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1、第八章第八章 放射治疗肿瘤装置放射治疗肿瘤装置 放放放放射射射射治治治治疗疗疗疗（RadiotherapyRadiotherapy）是是是是利利利利用用用用辐辐辐辐射射射射对对对对恶恶恶恶性性性性肿肿肿肿瘤瘤瘤瘤进进进进行行行行照照照照射射射射使使使使其其其其生生生生长长长长受受受受到到到到抑抑抑抑制制制制而而而而致致致致死死死死的的的的一一一一种种种种疗疗疗疗法法法法，简简简简称称称称放放放放疗疗疗疗。放放放放疗疗疗疗的的的的基基基基本本本本原原原原则则则则是是是是破破破破坏坏坏坏恶恶恶恶性性性性肿肿肿肿瘤和保存正常组织。瘤和保存正常组织。瘤和保存正常组织。瘤和保存正常组织。电电电电离离离离
2、辐辐辐辐射射射射是是是是指指指指在在在在物物物物质质质质中中中中能能能能直直直直接接接接或或或或间间间间接接接接产产产产生生生生电电电电离离离离效效效效应应应应的的的的电电电电磁磁磁磁波波波波或或或或粒粒粒粒子子子子，可可可可以以以以由由由由人人人人工工工工加加加加速速速速带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子产生，也可由放射性核素产生。产生，也可由放射性核素产生。产生，也可由放射性核素产生。产生，也可由放射性核素产生。放放放放射射射射治治治治疗疗疗疗是是是是从从从从发发发发现现现现X X射射射射线线线线及及及及放放放放射射射射性性性性物物物物质质质质后后后后才才才才开开开开始始始始的的的的。随随随
3、随着着着着放放放放射射射射物物物物理理理理学学学学、放放放放射射射射生生生生物物物物学学学学、临临临临床床床床肿肿肿肿瘤瘤瘤瘤学学学学及及及及各各各各种种种种放放放放射射射射治治治治疗疗疗疗装装装装置置置置的的的的发发发发展展展展，已已已已和和和和手手手手术术术术治治治治疗疗疗疗、化化化化学学学学治治治治疗疗疗疗一一一一起起起起成成成成为为为为治治治治疗疗疗疗恶恶恶恶性性性性肿肿肿肿瘤瘤瘤瘤的的的的三三三三大大大大主主主主要要要要手手手手段段段段。约有约有约有约有70%70%的恶性肿瘤患者需要进行放射治疗。的恶性肿瘤患者需要进行放射治疗。的恶性肿瘤患者需要进行放射治疗。的恶性肿瘤患者需要进行放
4、射治疗。放射治疗装置按产生方式可分为人工放射治疗装置按产生方式可分为人工加速治疗装置和放射性核素治疗装置两大加速治疗装置和放射性核素治疗装置两大类；按照射方式可分为体外远距离用的外类；按照射方式可分为体外远距离用的外照射治疗机及在人体腔内或肿瘤组织间近照射治疗机及在人体腔内或肿瘤组织间近距离照射用的内照射治疗机两大类，在外距离照射用的内照射治疗机两大类，在外照射治疗机中又有新发展起来的立体定向照射治疗机中又有新发展起来的立体定向放射外科治疗装置，被称为第三大类。放射外科治疗装置，被称为第三大类。8.1 放射治疗装置分类放射治疗装置分类 1.1.外照射治疗机外照射治疗机外照射治疗机外照射治疗机(
5、1)1)同位素远距离治疗机同位素远距离治疗机同位素远距离治疗机同位素远距离治疗机(2)X(2)X射线治疗机射线治疗机射线治疗机射线治疗机(3)(3)医用电子加速器医用电子加速器医用电子加速器医用电子加速器(4)(4)医用质子加速器医用质子加速器医用质子加速器医用质子加速器(5)(5)医用中子发生器医用中子发生器医用中子发生器医用中子发生器(6)(6)医用重离子加速器医用重离子加速器医用重离子加速器医用重离子加速器(7)(7)医用医用医用医用 -介子发生器介子发生器介子发生器介子发生器 2.2.内照射治疗机内照射治疗机内照射治疗机内照射治疗机(1)(1)射线后装机射线后装机射线后装机射线后装机(
6、2)(2)中子后装机中子后装机中子后装机中子后装机 3.3.立体定向放射外科治疗装置立体定向放射外科治疗装置立体定向放射外科治疗装置立体定向放射外科治疗装置(1)-(1)-刀刀刀刀(2)X-(2)X-刀刀刀刀(3)(3)质子刀质子刀质子刀质子刀(4)(4)中子立体定向放疗装置中子立体定向放疗装置中子立体定向放疗装置中子立体定向放疗装置 在外照射治疗机中，最常用的是医用电子直在外照射治疗机中，最常用的是医用电子直在外照射治疗机中，最常用的是医用电子直在外照射治疗机中，最常用的是医用电子直线加速器，其次是钴线加速器，其次是钴线加速器，其次是钴线加速器，其次是钴6060远距离治疗机。在内照射远距离治
7、疗机。在内照射远距离治疗机。在内照射远距离治疗机。在内照射治疗机中，主要是同位素后装机。治疗机中，主要是同位素后装机。治疗机中，主要是同位素后装机。治疗机中，主要是同位素后装机。常用放射治疗肿瘤装置常用放射治疗肿瘤装置X X线治疗机线治疗机线治疗机线治疗机 钴钴钴钴-60-60-60-60治疗机治疗机治疗机治疗机 医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器 立体定向放射治疗装置立体定向放射治疗装置立体定向放射治疗装置立体定向放射治疗装置-刀刀刀刀(Gamma-(Gamma-(Gamma-(Gamma-knife)knife)knife)knife)立体定向放射治疗
8、装置立体定向放射治疗装置立体定向放射治疗装置立体定向放射治疗装置X-X-X-X-刀刀刀刀(X-knife)(X-knife)(X-knife)(X-knife)8.2 X线治疗机线治疗机 X X射射射射线线线线治治治治疗疗疗疗机机机机是是是是以以以以X X射射射射线线线线管管管管为为为为辐辐辐辐射射射射源源源源的的的的治治治治疗疗疗疗装装装装置置置置。由由由由X X射射射射线线线线管管管管、高高高高压压压压发发发发生生生生器器器器、三三三三维维维维移移移移动动动动机机机机架架架架及及及及计算机控制系统组成。计算机控制系统组成。计算机控制系统组成。计算机控制系统组成。XX射线管是一种大功率高真空
9、电子管，由阴极、阳极和射线管是一种大功率高真空电子管，由阴极、阳极和射线管是一种大功率高真空电子管，由阴极、阳极和射线管是一种大功率高真空电子管，由阴极、阳极和真空玻璃管壳组成，其功能是将电能转变成真空玻璃管壳组成，其功能是将电能转变成真空玻璃管壳组成，其功能是将电能转变成真空玻璃管壳组成，其功能是将电能转变成X X射线。由阴极射线。由阴极射线。由阴极射线。由阴极发射的热电子在阳极和阴极间所加的直流高电压作用下被加发射的热电子在阳极和阴极间所加的直流高电压作用下被加发射的热电子在阳极和阴极间所加的直流高电压作用下被加发射的热电子在阳极和阴极间所加的直流高电压作用下被加速，撞击阴极钨靶而产生速，
10、撞击阴极钨靶而产生速，撞击阴极钨靶而产生速，撞击阴极钨靶而产生X X射线。为了散热，射线。为了散热，射线。为了散热，射线。为了散热，X X射线管的阴射线管的阴射线管的阴射线管的阴极由感应电动机带动以每分钟几千转的高速旋转，而且极由感应电动机带动以每分钟几千转的高速旋转，而且极由感应电动机带动以每分钟几千转的高速旋转，而且极由感应电动机带动以每分钟几千转的高速旋转，而且X X射射射射线管外部还需油冷，再用风冷或水冷对油进行二次冷却。线管外部还需油冷，再用风冷或水冷对油进行二次冷却。线管外部还需油冷，再用风冷或水冷对油进行二次冷却。线管外部还需油冷，再用风冷或水冷对油进行二次冷却。由由由由X X射
11、射射射线线线线管管管管发发发发出出出出的的的的X X射射射射线线线线还还还还要要要要经经经经过过过过铅铅铅铅直直直直的的的的准准准准直直直直器器器器准直和聚焦后再照射肿瘤部位。准直和聚焦后再照射肿瘤部位。准直和聚焦后再照射肿瘤部位。准直和聚焦后再照射肿瘤部位。高压发生器由高压变压器和高压整流器组成高压发生器由高压变压器和高压整流器组成高压发生器由高压变压器和高压整流器组成高压发生器由高压变压器和高压整流器组成。高压变压器将工频高压变压器将工频高压变压器将工频高压变压器将工频50Hz50Hz电源升压到几十电源升压到几十电源升压到几十电源升压到几十kVkV或几百或几百或几百或几百kVkV，然后由高
12、压整流管或半导体整流器组成的高压，然后由高压整流管或半导体整流器组成的高压，然后由高压整流管或半导体整流器组成的高压，然后由高压整流管或半导体整流器组成的高压整流器整流和滤波电路后变成直流高电压，作为整流器整流和滤波电路后变成直流高电压，作为整流器整流和滤波电路后变成直流高电压，作为整流器整流和滤波电路后变成直流高电压，作为X X射线管的加速电压。射线管的加速电压。射线管的加速电压。射线管的加速电压。按加速电压分类，按加速电压分类，按加速电压分类，按加速电压分类，X X射线治疗射线治疗射线治疗射线治疗机分为接触治疗机（机分为接触治疗机（机分为接触治疗机（机分为接触治疗机（101060kV60k
13、V）、浅层治疗机）、浅层治疗机）、浅层治疗机）、浅层治疗机（6060160kV160kV）及深部治疗机（）及深部治疗机（）及深部治疗机（）及深部治疗机（180180400kV400kV）。中）。中）。中）。中频频频频X X射线治疗机采用逆变技术将工频射线治疗机采用逆变技术将工频射线治疗机采用逆变技术将工频射线治疗机采用逆变技术将工频50Hz50Hz电源变为电源变为电源变为电源变为4kHz4kHz20kHz20kHz的中频电压，再经高压变压器及高压的中频电压，再经高压变压器及高压的中频电压，再经高压变压器及高压的中频电压，再经高压变压器及高压整流器后变成直流高压，其优点是减小电压脉动，整流器后变
14、成直流高压，其优点是减小电压脉动，整流器后变成直流高压，其优点是减小电压脉动，整流器后变成直流高压，其优点是减小电压脉动，缩小电源体积。缩小电源体积。缩小电源体积。缩小电源体积。三三三三维维维维移移移移动动动动机机机机架架架架可可可可调调调调节节节节辐辐辐辐射射射射头头头头的的的的位位位位置置置置，使使使使X X射射射射线线线线准准准准确确确确照照照照射射射射肿肿肿肿瘤瘤瘤瘤并并并并能能能能保保保保存存存存正正正正常常常常组组组组织织织织。多多多多数数数数X X射射射射线线线线治治治治疗疗疗疗机机机机采采采采用用用用地地地地面面面面立立立立柱柱柱柱结结结结构构构构，辐辐辐辐射射射射头头头头可可
15、可可沿沿沿沿主主主主柱柱柱柱升升升升降降降降并并并并可可可可移移移移动动动动。深深深深部部部部治治治治疗疗疗疗机机机机改改改改进进进进为为为为悬悬悬悬吊吊吊吊式式式式结结结结构构构构，其其其其机机机机械械械械结结结结构构构构及及及及控控控控制制制制都都都都较较较较复复复复杂杂杂杂，辐辐辐辐射射射射头头头头相相相相对对对对治治治治疗疗疗疗床床床床可可可可以以以以作作作作前前前前后后后后、左左左左右右右右及及及及升升升升降降降降运运运运动动动动，并并并并可可可可相相相相对于垂直轴线作旋转运动。对于垂直轴线作旋转运动。对于垂直轴线作旋转运动。对于垂直轴线作旋转运动。当当当当代代代代X X射射射射线线
16、线线治治治治疗疗疗疗机机机机由由由由计计计计算算算算机机机机控控控控制制制制，主主主主要要要要控控控控制制制制及及及及显显显显示示示示各各各各种种种种治治治治疗疗疗疗参参参参数数数数（kVkV、mAmA、剂剂剂剂量量量量率率率率、累累累累计计计计剂剂剂剂量量量量、过过过过滤滤滤滤器器器器、限限限限束束束束筒筒筒筒等等等等），并并并并有有有有存存存存储储储储及及及及打印功能。打印功能。打印功能。打印功能。8.3 钴钴-60治疗机治疗机 钴钴-60治疗机（治疗机（Cobalt-60TeletherapySystem）是利用放射性同位素）是利用放射性同位素60Co衰变过衰变过程中放射出的程中放射出的
17、射线对恶性肿瘤进行放射射线对恶性肿瘤进行放射治疗的设备，在放射治疗中担任着重要的治疗的设备，在放射治疗中担任着重要的角色，角色，射线能量为射线能量为1.25MeV，用来治疗，用来治疗深部肿瘤。深部肿瘤。钴钴钴钴-60-60治疗机由控制电路治疗机由控制电路治疗机由控制电路治疗机由控制电路系统、钴源及源输送机构、系统、钴源及源输送机构、系统、钴源及源输送机构、系统、钴源及源输送机构、准直器、光学部分、治疗床、准直器、光学部分、治疗床、准直器、光学部分、治疗床、准直器、光学部分、治疗床、臂架和底座等部分构成。臂架和底座等部分构成。臂架和底座等部分构成。臂架和底座等部分构成。其其其其工作原理是：工作原
18、理是：工作原理是：工作原理是：控制系统控制系统控制系统控制系统发出发出发出发出控制信号给各部分的驱动装控制信号给各部分的驱动装控制信号给各部分的驱动装控制信号给各部分的驱动装置进行工作，并具有定时装置进行工作，并具有定时装置进行工作，并具有定时装置进行工作，并具有定时装置。置。置。置。源输送机构源输送机构源输送机构源输送机构的作用是在的作用是在的作用是在的作用是在控控控控制制制制电电电电路路路路钴源及输送机构钴源及输送机构钴源及输送机构钴源及输送机构准直器准直器准直器准直器光学系统光学系统光学系统光学系统治疗床治疗床治疗床治疗床臂架臂架臂架臂架治疗过程中将钴源送至照射位置和在照射完毕后自动将治
19、疗过程中将钴源送至照射位置和在照射完毕后自动将治疗过程中将钴源送至照射位置和在照射完毕后自动将治疗过程中将钴源送至照射位置和在照射完毕后自动将钴源送至屏蔽位置。钴源送至屏蔽位置。钴源送至屏蔽位置。钴源送至屏蔽位置。准直器准直器准直器准直器调整照射光野的大小，调整照射光野的大小，调整照射光野的大小，调整照射光野的大小，臂架臂架臂架臂架部分部分部分部分调整角度的大小，调整角度的大小，调整角度的大小，调整角度的大小，治疗床治疗床治疗床治疗床可调整治疗时源皮距的大可调整治疗时源皮距的大可调整治疗时源皮距的大可调整治疗时源皮距的大小，小，小，小，光学部分光学部分光学部分光学部分提供模拟照射的光野指示。有
20、的钴提供模拟照射的光野指示。有的钴提供模拟照射的光野指示。有的钴提供模拟照射的光野指示。有的钴-60-60治治治治疗机还装有自动测距（源皮距）的光学测距指示器。疗机还装有自动测距（源皮距）的光学测距指示器。疗机还装有自动测距（源皮距）的光学测距指示器。疗机还装有自动测距（源皮距）的光学测距指示器。钴钴钴钴-60-60治疗机常以钴源输送的动力进行分治疗机常以钴源输送的动力进行分治疗机常以钴源输送的动力进行分治疗机常以钴源输送的动力进行分类，类，类，类，分为气动式和电动式两类。气动式由空分为气动式和电动式两类。气动式由空分为气动式和电动式两类。气动式由空分为气动式和电动式两类。气动式由空气压缩机、
21、储气筒、活塞、汽缸以及电磁阀气压缩机、储气筒、活塞、汽缸以及电磁阀气压缩机、储气筒、活塞、汽缸以及电磁阀气压缩机、储气筒、活塞、汽缸以及电磁阀门构成。由电磁阀门控制压缩空气的流向，门构成。由电磁阀门控制压缩空气的流向，门构成。由电磁阀门控制压缩空气的流向，门构成。由电磁阀门控制压缩空气的流向，使汽缸中的活塞前进或后退，从而使由活塞使汽缸中的活塞前进或后退，从而使由活塞使汽缸中的活塞前进或后退，从而使由活塞使汽缸中的活塞前进或后退，从而使由活塞连杆带动的钴源进入照射位置或退回屏蔽位连杆带动的钴源进入照射位置或退回屏蔽位连杆带动的钴源进入照射位置或退回屏蔽位连杆带动的钴源进入照射位置或退回屏蔽位置
22、。电动式则由电机带动机械传动机构输送置。电动式则由电机带动机械传动机构输送置。电动式则由电机带动机械传动机构输送置。电动式则由电机带动机械传动机构输送钴源。此外，钴钴源。此外，钴钴源。此外，钴钴源。此外，钴-60-60治疗机还以使用方式为标治疗机还以使用方式为标治疗机还以使用方式为标治疗机还以使用方式为标准进行分类，分为等中心治疗方式的同中心准进行分类，分为等中心治疗方式的同中心准进行分类，分为等中心治疗方式的同中心准进行分类，分为等中心治疗方式的同中心回旋式钴机和等源皮距治疗方式的等距离升回旋式钴机和等源皮距治疗方式的等距离升回旋式钴机和等源皮距治疗方式的等距离升回旋式钴机和等源皮距治疗方式
23、的等距离升降机。降机。降机。降机。钴钴-60治疗机的钴源因衰变其放射治疗机的钴源因衰变其放射性强度会逐渐降低，所以性强度会逐渐降低，所以需要定期更换需要定期更换。其照射光野控制机构、定时器、测距仪其照射光野控制机构、定时器、测距仪等决定人体照射剂量的部分必须定期检等决定人体照射剂量的部分必须定期检查、标定及更换，以保证放射治疗的质查、标定及更换，以保证放射治疗的质量。钴量。钴-60治疗机比医用电子直线加速治疗机比医用电子直线加速器等设备结构较简单、价格低、维修费器等设备结构较简单、价格低、维修费用低，所以是医院普遍使用的放疗设备。用低，所以是医院普遍使用的放疗设备。8.4 8.4 医用电子直线
24、加速器医用电子直线加速器 医用电子直线加速器是利用微波电磁医用电子直线加速器是利用微波电磁场加速电子，并使其具有直线轨道的一种场加速电子，并使其具有直线轨道的一种装置，加速后的电子直接或经转换为装置，加速后的电子直接或经转换为X射射线后供放射治疗用。线后供放射治疗用。医用电子直线加速器按其能量范围分医用电子直线加速器按其能量范围分为低、中、高三类。为低、中、高三类。医用电子直线加速器医用电子直线加速器 X X射线能量范围射线能量范围射线能量范围射线能量范围及能量分档及能量分档及能量分档及能量分档电子射线能量范电子射线能量范电子射线能量范电子射线能量范围及能量分档围及能量分档围及能量分档围及能量
25、分档应用范围应用范围应用范围应用范围低能机低能机低能机低能机46MeV46MeV，1 1档档档档无无无无深部肿瘤深部肿瘤深部肿瘤深部肿瘤中能机中能机中能机中能机810MeV810MeV，1 1档档档档515MeV515MeV，3535档档档档大部分深部肿瘤、大部分深部肿瘤、大部分深部肿瘤、大部分深部肿瘤、部分表浅肿瘤部分表浅肿瘤部分表浅肿瘤部分表浅肿瘤高能机高能机高能机高能机610MeV610MeV，1525MeV1525MeV，1 1档档档档525MeV525MeV，5858档档档档同上同上同上同上电子直线加速器系统组成电子直线加速器系统组成 医医医医用用用用电电电电子子子子直直直直线线线线
26、加加加加速速速速器器器器由由由由(1)(1)加加加加速速速速系系系系统统统统，(2)(2)辐辐辐辐射射射射系系系系统统统统，(3)(3)剂剂剂剂量量量量检检检检测测测测系系系系统统统统，(4)(4)机机机机架架架架及及及及治治治治疗疗疗疗床床床床运运运运动动动动系系系系统统统统，(5)(5)电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统，(6)(6)温温温温控控控控及及及及充充充充气气气气系统六部分组成。系统六部分组成。系统六部分组成。系统六部分组成。1.1.加速系统加速系统加速系统加速系统 加速系统是医用电子直线加速器的核心，加速系统是医用电子直线加速器的核心，加速系统是医用电子直线加速器
27、的核心，加速系统是医用电子直线加速器的核心，由加速管、微波传输系统、微波功率源、高压由加速管、微波传输系统、微波功率源、高压由加速管、微波传输系统、微波功率源、高压由加速管、微波传输系统、微波功率源、高压脉冲调制器等组成。按加速方式的不同又可分脉冲调制器等组成。按加速方式的不同又可分脉冲调制器等组成。按加速方式的不同又可分脉冲调制器等组成。按加速方式的不同又可分为行波和驻波两种加速系统。为行波和驻波两种加速系统。为行波和驻波两种加速系统。为行波和驻波两种加速系统。(a)(a)(a)(a)行波加速系统行波加速系统行波加速系统行波加速系统 (b)(b)(b)(b)驻波加速系统驻波加速系统驻波加速系
28、统驻波加速系统a-a-a-a-加速结构加速结构加速结构加速结构 B-B-B-B-引出系统引出系统引出系统引出系统 C-C-C-C-环流器环流器环流器环流器 D-D-D-D-耦合波导耦合波导耦合波导耦合波导E-E-E-E-聚焦及导向线圈聚焦及导向线圈聚焦及导向线圈聚焦及导向线圈 G-G-G-G-电子枪电子枪电子枪电子枪 I-I-I-I-隔离器隔离器隔离器隔离器 L-L-L-L-吸收负载吸收负载吸收负载吸收负载M-M-M-M-高压脉冲调制器高压脉冲调制器高压脉冲调制器高压脉冲调制器 P-P-P-P-离子泵离子泵离子泵离子泵 S-S-S-S-微波功率源微波功率源微波功率源微波功率源 T-T-T-T-
29、脉冲变压器脉冲变压器脉冲变压器脉冲变压器W-W-W-W-波导窗波导窗波导窗波导窗图图图图8.3 8.3 8.3 8.3 医用电子直线加速器加速系统医用电子直线加速器加速系统医用电子直线加速器加速系统医用电子直线加速器加速系统(1)加速管加速管 加速管由电子枪、加速结构、引出系加速管由电子枪、加速结构、引出系统、离子泵组成。统、离子泵组成。电子枪产生供加速的电电子枪产生供加速的电子，其阴极被加热后产生热发射电子，在子，其阴极被加热后产生热发射电子，在阴极和阳极间的高压电场作用下，以一定阴极和阳极间的高压电场作用下，以一定的初始能量从阳极中心孔道穿出注入加速的初始能量从阳极中心孔道穿出注入加速结构
30、。结构。加速结构有行波和驻波两种加速结构，加速结构有行波和驻波两种加速结构，是对电子进行加速的核心器件。微波功率是对电子进行加速的核心器件。微波功率经耦合波导馈入后，在其中产生行波或驻经耦合波导馈入后，在其中产生行波或驻波电磁场。波电磁场。驻波结构可以在同样长度上比驻波结构可以在同样长度上比行波获得更高的能量增益。行波获得更高的能量增益。引出系统的作引出系统的作用是将电子束引出，分为直束式和偏转式用是将电子束引出，分为直束式和偏转式两种，低能机的加速管较短，大多采用直两种，低能机的加速管较短，大多采用直束式，中、高能机的加速管较长，必须采束式，中、高能机的加速管较长，必须采用带偏转磁铁的偏转式
31、引出系统。离子泵用带偏转磁铁的偏转式引出系统。离子泵用以吸收气体，使加速管里维持真空状态。用以吸收气体，使加速管里维持真空状态。(2)(2)微波传输系统微波传输系统微波传输系统微波传输系统 微微微微波波波波传传传传输输输输系系系系统统统统主主主主要要要要由由由由传传传传输输输输波波波波导导导导构构构构成成成成。在在在在行行行行波波波波传传传传输输输输系系系系统统统统中中中中，隔隔隔隔离离离离器器器器用用用用来来来来吸吸吸吸收收收收反反反反向向向向传传传传输输输输的的的的微微微微波波波波以以以以保保保保护护护护微微微微波波波波功功功功率率率率源源源源。在在在在驻驻驻驻波波波波传传传传输输输输系系
32、系系统统统统中中中中，由由由由于于于于反反反反射射射射功功功功率率率率强强强强，需采用环流器作为隔离器件。需采用环流器作为隔离器件。需采用环流器作为隔离器件。需采用环流器作为隔离器件。(3)(3)微波功率源微波功率源微波功率源微波功率源 低、中能机常用磁控管作微波功率源。磁控管低、中能机常用磁控管作微波功率源。磁控管低、中能机常用磁控管作微波功率源。磁控管低、中能机常用磁控管作微波功率源。磁控管是微波自激震荡器，体积小，工作电压低，但其工是微波自激震荡器，体积小，工作电压低，但其工是微波自激震荡器，体积小，工作电压低，但其工是微波自激震荡器，体积小，工作电压低，但其工作频率易漂移，因此需采用自
33、动稳频系统，提高频作频率易漂移，因此需采用自动稳频系统，提高频作频率易漂移，因此需采用自动稳频系统，提高频作频率易漂移，因此需采用自动稳频系统，提高频率稳定度。高能机需较高的微波功率，常用多腔速率稳定度。高能机需较高的微波功率，常用多腔速率稳定度。高能机需较高的微波功率，常用多腔速率稳定度。高能机需较高的微波功率，常用多腔速调管作为微波功率源。速调管是微波功率放大器，调管作为微波功率源。速调管是微波功率放大器，调管作为微波功率源。速调管是微波功率放大器，调管作为微波功率源。速调管是微波功率放大器，体积大，工作电压高，需要有前置激励来驱动，频体积大，工作电压高，需要有前置激励来驱动，频体积大，工
34、作电压高，需要有前置激励来驱动，频体积大，工作电压高，需要有前置激励来驱动，频率比较稳定，但也需自动调频系统使其与负载变化率比较稳定，但也需自动调频系统使其与负载变化率比较稳定，但也需自动调频系统使其与负载变化率比较稳定，但也需自动调频系统使其与负载变化保持一致。保持一致。保持一致。保持一致。(4)高压脉冲调制器高压脉冲调制器 其作用是向微波功率源提供脉冲高其作用是向微波功率源提供脉冲高压，工作原理是利用储能放电的原理形压，工作原理是利用储能放电的原理形成高压脉冲，经脉冲变压器放大后供微成高压脉冲，经脉冲变压器放大后供微波功率源使用。波功率源使用。2.2.辐射系统辐射系统辐射系统辐射系统 辐射
35、系统的作用辐射系统的作用辐射系统的作用辐射系统的作用是使从加速系统产生是使从加速系统产生是使从加速系统产生是使从加速系统产生的辐射符合放射治疗的辐射符合放射治疗的辐射符合放射治疗的辐射符合放射治疗的特殊要求的特殊要求的特殊要求的特殊要求（均整度、（均整度、（均整度、（均整度、辐射野面积形状等）。辐射野面积形状等）。辐射野面积形状等）。辐射野面积形状等）。X X射线及电子射线的辐射线及电子射线的辐射线及电子射线的辐射线及电子射线的辐射系统如图所示，其射系统如图所示，其射系统如图所示，其射系统如图所示，其主要组成有：靶、均主要组成有：靶、均主要组成有：靶、均主要组成有：靶、均整块、散射箔、准直整块
36、、散射箔、准直整块、散射箔、准直整块、散射箔、准直器、上下光阑等。器、上下光阑等。器、上下光阑等。器、上下光阑等。a a a a）X X X X射线辐射系统射线辐射系统射线辐射系统射线辐射系统 b b b b）电子射线辐射系统）电子射线辐射系统）电子射线辐射系统）电子射线辐射系统A-A-A-A-限束器限束器限束器限束器 C-C-C-C-准直器准直器准直器准直器 F-F-F-F-散射箔散射箔散射箔散射箔 I-I-I-I-电离室电离室电离室电离室 J-J-J-J-光阑光阑光阑光阑 M-M-M-M-反射镜反射镜反射镜反射镜 P-P-P-P-均整块均整块均整块均整块 T-T-T-T-靶靶靶靶 W-W-
37、W-W-楔形过滤器楔形过滤器楔形过滤器楔形过滤器图图图图8.4 8.4 8.4 8.4 辐射系统结构示意图辐射系统结构示意图辐射系统结构示意图辐射系统结构示意图 靶靶靶靶加速电子打靶后产生加速电子打靶后产生加速电子打靶后产生加速电子打靶后产生X X射线。射线。射线。射线。均整块均整块均整块均整块使辐射野内的使辐射野内的使辐射野内的使辐射野内的X X射线剂量分布均匀。射线剂量分布均匀。射线剂量分布均匀。射线剂量分布均匀。散散散散射射射射靶靶靶靶使使使使从从从从加加加加速速速速系系系系统统统统来来来来的的的的集集集集束束束束的的的的电电电电子子子子射射射射线线线线在在在在一定辐射野内均匀散开。一定
38、辐射野内均匀散开。一定辐射野内均匀散开。一定辐射野内均匀散开。准直器准直器准直器准直器初步限制辐射的范围。初步限制辐射的范围。初步限制辐射的范围。初步限制辐射的范围。上下光阑上下光阑上下光阑上下光阑调节辐射野的形状、面积。调节辐射野的形状、面积。调节辐射野的形状、面积。调节辐射野的形状、面积。限限限限束束束束器器器器限限限限定定定定电电电电子子子子射射射射线线线线辐辐辐辐射射射射野野野野的的的的范范范范围围围围以以以以及及及及改改改改善善善善电子射线的均整度。电子射线的均整度。电子射线的均整度。电子射线的均整度。楔形过滤器楔形过滤器楔形过滤器楔形过滤器在在在在X X射线辐射野内产生非对称的射线
39、辐射野内产生非对称的射线辐射野内产生非对称的射线辐射野内产生非对称的楔形剂量分布。楔形剂量分布。楔形剂量分布。楔形剂量分布。3.3.剂量监测系统剂量监测系统剂量监测系统剂量监测系统 剂剂剂剂量量量量监监监监测测测测系系系系统统统统由由由由电电电电离离离离室室室室、前前前前置置置置放放放放大大大大器器器器及及及及监监监监测测测测剂剂剂剂量量量量仪仪仪仪组组组组成成成成。电电电电离离离离室室室室位位位位于于于于辐辐辐辐射射射射系系系系统统统统之之之之内内内内，由由由由若若若若干干干干片片片片极极极极片片片片构构构构成成成成，其其其其中中中中有有有有两两两两对对对对用用用用于于于于监监监监测测测测辐
40、辐辐辐射射射射野野野野内内内内相相相相互互互互垂垂垂垂直直直直的的的的两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的均均均均整整整整度度度度，有有有有一一一一片片片片用用用用于于于于监监监监测测测测辐辐辐辐射射射射的的的的能能能能量量量量变变变变化化化化，有有有有两两两两片片片片用用用用于于于于检检检检测测测测辐辐辐辐射射射射的的的的吸吸吸吸收剂量。收剂量。收剂量。收剂量。4.4.机架及治疗床运动系统机架及治疗床运动系统机架及治疗床运动系统机架及治疗床运动系统 现代医用电子直线加速器采用等中心原则现代医用电子直线加速器采用等中心原则现代医用电子直线加速器采用等中心原则现代医用电子直线加速器采用等中心
41、原则的运动系统，即机架、辐射头及治疗床三者的的运动系统，即机架、辐射头及治疗床三者的的运动系统，即机架、辐射头及治疗床三者的的运动系统，即机架、辐射头及治疗床三者的旋转轴线交于一点，该点称为等中心，旋转轴线交于一点，该点称为等中心，旋转轴线交于一点，该点称为等中心，旋转轴线交于一点，该点称为等中心，要求中要求中要求中要求中心误差在心误差在心误差在心误差在2mm2mm以内。以内。以内。以内。5.电气控制系统电气控制系统电气控制系统由以下几部分组成：电气控制系统由以下几部分组成：(1)各种电源。各种电源。(2)连连锁锁保保护护：包包括括水水流流、水水温温、水水压压、高高压过载、微波功率源打火等各种
42、保护。压过载、微波功率源打火等各种保护。(3)自自动动控控制制：包包括括自自动动频频率率控控制制、自自动动剂剂量量率率控控制制、自自动动均均整整度度控控制制、自自动动楔楔形形过过滤器控制、弧形旋转控制等。滤器控制、弧形旋转控制等。(4)正正常常治治疗疗的的程程序序控控制制：包包括括待待机机、预预制制、准备、出束等几种状态的程序控制。准备、出束等几种状态的程序控制。6.温控及充气系统温控及充气系统 温控系统用来带走温控系统用来带走加速管、靶、聚焦加速管、靶、聚焦线圈、偏转磁铁线圈、微波功率源、隔离线圈、偏转磁铁线圈、微波功率源、隔离器（或环流器）及吸收负载等器（或环流器）及吸收负载等在工作中产在
43、工作中产生的热量。充气系统生的热量。充气系统用于对微波传输系统用于对微波传输系统抽真空后抽真空后再充绝缘气体再充绝缘气体，如氮气、氟里昂，如氮气、氟里昂等，以等，以防止发生电场击穿防止发生电场击穿。X X线模拟定位器线模拟定位器 在进行放射性治疗时，预先应准确掌在进行放射性治疗时，预先应准确掌握肿瘤位置，从而确定照射范围、照射中握肿瘤位置，从而确定照射范围、照射中心和照射角度、照射剂量等，制定治疗计心和照射角度、照射剂量等，制定治疗计划。划。X X线模拟定位器的用途就是线模拟定位器的用途就是在直线加在直线加速器或钴速器或钴60照射之前，照射之前，通过通过X X线透视或摄线透视或摄影定位的装置。
44、影定位的装置。它装有影像增强电视系统它装有影像增强电视系统及图像数字化仪，采用微机控制。较之及图像数字化仪，采用微机控制。较之CT或或MRI放射治疗定位系统，放射治疗定位系统，X线模拟定线模拟定位器操作简便、费用低。位器操作简便、费用低。8.5 8.5 立体定向放射治疗装置立体定向放射治疗装置-刀刀(Gamma-knife)1.1.1.1.立体定向放射治疗外科（立体定向放射治疗外科（立体定向放射治疗外科（立体定向放射治疗外科（StereotacticStereotacticRadiosurgeryRadiosurgery，SRSSRS）1951195119511951年年年年，瑞瑞瑞瑞典典典典
45、一一一一著著著著名名名名的的的的神神神神经经经经外外外外科科科科医医医医生生生生最最最最先先先先提提提提出出出出了了了了立立立立体体体体定定定定向向向向放放放放射射射射治治治治疗疗疗疗原原原原理理理理，并并并并于于于于1968196819681968年年年年同同同同生生生生物物理学家合作，研制出世界上第一台物物理学家合作，研制出世界上第一台物物理学家合作，研制出世界上第一台物物理学家合作，研制出世界上第一台-刀。刀。刀。刀。立体定向放射治疗原理是：立体定向放射治疗原理是：立体定向放射治疗原理是：立体定向放射治疗原理是：采用静态几何采用静态几何采用静态几何采用静态几何聚焦原理，把窄束放射线从不同
46、方向定向准直聚焦原理，把窄束放射线从不同方向定向准直聚焦原理，把窄束放射线从不同方向定向准直聚焦原理，把窄束放射线从不同方向定向准直照射颅内病灶，在病中心（靶点）形成大剂量照射颅内病灶，在病中心（靶点）形成大剂量照射颅内病灶，在病中心（靶点）形成大剂量照射颅内病灶，在病中心（靶点）形成大剂量聚焦，在短时间内将病灶击毁，而靶点之外的聚焦，在短时间内将病灶击毁，而靶点之外的聚焦，在短时间内将病灶击毁，而靶点之外的聚焦，在短时间内将病灶击毁，而靶点之外的健康组织所受到的照射剂量却很小，从而达到健康组织所受到的照射剂量却很小，从而达到健康组织所受到的照射剂量却很小，从而达到健康组织所受到的照射剂量却很
47、小，从而达到了比手术切除更好的效果。了比手术切除更好的效果。了比手术切除更好的效果。了比手术切除更好的效果。LarsLeksell教授的立体定向放射治疗教授的立体定向放射治疗原理成了立体定向放射治疗外科的经典。原理成了立体定向放射治疗外科的经典。立体定向放射外科是一种大剂量窄束定向立体定向放射外科是一种大剂量窄束定向集中照射技术，它以集中照射技术，它以X-CT、磁共振、磁共振（MRI）和数字血管造影（）和数字血管造影（DSA）图像为）图像为诊断依据，以放射性钴诊断依据，以放射性钴60或医用电子直线或医用电子直线加速器为照射源，利用现代计算机技术进加速器为照射源，利用现代计算机技术进行三维重建、
48、立体定位、制定精确的照射行三维重建、立体定位、制定精确的照射方案（称为放射外科治疗计划），准确地方案（称为放射外科治疗计划），准确地对颅内肿瘤或病灶进行定向照射。对颅内肿瘤或病灶进行定向照射。对于脑部肿瘤和其他功能性病变，传对于脑部肿瘤和其他功能性病变，传统的治疗方法是实施外科开颅手术。开颅统的治疗方法是实施外科开颅手术。开颅手术使病人遭受痛苦，而且还可能带来后手术使病人遭受痛苦，而且还可能带来后遗症，甚至导致死亡。而遗症，甚至导致死亡。而-刀刀的问世，的问世，使脑神经外科手术揭开了新的一页，使脑神经外科手术揭开了新的一页，在治在治疗过程中，病人无出血、无感染、无痛苦，疗过程中，病人无出血、无
49、感染、无痛苦，照射一次就达到了手术效果。照射一次就达到了手术效果。这是人类医这是人类医学史上一项伟大的革命性创举。学史上一项伟大的革命性创举。1993年全年全世界装备有世界装备有-刀共刀共66台，其中美国台，其中美国7台，台，中国中国7台。台。-刀刀刀刀的的的的全全全全称称称称应应应应是是是是“-“-射射射射线线线线立立立立体体体体定定定定位位位位治治治治疗疗疗疗系系系系统统统统”，之之之之所所所所以以以以被被被被称称称称为为为为“刀刀刀刀”，是是是是因因因因为为为为它它它它满满满满足足足足了了了了两两两两个个个个条条条条件件件件：较较较较大大大大的的的的“焦焦焦焦皮皮皮皮比比比比”；准准准准
50、确确确确的的的的定定定定位位位位。所所所所谓谓谓谓“焦焦焦焦皮皮皮皮比比比比”，就就就就是是是是单单单单位位位位体体体体积积积积内内内内病病病病变变变变组组组组织织织织与与与与健健健健康康康康组组组组织织织织所所所所受受受受剂剂剂剂量量量量之之之之比比比比。一一一一般般般般来来来来说说说说，焦焦焦焦皮皮皮皮比比比比在在在在100100：1 1以以以以上上上上的的的的放放放放射射射射治治治治疗疗疗疗设设设设备备备备才才才才能能能能称称称称之之之之为为为为“刀刀刀刀”。所所所所谓谓谓谓定定定定向向向向，就就就就是是是是利利利利用用用用X-CTX-CT、MRIMRI、DSADSA等等等等现现现现代代