放射治疗设备介绍.ppt

放射线类型
• 加速器等设备 电子束 质子束 中子束 重粒子束(碳离子等)
放射线类型
人工射线装置 • kV级X射线治疗机放射出的是— X射线 • 质子加速器放射出的是带电粒子—质子 • 医用电子直线加速器 光子束— X射线 粒子束—电子射线
放射线类型
• 同一种放射源，并不一定只能发射一种射线 • 有的放射性核素既可以发射γ射线，同时又发射α 射线和β射线 • 同一个放射源发射的不同的射线，往往具有不同 的强度或能量，因而具有不同的放射特性 • 正是利用各种射线具有不同放射特性的特点，才 为放射诊断技术和放射治疗技术提供了多种可能 的选择，以满足临床的不同
基本概念
• 放射性核素内部发出的射线用希腊字母表示 • α射线、β射线和γ射线就分别表示从放射性核素内部 发出的中子、电子和光子 • 不是从放射性核素内部发出用大写的英文字母或者实 际名称表示 • X射线、电子射线(简称电子线)、质子射线等。 • β射线与电子射线都是由放射源向外发射的电子流 • 物理特性基本相同，区别在于来源不同，能量不同 • γ射线与X射线都是电磁辐射(光子)，单从放射治疗的 效果与作用而言，两者基本相同，只是来源不同，能 量不同而已。
常用放射治疗设备
• 放射治疗设备的照射方式：外照射 内照射 • 外照射（远距离照射）是将放射源置于体外一定距离进行 照射，放射线需经皮肤和正常组织才能到达肿瘤或病变组 织。根据不同病灶，只要选择合适的射线类型和能量，精 心设计治疗计划和治疗方案，就可以达到预计的治疗效果。 • 内照射（近距离照射）是采用某种方式将放射源置于人体 的自然腔道或组织间进行近距离直接照射，由于内照射距 离近，一般选用低能量放射源，只要选择合适的适应证， 也可以达到比较理想的治疗效果。 • 内照射治疗既可以单独实施，也可以与外照射配合实施， 具体采用哪种照射方式，要根据不同的病灶由放疗医师来 确定具体的治疗实施方案。
间接致电离辐射
• 射线没有“射程” kV级X射线、γ射线、高能X射线、中 子束这四条曲线几乎没有终点，这是 间接致电离辐射—包括光子和中性粒 子(中子)的共同特点，但它们的最大剂 量点的深度随能量的增加而加深， • 为了表示这种射线的特点，通常将从 表面到最大剂量点的区域称之为“建 成区”。通过选择合适的能量即根据 病灶深度选择合适的“建成区”，并 采取合理布野照射技术，这类射线可 以适合于多数病灶的放射治疗。 • 高能X射线和中子束的剂量特性曲线比 较接近，似乎两者没有什么区别，而 实际上，从放射生物学的角度分析， 两者还是有较大差别的。另外，因中 子设备更加复杂昂贵，故目前很少应 用。
放射治疗设备
基本概念
放 射 能使物质电离的电磁波或粒子流的辐射 过程称为“放射” 放射线 能使物质电离的电磁波或粒子流称为 “放 射线”，简称“射线”. 放射源 能输出“射线”的物质(元素)或设备称 为 “放射源”。 放射性 某些物质(元素)或设备能够产生“电离 辐 射”的性质叫做“放射性”。
基本概念
常用的放射治疗设备
• 为了进行有效的放射治疗，还必须配备相应的放 疗辅助设备。主要包括： • 模拟定位机 • 治疗计划系统 • 挡铅制作系统 • 患者定位体架等 • CT模拟机”定位—计划系统 • “模拟机CT”定位—计划系统
医用电子直线加速器
医用电子直线加速器
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输出能量较高 剂量分布特性较好 输出不同能量的光子(X射线) 不同能量的电子 医用电子直线加速器是放射治疗领域的主 流机型
医用电子直线加速器的基本结构原理
• 基本结构： 加速管 微波源 电子枪 真空系统 束流输出系统 水冷系统 治疗床系统 自动控制系统
医用电子直线加速器的基本结构原理
• • • • • • 加速管是加速器的核心部件 微波源是磁控管或速调管，提供10cm波段的电磁波 电子枪发射供加速的电子 真空系统由钛泵和真空器件构成，作用是保持加速管内部和电子枪等部位的 高度真空状态，以避免烧坏灯丝、腔内打火和能量损失等 束流输出系统主要在机头部分，包括束流的偏转、靶窗转换、束流均整、束 流准直、剂量检测等功能， 水冷系统的作用是对加速管、微波源(磁控管或速调管)和偏转磁铁等产生热 能的部件进行冷却，以保持设备稳定运行 治疗床系统则是对患者进行放射治疗时的床体结构，可以进行X、Y、Z三个 方向的直线运动和治疗床整体绕等中心的旋转运动，以满足不同部位的治疗 需求； 自动控制系统包括功能控制和故障检测两大功能，在正常情况下，操作人员 通过计算机对各大系统进行工作控制，发生各类故障时，计算机会自动进行 检测报警，并禁止治疗，以保证绝对安全。 另外，每台加速器还包括微波传输与检测系统、电子束聚焦对中系统、高 压脉冲调制系统和机械运动系统等。
电磁辐射“波粒二重性”
• 电磁波谱的另一端，X射线和γ射线主要以“粒子” 特性表现，几乎显不出“波”的特性 • 可以把X射线和γ射线看成是“粒子”，但这种粒 子具有自己的特殊性质，为了有所区别，人们把 这种“粒子”叫做“光子”。
• 在放射治疗医学领域，人们往往把“光子”的概 念等同于X射线或γ射线
“射线”装置
• X线机、CT、ECT、PET等各种医学影像检查设 备（诊断）
“射线”装置
• • • • • • 放射治疗设备： 钴-60治疗机 医用直线加速器 γ刀、X刀 近距离后装治疗机 质子加速器等
“射线”装置
• • • • 根据不同的医学需求 选用了不同的“放射源” 输出的“射线”具有各自特定的能量和剂量 完成特定的医学检查或医学治疗目的。
常用的放射治疗设备
• • • • • • kV级X射线治疗机 钴-60治疗机 医用电子直线加速器 内照射近距离后装治疗机 质子加速器 在普通医用电子直线加速 器上辅加动态多叶光阑 (MLC)、实时验证系统和 呼吸门控系统等装置，使 得“适形治疗”和“调强 治疗”等精确放射治疗技 术获得了飞速发展。
电磁辐射“波粒二重性”
• 无线电波、微波等向外辐射时，“粒子”特性非 常微弱，一般是用波动理论进行描述，所以，通 常叫做电磁波； • 红外线，可见光、紫外线而言，“波”的特性依 次减弱，“粒子”特性依次增强， • 红外线的“波”的特性略强，“粒子”特性较弱； • 紫外线则是“波”的特性较弱，“粒子”特性略 强； • 而可见光的“波粒二重性”最为典型；
放射源类型
• 人工射线装置： 能够产生并输出高能射线的各种射线装备 X线机 加速器 • 特点： 工作时输出射线 停机时没有放射性 结构比较复杂
• 输出射线的能量越高、性能越先进、结构越复杂， 价格就越昂贵 • 放射治疗使用的人工射线装置，正在朝着多功能、 高性能、高精度的方向发展。
放射线类型
• 放射源：天然放射源和人工放射源 • 放射源本质： 光子辐射(电磁辐射) 粒子辐射 • 光子 各类放射性核素产生的γ射线（60钴 192铱） 加速器等设备产生的X射线 • 波长很短、频率非常高的电磁波辐射，或者说是 光子辐射。
X射线γ射线的特点
• “电离辐射”是X射线和γ射线的另一个重要特点。 能量越高，辐射深度越深，“电离”性能越强。 • 医用直线加速器、钴-60治疗机、近距离后装治疗 机等现代肿瘤放射治疗设备就是按照X射线和γ射 线的这一特性而设计生产并逐渐发展起来的。
粒子辐射
• 粒子辐射包括带电粒子辐射和中性粒子辐射(电子、 质子、中子等) • 带电粒子 带正电的粒子---正电粒子 带负电的粒子---负电粒子 • 粒子辐射按质量 轻粒子 重粒子 • 电子和质子是带电粒子 电子是负电粒子 质子是正电粒子 • 中子是中性粒子
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电子直线加速器的基本工作原理 • 电子在电场中会受到电场力的作用而运动， 电子因受电场力的加速而获得能量。在电子 直线加速器的加速管内部，“谐振腔”在微 波的激励下产生沿轴线向前移动的高压电场， 电子被持续加速而获得能量，电场强度越强， 加速距离越长，电子获得的能量就越高，这 些获得高能量的电子，直接引出就是电子射 线，打靶以后就可以输出X射线。
常用的放射治疗设备
• kV级X射线治疗机和钴-60治疗机是早期的外照射设备， 前者目前已趋于淘汰；后者由于设备结构比较简单，成本 较低，具有较好的临床意义，目前在中小医院仍有一定的 市场。 • 而在大型综合性医院和专业肿瘤医院，作为主流外照射设 备，医用电子直线加速器正在放疗界得到迅速推广和应用。 • 在计算机控制下，以192铱作为放射源的近距离后装治疗 机是目前应用最为广泛的内照射设备。 • 而性能更加优越的重粒子加速器等高能粒子加速器，由于 结构更加复杂，价格昂贵等原因，目前和今后相当长的时 间内还难以推广应用。 • 放射治疗究竟选用何种放疗设备，选用何种放射源，用多 高的能量进行照射，要根据实际临床需要和当时的经济技 术水平综合考虑来确定。
• 电离辐射:能够引起物质电离的辐射 • 通常所说的“放射”、“放射线”、“放射源”等实际上 就是特指“电离辐射”。电离辐射可以从原子或分子里面 电离出至少一个电子 • 电离:即经过照射后能使物质的原子或分子变成“离子”， 从而改变物质的原有特性。。 • 离子:带有电荷的原子或分子，或组合在一起的原子或分 子团。带正电荷的离子称“正离子”，带负电荷的离子称 “负离子”。 指原子由于自身或外界的作用而失去或得到一个或几个电 子使其达到最外层电子数为8个（如第一层是最外层，则 为2个）的稳定结构。
X射线γ射线的特点
• X射线和γ射线具有穿透物质的能力 • 特定能量的X射线或γ射线而言，物质的密度越小, 穿透能力越强; 物质的密度越大，穿透能力越弱 • X线机、CT机设计原理
X射线γ射线的特点
• 不同的物质对X射线和γ射线具有不同的穿透能力， 通常是物质的原子序数越高，X射线或γ射线的穿 透能力越弱 • 根据这一特点，选用穿透能力弱的材料对X射线 和γ射线进行控制与防护，铅被广泛应用 。
放射线类型
直接致电离辐射： 带电粒子(正电离子 和负电离子)引起物 质的直接电离
间接致电离辐射： 光子(X射线和γ射 线)和中性粒子不是 直接引起物质电离