放射治疗设备发展史

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• 1974年，美国Larsson等人提出用医用电子直线加 速器代替60Co进行立体定向放射治疗的建议，开 创了以医用电子直线加速器为放射源的精确放疗 新起点。
• 1977年，美国Bjangard 和Kijewski等提出“调强适 形”放射治疗原理。
• 1984年，出现了以医用电子直线加速器为辐射源， 采用非共面弧形旋转放射治疗的头部专用立体定 向放射治疗装置，可以达到mm级甚至更高的立体 定向定位精度。由于医用电子直线加速器发出的 是x射线，并且专门用于头部肿瘤的精确放射治疗， 野可以达到类似于手术切除的治疗效果，因此被 称为头部X-刀，简称“头-刀”。
放射治疗设备发展史
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1、放射治疗的基本概念
2016年1月，中国医学科学院肿瘤医院、国家癌 症中心赫捷院士、全国肿瘤登记中心主任陈万青 教授等在《CA：A Cancer Journal for Clinicians》 杂志上发表了2015年中国癌症统计数据。文章指 出，我国癌症发病率和死亡率不断攀升，几乎 22%的全球新发癌症病例出现在中国，27%的癌 症死亡病例在中国，2015年中国有429.2万例新发 肿瘤病例和281.4万例死亡病例，并且癌症预后一 般较差，生存期较短，癌症已成为我国因疾病死 亡的第一大原因。
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• 千伏(kV)级x线治疗机具有辐射可控性等优点， 保障了工作人员的辐射安全性，因而受到设备操 作人员的欢迎。
• 理论和实践表明，千伏(kV)级X线治疗机输出的X 线的能量仍然太低，其最大剂量分布在皮肤下较 浅部位，当治疗较深部位肿瘤时，在肿瘤尚未得 到足够剂量时，皮肤反应已经非常严重。
• 受材料和安全技术等因素的制约，其管电压不可 能继续提高，因此，千伏级X线治疗机后来逐步 走入低谷，直至淘汰，目前已经很难见到。
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3、放射治疗设备发展史
• 放射治疗技术是通过人工射线或天然射 线对肿瘤病人或其他病灶实施无创性治 疗的现代放射治疗手段。
• 人工射线是由各类人工射线装置或设备 产生的放射线；天然射线是由天然放射 性核素发出的放射线。
• 放射治疗设备是伴随着放射线的发现与 应用研究而逐步发展起来的现代医学治 疗装备。
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• 1994年，瑞典Lax等开发了专门用于体部精确放疗 的立体定向定位系统，被称为体部X-刀，简称 “体-刀”；
• 2003年以后，美国瓦里安公司(Varian)、瑞典医科 达公司(Elekta)和德国四门子公司(Siemens)等先后 开发并推出了以医用电子直线加速器为核心的 “调强适形”（IMRT）放射治疗设备和影像引导 放射治疗设备（IGRT），标志着放疗设备进入了 以“调强适形”和“影像引导”为核心技术的精 确放疗阶段。
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放射治疗的基本概念
• 放射治疗是利用高能射线来破坏癌细胞的DNA， 使其失去分裂与复制能力，达到缩小、消除肿瘤 组织的目的。这些射线可以是放射性核素产生的α、 β、γ射线；x射线治疗机和各类加速器产生的不同 能量的x线；也可以是各类加速器产生的电子束、 质子束、负π介子束以及其它重粒子束等。
• 据文献统计，70%的恶性肿瘤病人，治疗某一阶 段需做放射治疗。
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• 1906年，人们发现放射性核素产生的电离 辐射仅对部分病种和病例有效，同时发现 放疗后存在放射损伤。
• 当时，没有可靠的放射治疗设备，基本靠 手工操作，而放射性核素随时都有放射性， 对工作人员具有很大的辐射损伤和潜在的 误照风险，并且也不知道如何测量电离辐 射的质和量，对放射治疗的机制不清楚， 因而放疗技术步入低潮。
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（五）我国放射治疗设备的临床应用和设备发展历史
• 中国的放射治疗开始于20世纪30年代。当时，只有
北京协和医院和上海比镭锭医院可以开展放射治疗
技术。最初是以200mg的镭管和镭针为辐射源，通
过手工操作进行组织间插值或腔内近距离放射治疗。
• 1932年，北京协和医院引进了120kV和200kV的X
• 在研究开发各种放射治疗设备的同时，尤其是在确立 了医用电子直线加速器在放射治疗领域的主导地位之 后，如何提高并确认病灶的定位精度，自然就成了放 射治疗设备研究的主攻方向。
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• 1949年，瑞典Leksell 首次提出立体定向放射 外科理论，开创了精确放疗的先河。
• 1959年，日本的Takahashi提出适形放疗的原 理，首创多叶准直器。
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（一）放射线的发现与医学应用
• 1895年，德国科学家伦琴发现了X射线； • 1896年，法国科学家贝克勒尔发现了放射性核素
镭(226Ra)； • 1898年，法国物理学家居里夫妇成功分理出放射
性核素镭，并首次提出“放射性”的概念，为放 射诊断学和放射治疗学奠定了基础； • 1899年，在瑞典斯德哥尔摩，首次利用电离辐射 治疗皮肤癌患者； • 1905年，居里夫人与其他科学家一起发明了将核 素镭用铂金封装成管状线源的放射源，用于治疗 皮肤癌和宫颈癌，开发出近距离敷贴治疗和腔内 放射治疗的新技术；
• 可提供该设备的国内公司主要有：江苏海明医疗 器械有限公司，山东新华医疗器械有限公司，东 软集团，上海联影科技有限公司。
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（四）从普通放射治疗到精确放射治疗的发展
• 与以往手术治疗不同，放射治疗属于无创治疗，因此， 照射部位、照射角度以及照射野形状的选择和病灶的 定位就显得非常重要。
• 普通放射治疗的常规定位方法是在模拟定位机上通过 X线透视的方法确定病灶部位、形状和照射角度等， 并在人体表面画上标记，然后在放射治疗机上实施放 射治疗。这种定位方法的位置误差较大，有时会影响 疗效。
1911年 Nobel化学奖
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• 1896年 第一例放射治疗 • 1920’s x线治疗喉癌 镭治疗宫颈癌 • 1930’s Courtard 建立了分次放疗的方法 • 1950’s 钴-60治疗恶性肿瘤 • 1970’s CT应用于肿瘤诊断和治疗
加速器治疗恶性肿瘤 模拟定位机应用 • 1980’s MRI应用于肿瘤诊断和放疗 放疗计划系统（TPS）应用 • 1990’s 适形放射治疗及调强放射治疗（IMRT） CT模拟机
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（六）放射治疗设备的发展趋势
医用电子直线加速器是性价比最高的现代肿瘤放射 治疗设备，也是贤弟放疗技术的核心设备。 在未来相当长的时间内，医用电子直线加速器在外 照射放疗设备中的核心地位，是无法替代的。 放疗设备的发展趋势，将进入主要以医用电子直线 加速器为核心技术、多学科综合运用、外围设备综 合配套的精确放疗时代。 同时，术中放疗加速器等小型专用放疗装置和质子 加速器、重离子治疗等装置野将是未来研发的重要 方向。
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• 20世纪90年代，我国的医疗卫生事业得到了突飞猛
进的发展，先后从国外引进了大量的先进医疗装备，
其中包括各类CT、MRI等高端医学诊断设备和医用
电子直线加速器等MV级高端放射治疗设备，使我国
的医疗装备逐渐接近并赶上发达国家水平。
• 目前，从高端医疗装备水平上来说，特别是从医用
电子直线加速器的引进档次与引进时间上来看，可
• 1950年，加拿大科学家利用反应堆生产的人工放射性核素60 钴(60Co)，研制生产出外照射60Co治疗机。这种装置可以发射 1.17MeV和1.33MeV两种γ射线，其深度剂量分布与2.5MeV 的电子加速器相当。这种装置结构简单、成本较低、运行维 护方便，因此，在发展中国家和我国至今仍有生产，主要在 中小医院应用。
年后陆续研制成200~1000KV X线机。 • 加在X线管上的电压越高，X线的能量就越高，辐射就
越深。因此，用X线管的管电压来表示x线的输出能量。 • 根据不同的能量范围，可将其分为以下三种类型。 ① 接触X线治疗机(10～60kV)； ② 浅部X线治疗机(60～160kV)； ③ 深部X线治疗机(160～400kV)。
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• 为了开发更高能量并且适合于医用的放射治疗 设备，在20世纪50年代至20世纪70年代，许多 国家先后研究开发了各种不同类型的医用加速 器，主要类型包括：电子回旋加速器、电子直 线加速器、质子加速器和其他重离子加速器等。
• 医用电子直线加速器可以输出不同能量的x线和 电子射线，输出能量可以从几个兆电子伏到几 十兆电子伏，基本可以满足临床需求，且其相 对成本较低，从而得到了迅速发展。
• 其他几类医用加速器，虽然性能也比较优越， 但由于结构复杂庞大、成本太高等因素，致使 其发展速度比较缓慢，投入临床应用较少。
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• 医用电子直线加速器是放疗领域的主流产品，是 放疗的核心设备。
• 可提供该设备的国外公司主要有：美国瓦里安公 司(Varian)，瑞典医科大公司(Elekta)，德国西门 子公司(Siemens)。
• 1975年，国内引进了第一台医用电子直线加速器， 标志着我国的放射治疗设备开始了以医用加速器 为主要放射源的放射治疗设备。阶段
• 20世纪70年代末，中国成立了以医用电子直线加 速器研究制造为目标的“北京医疗器械研究所”， 开创了我国医用加速器研制生产的新阶段。之后， 上海和深圳都曾生产过医用电子直线加速器。目 前，国内可以提供医用电子直线加速器的企业主 要有山东省淄博市的新华医疗器械公司、江苏省 扬州市的海明医疗器械公司、东软集团、上海联 影，目前的主要供应对象是国内市县级医院。而 省级以上医院的医用加速器基本上都从三家国外 公司引进。
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放射治疗设备
深部X线治疗机
钴-60治疗机
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放射治疗设备
直线加速器
后装治疗机
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放射治疗的辅助设备
治疗计划系统（TPS） • 利用数学模型，计算剂量分布的计算机系
统帮助比较、确定合理的放疗计划 • 逆向计划系统可以按照给定条件优化放疗
计划
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放射治疗的辅助设备
模拟机： • 能重复治疗机的所有运动，并模拟治疗机
• 据WHO报告，45%的恶性肿瘤可治愈，其中手术 治愈22%，放射治疗治愈18%，化疗治愈5%。