外照射放射治疗设备.ppt

第三讲外照射放射治疗设备余余 健健 外照射的放疗设备1.1.X射线束与X射线机2.2.γ射线束与γ射线单位3.3.60CO远距离治疗机4.4.模拟定位机与CT模拟定位机5.5.粒子加速器总论6.6.直线加速器详解7.7.本科室的直线加速器详细讲解8.8.直线加速器常见的故障和处理方法9.9.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：10kvp—50MV之间，由动能为10keV—50MeV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射线束临床用临床用X射线谱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：n n光子束的光谱n n半价层（half-value layer，HVL）n n标称加速电位（nominal accelerating potential，NAP）n n射线束在组织等效介质里的穿透能力n nX射线光谱是最能准确描述射束质的，但它非常难测量n n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n n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n n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n n放疗用的浅层和深部X射线均由X线机产生n nX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n n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n n靶材料必须具有高原子序数与高熔点γ射线束和γ射线单位n nγ射线放射源是人造放射性同位素组成n n远距离治疗机组成部件：1.1.放射性辐射源（包括射线准直器和容源器）2.2.等中心旋转的机架与支座3.3.患者治疗床面4.4.机器控制台 远距离治疗辐射源n n圆柱型放射源的直径通常为1-2cmn n辐射源的直径越小，其物理半影越小nn60Co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nn60Co核素以年半衰期衰变为60Ni并释放最大能量为320kev的β线和能量为及的两种γ射线n n常用的辐射源包括：60Co，Cs-137等60Co治疗机n n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n n放射源位移有两种方式：抽屉式和旋转式n n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n n几何半影n n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：n n病人资料获取n n确定靶区与邻近器官的位置信息n n定义和标记病人坐标系统n n设计治疗照射野n n将数据传输至治疗计划系统n n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n n肿瘤与相邻正常组织定位n n治疗模拟n n治疗计划验证n n治疗监控CT模拟定位机n n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n n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n n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：1.1.被加速的粒子必须带电2.2.在粒子加速路径上必须有电场直线加速器n n医用直加属于循环式加速器，能量范围为4-25Mevn n利用脉冲式微波波段的射频电场加速电子n n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1.1.注入系统（电子枪）2.2.射频功率发生系统3.3.加速波导管4.4.微波功率传输5.5.辅助系统6.6.电子束流输运7.7.治疗机头整机工作原理n n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n n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n n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n nAFC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n n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l l操作台（显示器、键盘、操作台（显示器、键盘、操作盒、操作盒、TVTV显示器）显示器）l l操作盒（低压及高压钥匙操作盒（低压及高压钥匙开关、照射键、停止键、开关、照射键、停止键、故障复位键、频率调谐控故障复位键、频率调谐控制键、调谐机构位置头表、制键、调谐机构位置头表、及红色紧急键）及红色紧急键）l l主控柜（控制电源、主控柜（控制电源、STDSTD工业控制计算机系统、主工业控制计算机系统、主控系统的硬件电路、微波控系统的硬件电路、微波鉴相取样组件）鉴相取样组件）l l调制器机柜：高压脉冲调调制器机柜：高压脉冲调制器是磁控管和电子枪的制器是磁控管和电子枪的高压脉冲电源高压脉冲电源。

l l温控机组：是稳定加速器温控机组：是稳定加速器冷却水循环的设备，可制冷却水循环的设备，可制冷或加热水温冷或加热水温l l机架组件：加速管、真空机架组件：加速管、真空泵、电子枪灯丝电源、高泵、电子枪灯丝电源、高压脉冲变压器、磁控管、压脉冲变压器、磁控管、调谐器调谐器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l l辐照治疗不能停止l l动力电故障l l发现火情及烟雾l l紧急关机电路工作失败l l超剂量辐照l l气压过压报警l l温控故障报警l l真空度故障报警辐照治疗不能停止l l立即按停止键，关高压l l仍不停，按红色开关l l还不停，关闭低压l l迅速撤离患者l l维修并记录已照射剂量动力电故障遇停电情况l l撤离患者l l记录已接受的辐射剂量 发现火情及烟雾l l迅速记录累计照射剂量l l按紧急开关，切断大闸刀l l撤离患者l l所有人员撤离l l不要试图开机l l通知维修或消防l l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l l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。

l l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l lX X线辐射线辐射l l电磁波干扰电磁波干扰l l微波辐射微波辐射l l电击电击l l电导致的火灾电导致的火灾l l高温表面高温表面l l氟利昂产生的毒性氟利昂产生的毒性l l机械碰撞机械碰撞l l附件坠落附件坠落l l塑料部件的损坏塑料部件的损坏l l病人从治疗床上坠落病人从治疗床上坠落l l床公转无制动床公转无制动患者从治疗床上坠落l l旋转机架时，保持病人的监视l l上治疗床前，锁床l l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l l调节治疗床避免快启快停l l避免机架碰到患者l l插铅治疗时，绝对避免铅块坠落治疗室换气问题n n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n n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）n nX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6—8次换气通风，可去除臭氧和有毒气体。