醫(yī)用電子直線加速器介紹

1、醫(yī)用電子直線加速器介紹1.外照射治療機同位素遠距離治療機 深部X射線治療機醫(yī)用電子加速器醫(yī)用質(zhì)子加速器醫(yī)用中子發(fā)生器醫(yī)用重離子加速器醫(yī)用-介子發(fā)生器2.內(nèi)照射治療機射線后裝機  中子后裝機 3.立體定向放射外科治療裝置-刀 X-刀 質(zhì)子刀中子立體定向放療裝置  醫(yī)用電子直線加速器按其能量范圍分為低、中、高三類。  四、醫(yī)用電子直線加速器的原理1.基本原理2.系統(tǒng)框圖3.主要組成部分加速系統(tǒng) 輻射系統(tǒng) 劑量檢測系統(tǒng) 機架、治療床及輻射頭運動系統(tǒng) 控制系統(tǒng)溫控

2、及充氣系統(tǒng) 4.加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)是醫(yī)用電子直線加速器的核心。由加速管、微波傳輸系統(tǒng)、微波功率源、脈沖調(diào)制器等組成。4.1加速管  加速管由電子槍、加速結(jié)構(gòu)、引出系統(tǒng)、離子泵組成。電子槍產(chǎn)生供加速的電子，其陰極被加熱后產(chǎn)生熱發(fā)射電子，在陰極和陽極間的高壓電場作用下，以一定的初始能量從陽極中心孔道穿出注入加速結(jié)構(gòu)。加速結(jié)構(gòu)有行波和駐波兩種加速結(jié)構(gòu)，是對電子進行加速的核心器件。微波功率經(jīng)耦合波導(dǎo)饋入后，在其中產(chǎn)生行波或駐波電磁場。駐波結(jié)構(gòu)可以在同樣長度上比行波獲得更高的能量增益。引出系統(tǒng)的作用是將電子束引出，分為直束式和偏轉(zhuǎn)式兩種，低能機的加速管較短，大多采用直束式，中

3、、高能機的加速管較長，必須采用帶偏轉(zhuǎn)磁鐵的偏轉(zhuǎn)式引出系統(tǒng)。離子泵用以吸收氣體，使加速管里維持真空狀態(tài)。4.2微波傳輸系統(tǒng)微波傳輸系統(tǒng)主要包括：    彎波導(dǎo)及直波導(dǎo)    軟波導(dǎo)    定向耦合器    吸收水負載    三端環(huán)流器4.3微波功率源低、中能機常用磁控管作微波功率源。磁控管是微波自激震蕩器，體積小，工作電壓低，但其工作頻率易漂移，因此需采用自動穩(wěn)頻系統(tǒng)，提高頻率穩(wěn)定度。高能機需較高的微波功率，常用多腔速調(diào)管作為微波功率源。速調(diào)管是微

4、波功率放大器，體積大，工作電壓高，需要有前置激勵來驅(qū)動，頻率比較穩(wěn)定，但也需自動調(diào)頻系統(tǒng)使其與負載變化保持一致。4.4脈沖調(diào)制器在使用微波電場加速電子的加速器中，為了得到盡可能高的加速電場，瞬時微波功率很大，達到MW量級，因此微波源都是脈沖工作的。脈沖調(diào)制器是向這種微波源提供脈沖功率的電源。工作原理是利用儲能放電的原理形成高壓脈沖，經(jīng)脈沖變壓器將該電壓進一步放大后供微波功率源使用。5.輻射系統(tǒng)輻射系統(tǒng)的作用是使從加速系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射符合放射治療的特殊要求（均整度、輻射野面積形狀等）。其主要組成有：靶、均整塊、散射箔、準直器、上下光闌等。靶加速電子打靶后產(chǎn)生X射線。均整塊使輻射野內(nèi)的X射線劑量分布

5、均勻。散射靶使從加速系統(tǒng)來的集束的電子射線在一定輻射野內(nèi)均勻散開。準直器初步限制輻射的范圍。上下光闌調(diào)節(jié)輻射野的形狀、面積。限束器限定電子射線輻射野的范圍以及改善電子射線的均整度。楔形過濾器在X射線輻射野內(nèi)產(chǎn)生非對稱的楔形劑量分布。6.劑量檢測系統(tǒng)劑量監(jiān)測系統(tǒng)由電離室、前置放大器及監(jiān)測劑量儀組成。電離室提供了表征輻射線強度的信號，并通過檢測電路的處理轉(zhuǎn)換成吸收劑量信號。電離室位于輻射系統(tǒng)之內(nèi)，由若干片極片構(gòu)成，其中有兩對用于監(jiān)測輻射野內(nèi)相互垂直的兩個方向的均整度，有一片用于監(jiān)測輻射的能量變化，有兩片用于檢測輻射的吸收劑量。放射治療對劑量檢測系統(tǒng)的要求：安全性、準確性和長期穩(wěn)定性。安全性配備兩個

6、獨立的劑量檢測通道和 一個時間保護通道。準確性主要用重復(fù)性和線性指標來表征。長期穩(wěn)定性主要用日穩(wěn)定性和周穩(wěn)定性指標來表征。7.機架、治療床及輻射頭運動系統(tǒng)現(xiàn)代醫(yī)用電子直線加速器采用等中心原則的運動系統(tǒng)，即機架、輻射頭及治療床三者的旋轉(zhuǎn)軸線交于一點，該點稱為等中心，要求中心誤差在±2mm以內(nèi)。8.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由以下幾部分組成：(1) 各種電源。(2) 連鎖保護：包括水流、水溫、水壓、高壓過載、微波功率源打火等各種保護。(3) 自動控制：包括自動頻率控制、自動劑量率控制、自動均整度控制、自動楔形過濾器控制、弧形旋轉(zhuǎn)控制等。(4) 正常治療的程序控制：包括待機、預(yù)制、準備、出束等幾種狀

7、態(tài)的程序控制。9.溫控及充氣系統(tǒng)溫控系統(tǒng)用來帶走加速管、靶、聚焦線圈、偏轉(zhuǎn)磁鐵線圈、微波功率源、隔離器（或環(huán)流器）及吸收負載等在工作中產(chǎn)生的熱量。充氣系統(tǒng)用于對微波傳輸系統(tǒng)抽真空后再充絕緣氣體，如氮氣、氟里昂等，以防止發(fā)生電場擊穿。五、醫(yī)用電子直線加速器的發(fā)展及前沿動態(tài)適形放射治療CRT（Conformal Radiotherapy ）利用鉛檔塊將使得輻射野的形狀與腫瘤外形一致。多葉光闌（MLC）可利用計算機控制自動調(diào)節(jié)射野形狀。 目的：使照射的體積及形狀與腫瘤的形狀及體積一致。立體適形放射治療3DCRT又稱為三維適形放療，即：使放療的高劑量區(qū)的劑量分布在三維方向上與耙區(qū)的實際形狀相一致。這種模式需要CT等斷層影像而不能再依靠X線重疊影像。調(diào)強放射治療IMRT（Intensity Modulation Radiotherapy） 要求各個輻射束截面形狀變化、強度分布也變化的照射方法稱為調(diào)強放射治療或調(diào)強適形放射治療，需要用帶斷層掃描的模擬機定位或CT定位（CT Simulation ）來進行立體分析。目的： 使靶區(qū)的形狀和高劑量區(qū)分布的形狀在三維方向上與靶區(qū)的實際一致，較大幅度地增加腫瘤劑量、減少正常組織的受量。圖像引導(dǎo)放射治療IGRT（Intensity Guided Radiotherapy） 為了實現(xiàn)在放療技術(shù)上做到實時追蹤靶區(qū)自動擺