形式。内置式其靶组件 的主体在偏转盒内引出窗上方真空区域内，外置式则在引出窗 下方非真空区域。 移动式靶组件设置有多个工位，总体上分X射线和电子束两大工 位类型：X射线工位上焊接有重金属靶块，其作用是将从加速管 直接或经偏转系统引出的电子束通过轰击重金属靶产生韧致辐 射形成最初的X辐射线束。电子束工位一般为中空的通道或在通 道中焊接有一层轻金属箔，其作用是让从加速管直接或经偏转 系统引出的电子束无阻拦地或经过一定程度初级散射后通过。 为获得高的X射线产额，靶材料均选用高Z（原子序数）材料， 即重金属材料。如钨、金等。当电子束打靶能量10M

3、eV，就会 产生中子射线，即中子污染。 内置靶 引出窗 靶移动气缸 偏转系统的偏转盒 2、 X辐射准直系统 术语： l 准直系统：产生一定形状轮廓辐射野的部件称为准直系统 l 规则野准直系统：产生规则形状（方形、矩形或圆形）轮 廓辐射野的部件称为规则野准直系统 X辐射规则野准直系统包括： 初级准直器 次级准直器 附加准直器 2.1初级准直器(Primary Collimator) ： 形状为圆锥形孔的准直器 又称初级准直锥，安装在 电子引出窗（或靶）下方 ，为电子辐射和X辐射所共 用。 作用：一方面它决定了该 加速器所能提供的最大辐 射野范围，另一方面，它 阻挡了最大辐射野范围外 的由辐射源产

4、生的初级辐 射。 设计原则： 材料：钨合金、贫化铀、铅 锥孔的确定： l距源100cm处直径为49.5cm的圆形辐射野， 该圆形区域称为M区域。（初级准直器半锥 角约为14） l准直锥上孔直径：辐射源的直径限制在直 径4mm以内位置 2.2 次级准直器(Secondary Collimator) 由上下两层光阑组成，两 层光阑垂直交叉布局，四 个光阑的工作面在空间形 成四棱锥体，对辐射束加 以准直。俗称上下光阑 根据开合运动的对称性分 类： a对称准直系统 b. 非对称准直系统 a对称准直系统 每对光阑只能同时相向 闭合或相离打开。通过 上下两对光阑的开合运 动，可形成相对于辐射 束轴对称的方

5、形辐射野 或矩形辐射野。 b.非对称准直系统-独立准直器 每块光阑可以独立运动，也可成对联动，光阑 还可穿过束流轴线。称之为非对称准直系统（ 有的设计保留一对对称光阑） 非对称准直系统应用 主要用于常规矩形野照 射、半野（切线野）照 射、可扩展进行动态楔 形照射。 当一侧矩形准直器恰好 位于射线中心轴的位置 时，由此形成切线射野 。 设计原则 材料：钨、铅、贫化铀 为了减少X射线在准直器侧壁的散射和准直器边 缘部分的透射半影，光阑的内侧面应与射线的 发射方向相切。 光阑的厚度要足够厚，以确保x射线穿过准直器 的透射量应小于中心射线强度的2。 辐射野光学模拟系统 X线源 靶点 灯光反光 镜 灯光

6、过 滤罩 光源 系统：模拟（点）光源 、反光镜 模拟（点）光源：安装 于准直器侧面，便于观 察和调节 调整光源X.Y两方向和光 源距离的调节，调节后 螺钉固定 注意：由于受辐照的影 响，应不定期更换镜片 ，使用时间取决于照射 量多少。 遮光板 由于加速管靶点尺寸、光源尺寸 、射线和光线的复杂性、制造误 差等因素的影响，通常光野常常 比射野略大，特别是上光阑，为 了改善光射野的重合性，在光阑 下表面增加一薄片，称之为遮光 板。 铝、薄铜片 遮光板 2.3 附加准直器 立体定向或适形放射治疗 圆形准直器 多叶准直器 多叶准直器 适形调强 调强与适形治疗的剂量分布 的主要区别是：调强可使靶 区内剂量

7、分布达到预定目标 函数的要求 2.4 X辐射的均匀分布 标准术语： (1)X辐射野的均整度 (2)X辐射野的对称性 3.1 X辐射野的均整度 定义：是指在一个辐射野的限定部分内，最高与 最低吸收剂量之比。测量时使标准体模入射面与 辐射束轴垂直，并在其特定深度与规定的辐射条 件下测量吸收剂量。 X射线辐射野均整区的划分 ： 上图中、数值 ： 表中的L为方形射野边长 射野边长F（） 1012 10300.10.2 3036 x辐射野均整度的要求： 在标准试验条件下，在吸收剂量率的全部范 围内，对应每一标称能量，测量辐射野内最 大吸收剂量点与辐射野内最小吸收剂量点吸 收剂量的比值： a对5cm5 c

8、m至30 cm30 cm辐射野，不 得大于106； b对大于30 cm30 cm至最大方形野，不得 大于110； 图例： 2.4.1 X辐射野的对称性 定义：是指均整区域内对称于射线束轴的任意 两点吸收剂量之最大比值。 辐射野对称性的要求： 在标准试验条件下，对大于5cm5cm的所有辐射 野，均整区域内对称于射线束轴的任意两点吸收 剂量之最大比值(大值比小值)不得大于103。 2.4.2 X辐射角分布图 移动靶机构 电离室 初级准直器 均整过滤器 e X射线主强度方向是：电 子前进的轴线方向。 X射线能谱: 打靶电 子能量的连续能谱 0 电子束最大能量 均整过滤器的作用：使角度 分布的辐射“均

9、整”成 强度均匀分布的射线 (1) 单均整过滤器 单均整过滤器是一块用一种高原子序数材料制成 的锥形圆盘，厚度较薄，所占空间体积小。 只有一档能量X辐射时使用 (2) 复合均整过滤器 l 对于高能x辐射，如果全用高原子序数材料中子产 额较高。如果全用低原子序数材料势必要有很高 的厚度，所占空间体积大，并因锥角尖锐对安装 位置误差铰敏感。 l 用于低能X辐射时，如果全用低原子序数材料，在 较浅深度处均整度变坏。 l 对于高能加速器，单均整过滤器不易同时满足不 同能量X辐射均整的要求。 复合均整过滤器是用高原于序数材料和低原子序 数材料两种组合而成，以低原子序数材料为主， 常和复合靶配合使用。 （

10、3）打靶位置、方向对辐射均整的影响： 2.5、产生辐射楔形分布的方法 （一）楔形角 （二）楔形因子 （三）楔形过滤器 (一)楔形角 定义：在标准源皮距条 件下，水体模表面射野 大小为10cm10m， 在参考深度处（取 10cm）的等剂量曲线与 1/2射野宽的两个交点 连线与通过射野中心轴 在参考深度处的垂线的 夹角 （二）楔形因子 定义：在参考深度处(一般取楔形角定义的参考 深度，即d10cm)，射野大小为10cm10cm，加 与不加楔形板时射野中心轴上该点剂量率之比。 （三）楔形过滤器 临床作用： 组织补偿：患者体表面的倾斜 多照射野使靶区获得均匀的剂量分布： (三)楔形过滤器 按形成剂量分

11、布的方法分类： 1固定角度楔形过滤器 2动态楔形过滤系统 1固定角度楔形过滤器： 15,30,45和60 楔形角物理楔形板 用平射野和60楔形射 野按一定剂量比例混合 分两次照射可形成所0 60间任意楔形角度的 等剂量分布。 2、动态楔形过滤系统Dynamic WedgeDynamic Wedge 用计算机控制非对称准 直系统的其中一对光阑 的某一侧钨门，按特定 的方式运动，来实现楔 形剂量分布，形成虚拟 楔形射野。 动态楔形剂量分布的形成： 将剂量分布转化为 一个对称全射野和 一系列非对称子射 野 楔形角取决于子射 野的MU值 三、电子辐射 术语： （1）电子辐射野的均整度 （2）电子辐射野

12、对称性 3.1 电子辐射野均整度 与X辐射野均整度定义有所不同，它用主轴（ X/Y)上某条等剂量线与辐射野边界的距离来表征 。 电子辐射野的均整度要求： 在标准试验条件下，对每一标称能量及不小于5cm5cm的所有电子 辐射野： a在基准深度(90%)处，两个主轴上80等剂量曲线与几何射野投 影边的距离应不大于15 mm。 b，在标准测试深度(Rp/2)处，两个主轴上90等剂量曲线与几何射 野投影边的距离应不大于10 mm，在两个对角线上90等剂量曲线与 几何射野投影边的距离应不大于20 mm。 PDD曲线 等剂量曲线图（主轴面、两深度平面） 3.2 电子辐射野对称性 定义：为对称于辐射束轴的任

13、意两点吸收剂量 之比。 电子辐射野对称性的要求 在标准测试深度，90%等剂量线内推1cm的均整区 域内对称于辐射束轴的任意两点的吸收剂量（为 不大于1cm2面积内的平均值）之比（大比小）不 得大于105%。 3.3 电子线散射过滤器 加速管引出束流为直径大约为2mm笔型束，该类型的 电子束流不能直接用于临床治疗。为了在一定的治 疗距离和一定的辐射野大小范围内获得较为均匀的 剂量分布。 采用在电子束流的引出口下方附加散射过滤器的方 法，对笔型束流的角度分布进行扩展和散射 电子线散射过滤器 与X射线均整过滤器作用类似。其作用是将电子束强度的不均 匀自然分布散射过滤为符合临床治疗要求的均匀分布。 工

14、作原理与X射线均整过滤器不同。它是利用单一方向高速运 动的电子在金属箔（一般为铜或铝）里与金属原子发生弹性或 非弹性碰撞，其结果是增加了电子横向运动分量，运动方向发 生了改变，即所谓的散射效应。大量电子作用的结果就使得电 子束的强度分布从不均匀的自然分布变为均匀分布。 为增强电子束的散射效果，达到更好的均匀分布，可以采用复 合散射过滤器。即两种或两种以上金属材料组成的散射过滤器 。 (1)单散射过滤器 单散射过滤器由单一材料制成，通常用重金属材料 如铅或铜制成。 为了达到一定的散射效果，需要散射过滤器有一定 的厚度；但过厚会附加能量损失和产生X辐射污染 。 准直：需配接触式限光筒使用 (2)复

15、合散射过滤器 应用双散射过滤器并适当地选择其厚度和形状可 以明显地改变电子束流的均整质量，且散射过滤 器的总厚度比用单个散射过滤器时要薄的多，有 利于降低电子束流的能量损失和能量的分散，改 善了深度剂量分布特征，增加了剂量率和能量的 均匀性 。 准直：即可使用非接触式限束器，也可使用接触 式限束器 用散射箔对电子束均整的三种类型 单散射过滤 器 单散射过滤 器 复合散射过 滤器 3.4电子束辐射系统实例 限光筒 270O 偏转磁铁 初级散射泊 次级散射泊 初级准直锥 电离室 上光阑 下光阑 可治疗用电子束辐射场 应用Beam程序，蒙特卡罗模拟计算图 应用Beam程序，蒙特卡罗模拟计算图 四、典型加速器辐射头结构 加速器辐射头结构形式大致分为三类： 单光子低能加速器辐射头 直束双线低能加速器辐射头 中高能加速器辐射头 4.1 单光子低能加速器辐射头结构 加速管、靶 初级准直锥 均整过滤器 穿透型平板电离室 辐射野光学模拟系 统 光阑系统 十字线 加速管后铅屏蔽 加速管的安装与调整 加速管安装在一吊篮上 调节吊篮的水平角度可调 节束流角度，水平移动吊 篮可调节加速管靶点的位 置； 用波导支架固定加速管波 导，防止加速管充气时受 力。 注意：调节时，要先