第5章新 常用放射治疗设备

5、结构与费 用
行波医用电子直线加速器示意图
驻波医用电子直线加速器示意图
二、电子的加速过程
电子的加速过程分为三个阶段：第一阶段 是由电子枪发射初始速度大约为0.45倍光速 的电子被注入加速管；第二阶段是电子在 被持续稳定加速的过程中，其速度和能量 不断的提升；第三阶段是当电子接近光速 时，电子从微波中获取能量，这时电子的 速度不再增长，而依质能转换规律使质量 不断增加。例如：电子的能量从1MeV增至 5MeV，其速度只增加6%。
二、钴-60治疗机的一般结构
①一个密封的放射源； ②一个源容器及防护机头； ③具有开关功能的遮线器装置； ④具有定向限束功能的准直器， ⑤支持机头的治疗机架，用以调节射线束的照 射方向 ⑥治疗床 ⑦计时器及运动控制系统 ⑧辐射安全及连锁系统
（一）钴-60源的防护
国际放射防护委员会推荐，任何远距离钴60治疗机，当放射源处于关闭时，据放射源 各个方向1米处的平均照射剂量应小于 2mR/h,在此距离处不应有超过10mR/h的地 方。根据这种要求对千居里级钴-60治疗机， 需要大约衰减到近似20个半价层。一般防护 材料用铅，也有用钨或铀的合金，通常源容 器用钨或铀合金，源容器周围用铅，外面用 钢作套。
远距离钴-60治疗机
Hale Waihona Puke Baidu钴-60治疗机是我们熟知的常规放射治疗 设备。我国放射治疗领域内现在有四百多台 （最新统计286台）钴-60治疗机正应用于临 床，主要分布于地市级及以下医疗单位，其中 80%为国产机。
一、钴-60γ射线的特点
钴-60γ射线的半衰期为5.24年，平均每 月衰变约1%，外照射用的钴-60放射源通常由 1mm×1mm的多个柱状源集合一个不锈钢的 圆筒状源套内。源套直径一般为2.0-2.6cm， 其高度决定源的总活度。
三、钴-60治疗机的半影
半影为照射野边缘剂量随离开中心轴距离的增加而发生急 剧变化的范围。按照半影的成因不同，可分为几何半影、 穿射半影和散射半影。
几何半影
钴-60放射源具有一定的 大小和尺寸，射线被准直 器限束后，照射野边缘诸 点分别受到剂量不等的放 射线的照射，因而产生由 高到低的剂量渐变分布。 改进办法：缩小放射源 的尺寸，缩小源皮距，或 增加放射源到准直器的距 离，但会增加散射线。
钴-60治疗机的半影
上述三种半影均可造成照射野边缘剂量的不均匀性，这种 剂量的不均匀性对给予肿瘤较高均匀的治疗剂量，减少肿 瘤周围正常组织器官的受照射剂量都是不利的，因此应尽 量减少半影的存在。。 减少几何半影有两种方法： 1、缩小放射源的直径S，但S不能太小，主要受放射源的放射 性活度的限制，S太小，放射线输出剂量低，不经济。 2、加大准直器与放射源的距离，即减少准直器到患者皮肤间 的距离。如SSD－SDD＝0，则皮肤半影等于0，这样虽然 减少了几何半影，却增加了γ射线的电子污染，破坏了射线 的剂量建成效应，增加了皮肤的照射剂量。为了保护剂量 建成效应的优点，一般SSD－SDD至少等于15cm。
次级准直器
由相互垂直的两对 相对方向运动的铅或 （钨）门构成。铅或 （钨）门开启的大小 决定照射野的大小和 形状。在等中心位置 形成的照射野，可控 范围在0×0cm至 40×40cm内。
手动多叶光栅
手动多叶光栅
手动多叶光栅
多叶准直器(多叶光栅)(MLC)
放射野 (40x40cm)由40对 铅条组成,每条铅 条由一个独立的马 达推动或拉出,速 度2-4cm/秒,全部 马达由计算机控制, 可形成各种不同几 何形状的放射野
（一）钴-60的遮线器
所谓遮线器就是截断射线的装置。当 遮线器开放时，射线束按一定方向射出 进行治疗；遮线器关闭时，射线被截断， 只有少部分漏出。
（一）钴-60的准直系统
准直系统的目的是限定照射野的大小 以适应治疗的需要。国际放射防护委员 会推荐，准直器的厚度应使漏射剂量不 超过应用照射剂量的5%，根据这个要 求，钴-60准直器的厚度应为4.5个半价 层。例如铅的HVL为1.27cm,准直器铅 的厚度应为5.7cm。实际上，多数准直 器的厚度要超过此厚度，使漏射剂量不 超过应用照射剂量的1%。
低能机
4-6MV，1档
无 5~15MeV，3~5 档 5~25MeV，5~8 档
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中能机
8~10MV，1或2档
大部分深部肿瘤、 部分表浅肿瘤
同上
高能机
6~16MV，15~25MV， 1-3档
为区分x线和电子线能量，一般称X线能量的单位用兆伏
5.电离室
剂量检测系统的传感探头
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Co60治疗机（HMD-I）型
Varian’s 电离室
n n n
双通道监控输出剂量 监控均整性和对称性 密封式设计 (读数与温度和气 压无关)
n
适用于电子束和光子束
n
薄膜室壁 – 对电子束无影响
6.次级准直器
调节辐射野的形状、 面积。
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Co60治疗机（HMD-I）型
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Co60治疗机（HMD-I）型
线束偏转系统
由加速管出射的电子束经一段距离的漂移后进入 偏转相同，在偏转磁铁的磁场作用下电子经弯曲的 途径最终导向治疗方位。常用的偏转系统分为两类， 即90°和270°。前者比较紧凑、直接，故机头结 构简单，机架等中心高度较低，如124cm；后者因 需将电子倒翻，故机头结构较大，使得等中心高度 不得不提高到130cm左右，以避免机头与地面撞击。
四、钴-60放射源的更换
钴-60放射源因不断衰变，放射性活度逐渐减少，致 使患者的治疗时间不断加长，此时需要更换新的放 射源。更换放射源是一项细致、慎重的工作，需要 在专业技术人员指导下进行。新钴-60源应尽量与旧 源规格相近，特别是直径至少要等于或不小于旧源 的直径。 新源换上后，由于源的物理几何参数都发生了变化， 故需要对新源进行一系列的剂量学测定。如输出剂 量的测量、照射野平坦度和对称度的测定、半影测 定机机头防护等，都要一一检查，在获得实际数据 后方可交付临床使用。
驻波电子直线加速器
驻波电子直线加速器的加速管是一系列以一定耦合方 式串联起来的谐振腔链。驻波工作方式时，馈入的微 波到达加速器的末端就被反射回来，因为利用了反射 波，加速电子的效率高，能量少。另外微波的电场强 度高，能在短距离内获得足够的能量。
行波与驻波结构的比较
从加速管长度看，对低能应用电子直线加速器，驻 波管要比行波管的增益高的多，因此，驻波管比行 波管短很多。例如，同样是6MV直线加速器，采用 驻波管加速结构，加速管仅长30cm，可以做成直立 式，无需偏转系统。而采用行波加速结构时，其长 度在100cm以上，只能水平安装于机架上，必需用 偏转系统把电子束引向下方。对于中、高能量的直 线加速器，两者增益差别不大，尽管驻波管比行波 管短。
行波与驻波结构的比较
高频功率源
1.磁控管 中、低能加速器大多采用磁控管作为微 波功率源，不需要使用射频激励器。 2.速调管 高能机一般使用速调管作为微波功率源， 需要使用射频激励器，若射频稳定性好，则速调管 工作稳定、寿命长。
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Co60治疗机（HMD-I）型
高频功率源
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Co60治疗机（HMD-I）型
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Co60治疗机（HMD-I）型
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Co60治疗机（HMD-I）型
线束偏转系统
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Co60治疗机（HMD-I）型
治疗头作用
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Co60治疗机（HMD-I）型
X线治疗束的形成
加速电子经 偏转或垂直射 出，与高原子 序数物质（如 钨）制成的靶 相互作用，韧 致辐射产生X线。
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Co60治疗机（HMD-I）型
（一）钴-60的准直系统
准直器的理想设计应使钴-60的半影最 小，准直器一般设计为一级准直器和二 级准直器。一级准直器一般来限定钴60治疗机的最大照射野，不能调节。
（一）钴-60的准直系统
二级准直器有固定可切换式和可调式两种， 前者很笨重，不利于摆位，已被放弃。可调 式准直器较方便，并采用复式结构。他的主 要目的是减少几何半影。该准直器末端的两 对叶片设计为伸缩式，可以改变放射源至准 直器末端的距离（SDD），一般治疗时，叶 片在标准距离，特殊治疗时，叶片位于下拉 位置，可使几何半影进一步减少，此叶片为 消半影装置。当照射野临近有重要器官或组 织，这种装置可以减少半影降低临近组织受 照射剂量。
直立式 源皮距60cm，800居里钴60治疗机。
直立式治疗机机 头能上下移动， 机头能向一个 方向选择一定 角度，作切线 治疗。
旋转式治疗机机头不能升降，只能做360°选择，现在，直立式已不再生 产，主要为旋转式，源到等中心距离为80cm-100cm.
医用直线加速器
一、 加速器的基本结构
电子直线加速器是指电子被加速的径迹成 直线，按微波传输的特点电子直线加速器 又分为行波和驻波两类。
五、钴-60治疗机的种类
钴-60治疗机分为直立式和旋转式两种类型。 每种类型又可分为“百居里”治疗机和“千 居里”治疗机两种。 “百居里”治疗机治疗 距离短，百分深度剂量低，照射时间长等缺 点，现已不再使用。 “千居里”甚至 “万居 里”治疗机较普遍，治疗距离可达100cm， 其百分深度剂量可与加速器低能X射线相比。
穿射半影
即使是点状放射源，由 于准直器端面与边缘线 束的不平行，使线束穿 透的厚度不等，也可造 成剂量的渐变分布。 改进办法：采用球面准 直器，原则上可以消除 穿射半影。
即使是采用点状放射源和球 面准直器，使几何半影和穿 射半影消失，组织中的剂量 分布仍有渐变，这主要是由 组织中的散射线造成。 散射半影是无法消除的，但 散射半影的大小随能量的增 大而减少。高能X线或γ射线， 散射线主要向前，故散射半 影较小，低能X线散射半影较 大。
• Co60治疗机（HMD-I）型
MLC
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Co60治疗机（HMD-I）型
直线加速器
直线加速器托架
野灯与反射镜
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Co60治疗机（HMD-I）型
食管癌三野照射
（一）按加速后产生粒子的能量范围分 类
X射线能量范围 及能量分档 电子射线能量范 围及能量分档
应用范围
治疗深部肿瘤 可替代 钴-60治疗机
三、加速管的结构
临床上常用的电子直线加速器分为行波电子直线 加速器和驻波电子直线加速器。
行波电子直线加速器
行波电子直线加速器加速电子的加速管由一段段盘荷 波导组成，从微波功率源发出的微波经过波导传输系 统馈送到加速管的功率馈入口建立起一个沿轴向行进 的行波加速电磁场。电子骑在不断向前行进的微波波 峰上，与波的速度相同，不断得到加速。 行波的剩余功率到达加速管末端不反射回来，而是通 过输出耦合器被水负载吸收。
四、医用加速器与Co60治疗机的比较
医用加速器
1、产生的射 线 2、源的特点 3、半影 4、剂量率 X线、电子线，多档 不需换源，不加高压无射线产 生防护好。 半影小，射野剂量分布均匀， 对称性好 剂量率高，束流稳定，剂量计 算准确，治疗时间短 结构复杂，维修复杂费用昂贵
Co60治疗机
γ射线（1.25MV)，单能 需定期换源，随时有射线产 生，防护困难。 半影大，均匀性和对称性差 。 不断衰减，剂量率不稳定剂 量计算准确性低，治疗时间 延长 结构简单，维修方便，费用 低，经济适用
初级准直器
初级准直器 为固定式，开口角度 约15°，由重金属材 料构成，其作用是控 制原始最大照射野及 方向，同时屏蔽其他 方向的射线泄露。
均整
3.均整器 从X线靶出来的X线束 其剂量分布是不均匀的， 强度的分布主要是向前 的。在初级准直器的下 方设置有呈锥形体的均 整滤过器，当射线束通 过锥形均整器后，其中 央部分的强度会被减弱， 并增强了射线束周围区 域的散射效果，是分布 • Co60治疗机（HMD-I）型 变得均匀。
常用的放射治疗设备
南阳医专一附院放疗科
放射治疗设备是放射治疗技术的基础，也 是临床放射治疗方案得以正确实施的基本 条件。本章主要讲的是常用的放射治疗设 备的基本结构和特点及其原理和功能。
2011年中国大陆地区第六次放疗 人员及设备调查
设备:直线加速器1296台,60Co远距离治疗机286 台,深部线机81台,模拟定位机1040台,CT模拟定位 机376台,近距离治疗机317台,治疗计划系统1427套, 剂量仪1041台,X刀410台,γ刀230台(头部γ刀122台, 体部γ刀108台)。