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放射治疗机及辅助设备 杨绍洲 南方医院设备器材科 医用加速器 加速器的定义 利用电磁场把带电粒子加速到较高能量的装置。它还可以利用被加速后的高能粒子轰击不同材料的靶，产生次级粒子，如X线、中子和介子束等 分类方法 按粒子加速轨道形状：直线加速器和回旋加速器 按加速粒子的不同：电子加速器、质子加速器、离子加速器和中子加速器等 按被加速后粒子能量的高低：低能加速器(能量小于100MeV)、中能加速器(100~1000MeV)、高能加速器(103~106MeV)和超高能加速器(能量1000GeV以上) 加速器的分类 按加速电场所在的频段：静电加速器、高频加速器和微波加速器，而对高频、微波加速器，根据交变电场的结构可还分为行波加速器和驻波加速器 按工作时的温度高低：常温加速器和超导加速器 按应用领域：工业加速器、农业加速器和医用加速器 通常将几种名称联系在一起，使加速器的基本特点更为清晰，如医用电子行波直线加速器或重离子超导回旋加速器等 医用加速器的种类 类型 医用电子加速器 医用质子加速器 医用重离子加速器 中子治疗加速器 术中放射治疗加速器 医用电子加速器 类型 电子感应加速器 电子在交变的涡旋电场中加速较高能量的装置 优点: 技术较简单，成本低，电子束可以达到较高的能量，可调范围大，输出量大 最大缺点: X线输出量小，射野小，剂量分布差 电子直线加速器 利用微波电磁场把电子沿直线轨道加速到较高能量的装置 优点: 电子束和X线均有足够的输出量，射野较大 主要缺点: 机器复杂，成本较高，维护要求较高 电子回旋加速器 电子在交变的超高频电场中做圆周运动不断得到加速的装置 优点 束流品质优良、能散度和发散角小、输出量高 能量稳定、束流强度连续可调，回旋加速器的主机可自成体系，与治疗机分开，一机多用 能量较高时，具有较小的直线尺寸 缺点 磁场和电子轨道调整比较麻烦，磁铁多，设备重 轨道和真空室所占空间大 医用质子加速器 类型 质子回旋加速器 恒定磁场，螺旋线轨道加速 质子等时性回旋加速器 恒定磁场，但场强从中心沿半径增加，以保证谐振加速，轨道还是螺旋线 质子同步回旋加速器（稳相加速器） 恒定磁场，加速电场频率随质子质量同步增加，加速轨道还是螺旋线 质子同步加速器 磁场随质子能量同步增加，轨道半径保持不变，环形轨道 质子回旋加速器除可以直接用于放射治疗外，还可以生产医用放射性核素，供正电子发射断层扫描机（PET）使用，加速能量固定在10 MeV 医用重离子加速器 重离子有明显的射程，为了适合人体深部肿瘤治疗，离子的单核能量要求400~500 MeV 主要有医用重离子等时性回旋加速器和医用重离子同步加速器 中子治疗加速器 中子不带电，不能直接加速，只能是间接产生的粒子 主要产生方法有以密封中子管为基础的医用中子治疗装置和以回旋加速器为基础的医用中子治疗装置两种。前者利用氘和氚（d+T）聚变反应产生单能中子辐射（14~15MeV），后者利用加速的d（氘）、p（质子）撞击铍（Be）或锂（Li）靶引起产生中子的核反应 术中放射治疗加速器 定义 手术切除肿瘤病灶后的瘤床、残存灶，或借助手术暴露不能切除的肿瘤病灶、淋巴引流区或原发瘤灶，在直视下进行大剂量照射，称为术中放射治疗（intraoperative radiation therapy, IORT） 类型 用放射性核素进行术中组织插植照射 使用6~20MeV的高能电子束照射，充分利用电子束的有限射程保护靶区后的正常组织，用电子辐射进行术中放射治疗是较佳的辐射方式 医用电子直线加速器的分类 按所采用的加速电磁场形态的不同 行波直线加速器和驻波直线加速器 按能量的不同 低能加速器 ≤6MeV 中能直线加速器 ≤14MeV 高能直线加速器 ≤25MeV 按产生X射线的种类 单光子、双光子和多光子 按使用功率源不同 速调管加速器和磁控管加速器 医用电子直线加速器的发展概况 1931年，美国Van de Graff发明电子静电加速器 1940年，Kerst发明电子感应加速器， 1949年用于放疗 1944年，Veksler提出了电子回旋加速器的原理，70年代用于放疗 1953年，Hammersmith医院首次用8MV行波电子直线加速器治疗病人 医用电子直线加速器的发展概况 1968年，Knapp等发明边耦合驻波结构 适合精确放疗而发展起来的加速器 为了解决器官本身的移动 ，确保调强放疗等精确技术的准确实施，各种控制和跟随照射中肿瘤的运动的技术应运而生，包括: 控制等中心移位技术 呼吸门控技术 图像引导的放射治疗（IGRT） （二）呼吸门控技术 （三）图像引导下的放射治疗（IGRT）