外照射放射治疗设备
第三讲外照射放射治疗设备,余 健,外照射的放疗设备,X射线束与X射线机 射线束与射线单位 60CO远距离治疗机 模拟定位机与CT模拟定位机 粒子加速器总论 直线加速器详解 本科室的直线加速器详细讲解 直线加速器常见的故障和处理方法 安全防护,X射线束与X射线机,能量范围：临床使用的X线束典型能量范围：10kvp50MV之间，由动能为10keV50MeV的电子打靶产生。 原理：1.电子打靶大部份在靶内转换为热能。 2.特征辐射和韧致辐射X射线,特征辐射,概念回顾：由入射电子与靶材料的原子轨道电子间的相互库伦作用产生（碰撞损失） 电子壳层跃迁发射的光子能谱是不连续的，能量由发生跃迁的特定靶原子决定，因而称为特征辐射,韧致辐射（连续谱）X线,概念回顾：韧致辐射X线由入射电子与靶材料的原子核之间的相互库伦作用产生。入射电子减速以韧致辐射光子损失一部分动能。 能谱：韧致辐射可能产生的光子能谱范围为0到入射电子动能，形成连续的辐射能谱。,临床X射线束,临床用X射线谱是由连续的轫致辐射光谱上叠加靶材料的线状特征辐射光谱组成。轫致辐射光谱由X线靶产生，特征辐射能谱则与靶和射线路径上的衰减材料有关。 e.g：100kev的电子打击钨靶产生的X射线中，大约有20%是特征辐射光子，80%是轫致辐射光子。,X射线质的描述,描述参数： 光子束的光谱 半价层（half-value layer，HVL） 标称加速电位（nominal accelerating potential，NAP） 射线束在组织等效介质里的穿透能力,X射线光谱是最能准确描述射束质的，但它非常难测量。 半价层（HVL），用于描述浅层x射线和深部x射线能级的射线质。 标称加速电位（NAP），描述兆伏级x射线束的质。可以通过测量标称源轴距（SAD）100cm时，10*10cm射野中深度为10cm和20cm处的电离比来确定。 目前剂量学规范建议用水模体中10cm处的组织体模比或百分深度剂量（PDD）来表示兆伏级射线束的有效能量,放射治疗用的X射线机,放疗用的浅层和深部X射线均由X线机产生 X线管（coolidge氏管）内产生x射线束的电子由加热灯丝（阴极）产生，并由高压发生器提供的直流静电场对其真空中向靶（阳极）方向进行加速。 浅层和深部X线范围的X线生产效率仅为1%或更少。绝大部分电子线动能沉积在靶内（=99%）并转化为热量。 靶材料必须具有高原子序数与高熔点,射线束和射线单位,射线放射源是人造放射性同位素组成 远距离治疗机组成部件： 放射性辐射源（包括射线准直器和容源器） 等中心旋转的机架与支座 患者治疗床面 机器控制台,远距离治疗辐射源,圆柱型放射源的直径通常为1-2cm 辐射源的直径越小，其物理半影越小。 60Co源的放射性活度一般在5000至10000Ci，在距源80cm处可提供100-200cGy/min的剂量率。 60Co核素以5.26年半衰期衰变为60Ni并释放最大能量为320kev的线和能量为1.17Mev及1.33Mev的两种射线。 常用的辐射源包括：60Co，Cs-137等,60Co治疗机,放射源治疗头内容纳钴源，由屏蔽铅的不锈钢外壳和源驱动机构组成。 放射源位移有两种方式：抽屉式和旋转式 靶区处方剂量由两个计时器控制执行：主计时器和辅助计时器。 几何半影,钴-60治疗机的半影 半影指的是在照射野边缘，随着距射线束中心轴距离的增加，剂量迅速变化的区域。半影通常定义为在照射野的边缘，剂量分别为射线束中心轴剂量80%和20%的两点之间的宽度。 按照半影的不同成因，半影可分为散射半影、穿射半影和几何半影。,模拟定位机与CT模拟定位机,靶区定位和射野设计的主要步骤为： 病人资料获取 确定靶区与邻近器官的位置信息 定义和标记病人坐标系统 设计治疗照射野 将数据传输至治疗计划系统 生成用于治疗验证的影像,现在模拟定位机可提供以下功能,肿瘤与相邻正常组织定位 治疗模拟 治疗计划验证 治疗监控,CT模拟定位机,平面治疗床：它使得患者在模拟定位时的体位与在兆伏级治疗机的体位可以保持一致。 激光标示系统：有两种类型包括，安装在旋转机架上的激光灯和一套由一支安装在墙上可沿患者头脚方向运动的移动激光灯和两支固定的横向激光灯组成的系统。 虚拟模拟机：由一套软件系统组成。用软件可以使用数字重建放射照片进行治疗模拟。,粒子加速器,包括：电子直线加速器、电子回旋加速器、电子感应加速器、回旋加速器。 粒子进行加速的基本条件： 被加速的粒子必须带电 在粒子加速路径上必须有电场,直线加速器,医用直加属于循环式加速器，能量范围为4-25Mev。 利用脉冲式微波波段的射频电场加速电子。 现代高能直加提供两档光子（如6和18MV） 及多档电子能量（如6，9，12，16和22Mev）,直线加速器的结构,注入系统（电子枪） 射频功率发生系统 加速波导管 微波功率传输 辅助系统 电子束流输运 治疗机头,整机工作原理,当电控系统发出高压启动指令和同步触发脉冲后，调制器开始谐振充放电，产生12kv、4us的高压脉冲。该高压脉冲经过脉冲变压器升压馈送到磁控管，磁控管产生2.6MW的微波功率经波导传输系统馈送到加速管，并在加速管中建立高梯度的驻波加速场 在磁控管被触发的同时，电子枪电源也被同步触发。从电子枪发射出的同步电子束注入到加速管中后被微波场不断加速。在加速管末端，电子束被加速到6MV左右并直接轰击钨靶产生X射线。,真空泵电源一方面推动钛泵维持加速管内的高真空，另一方面监测加速管内的真空度。当管内的真空度变坏时就向操作台发出真空故障信号。 AFC微波鉴相装置向主控系统提供了微波频率误差信号，根据这一信号的大小和正负主控系统向AFC调谐机构发出驱动信号以保证微波系统工作在加速管谐振频率。 温控机组向磁控管，微波传输元件、加速管、X线靶提供冷却水，以保证系统工作的恒温要求。,现代电子直线加速器的结构,直线加速器的详细结构概述,操作台（显示器、键盘、操作盒、TV显示器） 操作盒（低压及高压钥匙开关、照射键、停止键、故障复位键、频率调谐控制键、调谐机构位置头表、及红色紧急键） 主控柜（控制电源、STD工业控制计算机系统、主控系统的硬件电路、微波鉴相取样组件）,调制器机柜：高压脉冲调制器是磁控管和电子枪的高压脉冲电源。 温控机组：是稳定加速器冷却水循环的设备，可制冷或加热水温。 机架组件：加速管、真空泵、电子枪灯丝电源、高压脉冲变压器、磁控管、调谐器,操作台及操作盒结构,主控柜,温控机组,机架组件,BJ-6B直加的紧急措施,辐照治疗不能停止 动力电故障 发现火情及烟雾 紧急关机电路工作失败 超剂量辐照 气压过压报警 温控故障报警 真空度故障报警,辐照治疗不能停止,立即按停止键，关高压 仍不停，按红色开关 还不停，关闭低压 迅速撤离患者 维修并记录已照射剂量,动力电故障,遇停电情况 撤离患者 记录已接受的辐射剂量,发现火情及烟雾,迅速记录累计照射剂量 按紧急开关，切断大闸刀 撤离患者 所有人员撤离 不要试图开机 通知维修或消防,气压过压报警：立即逆时针松开充气组件放气阀门，听到放气声后拧紧气瓶开关。正常气压范围在0.15MPa0.18MPa 水流故障报警：关闭低压开关，通知维修。若准直器处滴水，关闭电闸。 真空度故障报警：立即关闭设备间调制器机柜内的电子枪电源空气开关关断，或直接按紧急开关,安全防护,X线辐射 电磁波干扰 微波辐射 电击 电导致的火灾 高温表面 氟利昂产生的毒性 机械碰撞 附件坠落 塑料部件的损坏 病人从治疗床上坠落 床公转无制动,患者从治疗床上坠落,旋转机架时，保持病人的监视 上治疗床前，锁床 治疗床承受的最大重量为135公斤，严禁任何人站立或坐于治疗床两端 调节治疗床避免快启快停 避免机架碰到患者 插铅治疗时，绝对避免铅块坠落,治疗室换气问题,大于10MV级高能光子和电子入射到靶、初级准直器、射束均整器、光栏、射束附件、空气和病人身上时产生中子污染。 由直加产生的放射性核素一般都是短寿命的（从数秒至数分钟） X线可活化空气中的氧15（半衰期2分钟）和氮13（半衰期10分钟），故需通过每小时68次换气通风，可去除臭氧和有毒气体。,
