放射治疗设备及防护

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1、放射治疗设备与防护,苏州大学 放射医学与公共卫生学院,讲述内容,设备内容讲述 防护内容讲述 复习思考题,复习思考题,概念：内散射 、外散射 放疗过程中灵活应用防护三原则。 叙述放疗过程对病人(特殊对象)的防护。 放疗过程医务人员自身的防护。 叙述肿瘤放疗整体治疗最优化的必要条件 。 简述放疗对患者防护应遵循的基本原则 。 腔内治疗中须考虑的防护问题 。 间质治疗中须考虑的防护问题 。,设备内容讲述,放射治疗技术简史 远距离放射治疗装置 近距离放射治疗装置 放射治疗装置电离辐射来源,放射治疗技术简史,放射治疗从发现X射线和镭以后不久就开始， 并逐渐成为一种治疗恶性肿瘤的常规手段。普遍认为放疗是人

2、类在20世纪的一项重大发明。 1895年11月伦琴发现X射线。两个月后，有人建议用X射线治疗疾病。 1896年贝克勒尔发现铀盐的放射性。随后发现长时间接触电离辐射，皮肤会出现红斑、皮炎甚至溃疡，这种辐射生物反应引起了医生的注意。,1896年11月，维也纳一位皮肤科医生首先用X射线治疗一名色素性多毛痣4岁女孩，病变从背部延伸到两臀上部，长达36cm。经过分上下两部分用X射线照射，毛发脱落，以后未再复发，但反复发生皮肤溃疡，愈合很慢。1973年，已82岁的她有一个儿子，子孙都健康，除因溃疡形成的疤痕影响了脊柱发育外，未出现其他异常。 1898年12月26日居里夫妇发现天然放射性核素226Ra。,1

3、910年美国研制成钨丝热阴极X射线管；1913年研制成140kVX射线机；1922年后陆续研制成2001000kVX射线机，为放射治疗提供了kV级X射线治疗。 根据X射线能量，分为临界(610kV)，接触X射线(1060kV)，浅层X射线(60120kV)，中层X射线(120160kV)，深部X射线(160400kV)。kV级X射线用于放射治疗明显感到能量仍不够，其最大剂量在皮肤表面，当位于深部的肿瘤尚未得到足够剂量时，皮肤反应已很严重。,1931年美国发明电子静电加速器。1937年美国和英国医院安装了1MeV电子静电加速器，后来提高到2.5MeV，高压装置体积庞大，不适合医院使用而停止。 1

4、940年美国发明电子感应加速器。1949年美国用电子感应加速器进行放射治疗。 1950年加拿大利用反应堆生产的60Co制成远距离治疗机，60Co发射1.17MeV和1.33MeV两种射线，结构简单，维护方便，现在发展中国家仍在广泛使用，我国也仍在生产。,我国放射治疗技术的发展,我国放疗始于1930年代，北京协和医院和上海中比镭锭医院进行放疗。1932年北京协和有120kV和200kV的X射线治疗机各一台，200mg的镭管和镭针。40年代北京大学医学院组建了放疗科。上海中比镭锭医院始建于1931年，并由此于1949年成立上海肿瘤医院。1952年，协和医院放疗科已具有一定的技术力量，1958年成立

5、中国医学科学院肿瘤医院。 1968年引进第一台医用电子感应加速器。 1972年中国开展医用电子感应加速器的研究。,1974年北京、上海及南京同时开展医用电子直线加速器的研究。 1975年引进第一台医用电子直线加速器。 19771983年北京、上海及南京先后研制成行波医用电子直线加速器。 1987年北京研制成驻波医用电子直线加速器。 1986年成立放射肿瘤学会。 1986年我国已有放射治疗单位264个，1994年增至369个，1997年增至453个，2001年全国共有放射治疗单位715个。2001年放射治疗专业人员达14000余人，呈迅猛发展态势。,远距离放射治疗,最主要的放疗方式。 远距离放射

6、治疗：指辐射源至皮肤间距离大于50cm的放射治疗。 远距离放射治疗的临床用途 深部放疗：照射被健康组织包围的靶 表浅放疗：对表浅组织(通常1cm深度)所进行照射。 全身放疗：对全身进行照射，主要用于骨髓移植或外周血干细胞移植前的预处理。 全身皮肤电子束治疗：用低能(46MeV)电子束对全身皮肤病变进行的放射治疗。 术中放疗：对术后瘤床、淋巴引流区或原发灶，在直视下一次给予大剂量电子束照射。,远距离放射治疗装置,1放射性核素远距离放射治疗机 60Co远距离治疗机 ：发射1.17MeV和1.33MeV两种能量的辐射，相当于2.52.8MV的X辐射源。 137Cs远距离治疗机：发射0.662MeV的

7、射线。,60Co治疗机头结构,60Co远距离治疗机,60Co远距离治疗机,刀的组成,-刀由六部分组成 放射系统；校准系统(头盔)；手术台；控制台；液压系统和计算机治疗计划系统。,医 科 达 伽 玛 刀 的 治 疗 原 理,医科达伽玛刀,第一代伽玛刀,OUR-QGD全身伽玛刀,玛西普-伽玛头部伽玛刀,第二代伽玛刀,第三代伽玛刀 (OUR-SGD超级伽玛刀),月亮神伽玛刀,CT机器人伽玛刀,第四代伽玛刀,第五代伽玛刀(伽玛星一号),2. X射线治疗机 接触治疗机： 治疗皮肤癌，管电压1060千伏； 表层治疗机 治疗浅层，管电压60140千伏； 中层治疗机 治疗皮下中层组织，管电压140180千伏；

8、 深部治疗机 治疗组织深部的病灶，管电压180250千伏。,X线治疗机,X射线治疗机：由X射线管、高压发生器、三维移动机架及计算机控制系统组成。,X射线治疗机（WEIDA ),射线能量: 6MeV(X-ray) 剂量率 : 2Gy/min 照射野: 223535cm,3医用加速器 医用电子加速器：可直接产生电子线和间接产生X射线。 a电子直线加速器:用射频场加速电子，电子束中心轨道为一直线； b电子回旋加速器:用射频场加速电子，轨道为半径不断增加的圆； c电子感应加速器。 医用质子加速器：治疗用能量范围在50250MeV ，加速流强20nA左右，以达到2Gy/min的剂量率。 a质子回旋加速器

9、； b质子等时性回旋加速器； c质子同步回旋加速器； d质子同步加速器。,医用重离子加速器：在加速器技术中，氦以后的离子为重离子，如4He、14C、14N、16O等，重离子是有明显射程的粒子，为了能到达人体深部，需要能量范围在50450MeV/u(u为被加速离子的粒子数)，相同能量，不同种类的重离子射程不同。加速重离子的方法与加速质子基本相同。主要有： a医用重离子等时性回旋加速器 b医用重离子同步加速器 医用中子发生器：中子不能直接加速，因此是间接产生的粒子。 a以密封中子管为基础的医用中子治疗装置: 利用(d,T)反应产生单能中子辐射(14MeV)。 b以回旋加速器为基础的医用中子治疗装置

10、: 利用加速的p、d打靶产生中子。,医用电子直线加速器,2. 辐射系统 X射线及电子射线的辐射系统如图所示，其主要组成有：靶、均整块、散射箔、准直器、上下光阑等。,a）X射线辐射系统 b）电子射线辐射系统 A-限束器 C-准直器 F-散射箔 I-电离室 J-光阑 M-反射镜 P-均整块 T-靶 W-楔形过滤器 辐射系统结构示意图,(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 医用电子直线加速器加速系统,医用行波

11、电子直线加速器组成示意图,行波加速原理,支臂式旋转机架加速器示意图,不同能量电子打靶产生X射线角分布,机头结构图,电子回旋加速器,X刀治疗示意图,X-刀(STAR系列),体 部 X 刀,调强-X刀,支臂式旋转机架加速器透视图,电子直线加速器,电子直线加速器,回旋加速器原理图,回旋加速器原理图,回旋加速器磁铁结构图,加速器光栅,光栅的作用,加速器机房屏蔽示意图,加速器机房示意图,近距离放射治疗,近距离放疗是用一个或多个辐射源在患者腔内、组织间或表浅部位进行照射，一般作为远距离放疗的辅助手段。 近距离放射治疗的临床用 腔内放射治疗：用施源器，将一个或多个辐射源通过自然的或人造的开口引入人体腔内的放

12、射治疗。 组织间放射治疗：用密封辐射源植入患者靶区体积内的放射治疗。 管内放射治疗：血管腔内近距离治疗以防止血管成形手术后狭窄等。 表面敷贴治疗：将辐射源按规定排列，置于病灶表面进行放射治疗。 放射性粒子植入治疗：将多个短半衰期放射性核素“种子”永久性植入病变部位进行放射治疗。,近距离放射治疗装置,1遥控自动驱动式辐射后装机 目前遥控自动驱动式辐射后装机常用辐射源有137Cs(辐射源活度40mCi左右)、60Co (辐射源活度12Ci左右)及192Ir(辐射源活度10-12Ci)等。 按辐射强度分为： (1)低剂量率(LDR)(0.42Gy/h) (2)中剂量率(MDR)(212Cy/h) (

13、3)高剂量率(HDR)(12Cy/h),2遥控自动驱动式中子辐射后装机 中子辐射源有252Cf，人工放射性核素，中子平均能量2.35MeV，半衰期2.65年。 3放射性粒子植入治疗机 用于粒子植入治疗的放射性核素有：125I、103Pd、192Ir等。,后装机,后装机施源器配件,后装机,60Co机电离辐射来源,机头漏射线 机头构件散射线,射野内物体散射 射野外物体散射,半影,加速器电离辐射来源,机头漏射线 机头构件散射线 射野内物体散射 射野外物体散射 感生放射性(电子能量10MeV),复杂的机头结构,放射治疗的利与弊,利： 及时、有效地治疗疾病； 弊： 接受额外的辐射照射，随机性效应概率增高

14、，患者常常出现确定性损伤效应。二次原发肿瘤概率增高。 兴利除弊的方法： 严格执行职业人员和患者的辐射防护,防护内容讲述,医院的责任与义务 医务人员的责任与义务 对患者的防护措施,医院的责任与义务,建造合格的建筑 提供合格的仪器和防护设备 配备合格的人员,治疗室的建筑、防护要求1,治疗室设置在独立的建筑或建筑物底层的一端。 治疗室与控制室分开，X线机房面积24m2;机房面积30m2;加速器机房面积足够大。层高不低于3.5m。后装治疗室面积20m2。 治疗室和控制室之间必须安装监视和对讲设备 。 治疗室应安装强制中止辐照设备。 治疗室门的设置应避开有用线束的照射。无迷道的治疗室门必须与同侧墙具有等

15、同的屏蔽效果。,治疗室的建筑、防护要求2,治疗室内门旁有应急开启治疗室门的部件。 治疗室门必须安装联锁设备，门外有醒目照射状态指示灯和电离辐射警告标志。 治疗室保持良好通风，每小时换气34次。 电缆、管道等穿墙孔道应避开控制台，采用弧状孔、曲路或地沟。 X射线标称能量超过10MeV的加速器，屏蔽设计应考虑中子辐射防护。,合格的仪器和防护设备1,辐射源：应符合国家的有关规定，设备的散射、漏射线符合要求； 防护设备：为职业人员和受检者分别配备个人防护用品,合格的仪器和防护设备2,医用X射线治疗卫生防护标准 医用射线远距治疗设备放射卫生防护标准 医用电子加速器放射卫生防护标准 后装源近距离治疗放射卫

16、生防护标准,医用X射线治疗卫生防护标准,治疗状态下X射线源组件泄漏辐射控制值,医用X射线治疗卫生防护标准,治疗机控制台应具有下列安全控制设备: (1)主电源锁。 (2)预置的照射条件的确认设备。 (3)确认照射条件无误后启动照射设备。 (4)在紧急情况下中断照射的设备。 (5)辐射安全与联锁装置 防止人员误入治疗室,医用射线远距治疗设备 放射卫生防护标准1,治疗设备的技术要求 放射源强度37TBg(1000Ci，30007000Ci)。 距源1m处有用射线空气吸收剂量率的监测值与标称值之间相对误差10。 照射野内有用射线空气吸收剂量率的不对称性5。 计时器走时误差1。 治疗机同中心位置的距离误差4mm。 中心轴指示器指示中心位置的距离误差2mm。 经修整的半影区宽度10mm。 灯光野与照射野边界线之间的距离3mm。 源皮距指示误差3