放射治疗机及辅助设备讲解

《放射治疗机及辅助设备讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放射治疗机及辅助设备讲解（120页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、放射治疗机及辅助设备 杨绍洲 南方医院设备器材科 医用加速器 加速器的定义 利用电磁场把带电粒子加速到较高能量的装置。 它还可以利用被加速后的高能粒子轰击不同材料 的靶，产生次级粒子，如X线、中子和介子束等 分类方法 u按粒子加速轨道形状：直线加速器和回旋加 速器 u按加速粒子的不同：电子加速器、质子加速 器、离子加速器和中子加速器等 u按被加速后粒子能量的高低：低能加速器(能 量小于100MeV)、中能加速器(1001000MeV) 、高能加速器(103106MeV)和超高能加速器( 能量1000GeV以上) 加速器的分类 u按加速电场所在的频段：静电加速器、 高频加速器和微波加速器，而对高

2、频、微 波加速器，根据交变电场的结构可还分为 行波加速器和驻波加速器 u按工作时的温度高低：常温加速器和超 导加速器 u按应用领域：工业加速器、农业加速器 和医用加速器 通常将几种名称联系在一起，使加速器 的基本特点更为清晰，如医用电子行波直 线加速器或重离子超导回旋加速器等 医用加速器的种类 u类型 医用电子加速器 医用质子加速器 医用重离子加速器 中子治疗加速器 术中放射治疗加速器 医用电子加速器 类型 u 电子感应加速器 电子在交变的涡旋电场中加速较高能量的 装置 优点: 技术较简单，成本低，电子束可以 达到较高的能量，可调范围大，输出量大 最大缺点: X线输出量小，射野小，剂量分 布差

3、 u电子直线加速器 利用微波电磁场把电子沿直线轨道加速到 较高能量的装置 优点: 电子束和X线均有足够的输出量，射 野较大 主要缺点: 机器复杂，成本较高，维护要 求较高 电子回旋加速器 电子在交变的超高频电场中做圆周运动不断 得到加速的装置 优点 束流品质优良、能散度和发散角小、输出量 高 能量稳定、束流强度连续可调，回旋加速器 的主机可自成体系，与治疗机分开，一机多用 能量较高时，具有较小的直线尺寸 u缺点 磁场和电子轨道调整比较麻烦，磁铁多，设 备重 轨道和真空室所占空间大 医用质子加速器 u类型 质子回旋加速器 恒定磁场，螺旋线轨道 加速 质子等时性回旋加速器 恒定磁场，但场 强从中心

4、沿半径增加，以保证谐振加速，轨道还 是螺旋线 质子同步回旋加速器（稳相加速器） 恒 定磁场，加速电场频率随质子质量同步增加，加 速轨道还是螺旋线 质子同步加速器 磁场随质子能量同步增 加，轨道半径保持不变，环形轨道 u质子回旋加速器除可以直接用于放射治疗外，还 可以生产医用放射性核素，供正电子发射断层扫描 机（PET）使用，加速能量固定在10 MeV 医用重离子加速器 重离子有明显的射程，为了适 合人体深部肿瘤治疗，离子的单核能 量要求400500 MeV 主要有医用重离子等时性回旋 加速器和医用重离子同步加速器 中子治疗加速器 u中子不带电，不能直接加速，只能是 间接产生的粒子 u主要产生方

5、法有以密封中子管为基础 的医用中子治疗装置和以回旋加速器为 基础的医用中子治疗装置两种。前者利 用氘和氚（d+T）聚变反应产生单能中 子辐射（1415MeV），后者利用加速 的d（氘）、p（质子）撞击铍（Be）或 锂（Li）靶引起产生中子的核反应 术中放射治疗加速器 u定义 手术切除肿瘤病灶后的瘤床、残存灶， 或借助手术暴露不能切除的肿瘤病灶、淋巴引 流区或原发瘤灶，在直视下进行大剂量照射， 称为术中放射治疗（intraoperative radiation therapy, IORT） u类型 用放射性核素进行术中组织插植照射 使用620MeV的高能电子束照射，充 分利用电子束的有限射程保护

6、靶区后的正常组 织，用电子辐射进行术中放射治疗是较佳的辐 射方式 医用电子直线加速器的分类 u按所采用的加速电磁场形态的不同 行波直线加速器和驻波直线加速器 u按能量的不同 低能加速器 6MeV 中能直线加速器 14MeV 高能直线加速器 25MeV u按产生X射线的种类 单光子、双光子和多光子 u按使用功率源不同 速调管加速器和磁控管加速器 医用电子直线加速器的发展概况 1931年，美国Van de Graff发明电子 静电加速器 1940年，Kerst发明电子感应加速器 ， 1949年用于放疗 1944年，Veksler提出了电子回旋加 速器的原理，70年代用于放疗 1953年，Hamme

7、rsmith医院首次用 8MV行波电子直线加速器治疗病人 医用电子直线加速器的发展概况 1968年，Knapp等发明边耦合驻波结 构 适合精确放疗而发展起来的加速器 为了解决器官本身的移动为了解决器官本身的移动 ，确保调强，确保调强 放疗等精确技术的准确实施，各种控制放疗等精确技术的准确实施，各种控制 和跟随照射中肿瘤的运动的技术应运而和跟随照射中肿瘤的运动的技术应运而 生，包括生，包括: : 控制等中心移位技术控制等中心移位技术 呼吸门控技术呼吸门控技术 图像引导的放射治疗（图像引导的放射治疗（IGRTIGRT） 控制等中心移位技术（控制等中心移位技术（IsocenterIsocenter

8、Shift Technique Shift Technique） 是在加速器治疗室内安装一台， CT与加 速器同一轨道, 共用一个治疗床，CT定位后把治疗 床旋转180度后，利用摆位时的数据来修正靶 区的移动 超声引导摆位系统 （） X射线正侧位片EPID (Electronic portal imaging) 利用前若干次（一般为次）摆位时检测到的运 动和摆位的系统误差，对肿瘤（靶区）中心的位 置进行修正，如此过程修正到整个疗程结束。但 不能修正照射中的瞬时移动 在线纠正: On-Line 离线纠正： Off-Line 一、控制等中心移位技术一、控制等中心移位技术 （二）呼吸门控技术（二）呼

9、吸门控技术 被动呼吸门控被动呼吸门控(Gating Technique)(Gating Technique) ： 如如ElektaElekta的的ABCABC、VARIANVARIAN的的DIBHDIBH技术技术 （深吸气屏气）（深吸气屏气） u即控制患者某一时段的呼吸，进行照射。患者戴上呼吸机， 平静呼吸或深吸气后蹩气进行定位及照射 u该技术需要患者的配合和治疗前的呼吸训练，同时要求患者 能承受适当时间长度的屏气动作 （三）图像引导下的放射治疗（三）图像引导下的放射治疗（IGRTIGRT） CT扫描并重建一段时间内肿瘤靶区和重要 器官在每一时刻的变化情况 ，加速器根据 CT扫描结果来控制照射

10、野随着时间作相应 调整。即除了考虑CT扫描的三维成像和加 速器照射的三维方向因素之外，还考虑了 时序（T）因素，故称为四维放射治疗（ 4DRT），相应的CT时序扫描也被称为四 维CT，包含两个内容： CT的时序扫描 治疗机照射的时序控制 在进行放疗的过程中，同样把时间因素也考虑进 去，治疗照射时，加速器控制计算机利用MV-X或 KV-X级Cone Beam CT，根据不同时相获得的肿瘤 或重要器官的3D图像与4DCT序列的3D图像进行比 较，通过控制治疗床和准直器的运动，从而跟踪 肿瘤进行实时照射（Real-time Irradiation)， 即4D放射治疗，包括: u赛博刀 u断层放射治疗

11、 uC形背X刀 u诺力刀 治疗机照射的时序控制（一）治疗机照射的时序控制（一） Varian Trilogy Cone_beam CTCone_beam CT加速器加速器 线束与加速器的MV级线束垂直安装 KV级X射 线球管 非晶硅平 板X射线 探测器 采集高分 辨率影像 与模拟和计 划的参考影 像比较 瞬时移动 体位自动 调整误差 出束治疗 成像模式： 标准标准X X射线片射线片显示骨骼解剖、植入标记显示骨骼解剖、植入标记 透视透视将快速将快速X X射线序列转换成动态影像射线序列转换成动态影像 “ “锥形束锥形束CT”CT”模式模式产生三维软组织目标影像产生三维软组织目标影像 治疗机照射的时

12、序控制（二）治疗机照射的时序控制（二） 主要特点主要特点: : uu 加速器置于一个有加速器置于一个有6 6个自由度的大型机器手臂上，以两个交角安个自由度的大型机器手臂上，以两个交角安 装的装的KV-XKV-X线图像导引系统取代刚性的立体定向用的框架，线图像导引系统取代刚性的立体定向用的框架， KV-XKV-X线线 等中心投射到患者治疗部位，根据探测到的标记点（解剖或金属标等中心投射到患者治疗部位，根据探测到的标记点（解剖或金属标 记）的位置随呼吸运动的变化，在线的定位系统的引导下，加速记）的位置随呼吸运动的变化，在线的定位系统的引导下，加速 器的等中心可以随靶区的变化而同步变化，从非共面的不

13、同角度实器的等中心可以随靶区的变化而同步变化，从非共面的不同角度实 施图像跟踪式照射。施图像跟踪式照射。 uu核心技术是机器臂和图像导引系统。解决了病人不愿意使用头盔核心技术是机器臂和图像导引系统。解决了病人不愿意使用头盔 和框架，以及照射时脏器不自主运动问题和框架，以及照射时脏器不自主运动问题 Cyber-knifeCyber-knife（赛博刀）治疗机赛博刀）治疗机 StanfordStanford大学医疗中心大学医疗中心19921992年研发的大型立体定向放射治疗设备，采用计年研发的大型立体定向放射治疗设备，采用计 算机立体定位导向，自动跟踪靶区，无须使用固定头架或体架算机立体定位导向，

14、自动跟踪靶区，无须使用固定头架或体架. . 摆脱了加速器机架和治疗床旋转的束缚和对精度的影响摆脱了加速器机架和治疗床旋转的束缚和对精度的影响 CyberknifeCyberknife 主要组成部分主要组成部分 工作频率9.3GVhz的X波段加速管，产生 6MVX射线 支撑加速器的三维机械臂，旋转到任意角 度进行逐点照射。定位精度0.5mm，定角精 度0.57度 几台线机组成的影像装置，在治疗过程 不断获取患者图像并使射束始终对准靶区， 病灶点5mm可以有效跟踪，实现影像引导立 体放射外科治疗，也可用于治疗躯干病变 治疗机照射的时序控制（三） 断层放射治疗断层放射治疗 TomotherapyTo

15、motherapy 将直线加速器和螺旋将直线加速器和螺旋CTCT整合起来，使治疗计划整合起来，使治疗计划 、患者摆位和治疗过程融为一体，、患者摆位和治疗过程融为一体，是完全一体化的是完全一体化的 是是CTCT引导的三维调强放射治疗引导的三维调强放射治疗系统，系统，该技术实现该技术实现 了在治疗中以了在治疗中以CTCT为基础的摆位。为基础的摆位。可以实施传统的可以实施传统的 放疗也可以进行调强放疗，放疗也可以进行调强放疗，20032003年年7 7月开始治疗第月开始治疗第1 1 例患者例患者 断层放射治疗可提供高度精确的调强放射治疗断层放射治疗可提供高度精确的调强放射治疗 和实时的位置、剂量验证

16、，是影像介导放射治疗的和实时的位置、剂量验证，是影像介导放射治疗的 典范。它为放射治疗医师开辟了一个新的治疗平台典范。它为放射治疗医师开辟了一个新的治疗平台 ，在调强放射治疗发展史上占有重要地位，在调强放射治疗发展史上占有重要地位 断层放射治疗断层放射治疗 在其环形机架内同时装有在其环形机架内同时装有 MVMV级螺旋级螺旋CTCT扫描仪和直线加扫描仪和直线加 速器速器 加速器发出的射线为加速器发出的射线为 MVMV 光子束。它的光子束。它的MLCMLC叶片在等叶片在等 中心投影的宽度为中心投影的宽度为mmmm uu断层治疗机有独特的验证登记计算机断层（断层治疗机有独特的验证登记计算机断层（ VRCTVRCT），可以在治疗前的瞬间提取图像，其图像），可以在治疗前的瞬间提取图像，其图像 能够清晰地