1、放射治疗 设 备第二篇 第二章10中山大学新华学院11级生物医学工程11111020关邵翔目 录2放射治疗机放射治疗机1 1放射治疗发展史放射治疗发展史5至今最先进的放疗仪器至今最先进的放疗仪器-TomoTherapy4放疗过程放疗过程6总结总结3模拟定位机模拟定位机第一节：第一节：放射治疗发展史放疗发展史放疗机模拟定位机放疗过程第一节 年伦琴发现了线，年即用线治疗年伦琴发现了线，年即用线治疗了第例晚期乳腺癌。年居里夫妇发现了镭，了第例晚期乳腺癌。年居里夫妇发现了镭，年研制成功了线管，可控制射线的质和量，年研制成功了线管，可控制射线的质和量，年生产了深部线机。年生产了深部线机。1951 195
2、1年制造了钴远距离治疗机和加速器，开创了高年制造了钴远距离治疗机和加速器，开创了高能线治疗深部恶性肿瘤的新时代。年在美国安装能线治疗深部恶性肿瘤的新时代。年在美国安装了世界上第一台直线加速器，标志着放射治疗形成了完全独了世界上第一台直线加速器，标志着放射治疗形成了完全独立的学科。立的学科。70 70年代随着计算机的应用和、的出现，制造年代随着计算机的应用和、的出现，制造出三维治疗计划系统和多叶光栅，实现了三维适形放疗，放出三维治疗计划系统和多叶光栅，实现了三维适形放疗，放射治疗学进入了从二维到三维治疗的崭新时代。射治疗学进入了从二维到三维治疗的崭新时代。年代出现了多叶光栅，可调节射线的强度，开
3、创年代出现了多叶光栅，可调节射线的强度，开创了调强放射治疗（）。了调强放射治疗（）。近十年，广泛开展了立体定向放射外科、三维适形放疗、近十年，广泛开展了立体定向放射外科、三维适形放疗、调强适形放疗和图象引导放疗等新技术。调强适形放疗和图象引导放疗等新技术。开端120世纪中叶2快速发展时期3放射治疗发展史1 1放疗发展史放疗机模拟定位机放疗过程第一节 在我国，在我国，19491949年解放时，全国在北京、上海、广州年解放时，全国在北京、上海、广州及沈阳等地约有及沈阳等地约有5 5家医院拥有放射治疗设备。家医院拥有放射治疗设备。1969 1969年在山东新华医疗器械厂首先研制成功直立年在山东新华医
4、疗器械厂首先研制成功直立式源钴式源钴6060治疗机。治疗机。1970 1970年北京东方红医疗器械厂开始批量生产年北京东方红医疗器械厂开始批量生产250KV250KV深部深部X X治疗机。这些治疗设备的制成打破了当时国外封治疗机。这些治疗设备的制成打破了当时国外封锁中国肿瘤治疗设备局面，装备了一批肿瘤医院。锁中国肿瘤治疗设备局面，装备了一批肿瘤医院。80 80年代后，中国的放疗技术进一步发展，相继出年代后，中国的放疗技术进一步发展，相继出现高效率直线加速器、高容量后装治疗机、高通量钴现高效率直线加速器、高容量后装治疗机、高通量钴6060治疗机、模拟定位机等设备应用在医疗上。治疗机、模拟定位机等
5、设备应用在医疗上。如今，我国放射治疗技术已达到世界一流水平，如今，我国放射治疗技术已达到世界一流水平，未来我国还回加大这方面的发展。未来我国还回加大这方面的发展。中国放疗技术的发展4放射治疗发展史1 1第二节：第二节：放 射 治 疗 机放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节 放射治疗的基本原理：当射线（X、和中子流等）达到一定剂量时，射线照射对病变细胞有抑制和杀伤作用。放疗发展史放疗的设备2 2放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节X 射 线 深 部 治 疗 机 X线深部治疗机通常是指管电压在180400千伏特之间的X线机，这种机器和X射线诊断机原理相同。
6、但由于该机管电压比X射线诊断机高，其产生的X线强度及穿透能力均较大，故多用于良性疾病和位于较表浅的恶性肿瘤的治疗。放疗发展史放疗的设备2 2放疗的设备放疗的设备模拟定位机放疗过程第二节X 射 线 深 部 治 疗 机X射线管球主要结构：1.灯丝（阴极）2.金属钨（阳极）3.散热柄 4.玻璃管 等放疗发展史放疗的设备2 2放疗的设备放疗的设备模拟定位机放疗过程第二节X 射 线 深 部 治 疗 机X射线管阳极靶面所发射X射线束中包含两种成分的X射线：1 1.入射电子与靶原子核电场相互作用产生的入射电子与靶原子核电场相互作用产生的韧致辐射韧致辐射X X射线射线；2 2.入射电子与靶原子核外电子相互作用
7、，发生电离效应产生的入射电子与靶原子核外电子相互作用，发生电离效应产生的特征特征X X射线射线。X射线管球产生的光子能量并不均匀，所以会在治疗机上加入滤过板来改变能谱的分布。滤过板作用：滤过X线光谱中的低能部分，透过的射线质也随之变硬，即X线平均能量变高。放疗发展史放疗的设备2 2放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节X 射 线 深 部 治 疗 机缺陷缺陷（1）能量低，穿透力弱。能量低，穿透力弱。（2）皮肤反应严重，常出现严重湿性射皮肤反应严重，常出现严重湿性射 性皮炎及纤维化。性皮炎及纤维化。（3）骨吸收量大。骨吸收量大。（4）深部肿瘤难以治疗。深部肿瘤难以治疗。所以所以X射线深部治疗机射线深
8、部治疗机现已较少使用。现已较少使用。放疗发展史放疗的设备1 1 钴钴-60-60治疗机是利用钴治疗机是利用钴6060发出发出射线射线来照射病灶，杀来照射病灶，杀伤或抑制肿瘤细胞。射线穿透力强，深部治疗比伤或抑制肿瘤细胞。射线穿透力强，深部治疗比200200千伏千伏的的X X射线治疗机大射线治疗机大15%15%。放疗的设备放疗的设备模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗
9、机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机50年代，加拿大生产出高性能年代，加拿大生产出高性能1000ci的钴的钴-60治疗机。治疗机。直立式直立式Co60治疗机治疗机旋转式旋转式Co60治疗机治疗机放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机机头结构原理：将钴源放置在能作轴向直线运动的圆柱形钴源抽屉里，再共同置于钴机辐射头上的组合防护体中，治疗时靠气动装置推动源抽屉运动，使钴源准确地处于辐射位置发出射线照射在瘤体。放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机半影：1.几何半影 2.穿射半影 3
10、.散射半影放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机1.几何半影 放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机2.穿射半影 放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机3.散射半影放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节钴-60治疗机优点：优点：穿透力强，皮下反应轻，骨骼和软组织吸收剂量穿透力强，皮下反应轻，骨骼和软组织吸收剂量相等，旁向散射小，经济可靠，结构简单。相等，旁向散射小，经济可靠，结构简单。缺点：缺点
11、：1.1.射线单一为射线单一为线，平均能量谱为线，平均能量谱为1.25MeV1.25MeV，相当低，相当低，低于低于2MeV2MeV直线加速器，能量不可调节，不产生直线加速器，能量不可调节，不产生线。线。2.2.半影区包括几何半影、穿透半影与散射半影，不半影区包括几何半影、穿透半影与散射半影，不易保护正常组织。易保护正常组织。3.Co-60 3.Co-60治疗机在不工作时也会有辐射，放射治疗工治疗机在不工作时也会有辐射，放射治疗工作人员接受辐射剂量过多。作人员接受辐射剂量过多。4.4.原地换源相当困难。原地换源相当困难。放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第
12、二节医用电子直线加速器放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节医用电子直线加速器瓦里安直线加速器瓦里安直线加速器 1953年以后，以欧美为主导的直线加速器纷纷亮相于世界60年代后，直线加速器广泛应用于放射治疗。瓦里安瓦里安:4-22MeV西门子西门子:6-22MeV菲利浦菲利浦:6-22MeV新华新华(中国中国):4-6MeV放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节医用电子直线加速器原理：原理：利用微波电场，沿直线加速电子到较高能量，从利用微波电场，沿直线加速电子到较高能量，从而获得高能而获得高能X X射线或电子线的放
13、射治疗装置。射线或电子线的放射治疗装置。结构：结构：1.由电子枪发射的电子；2.经过磁控管或调速管的加速；3.再经过准直系统出束。放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节医用电子直线加速器行波医用电子直线加速器驻波医用电子直线加速器放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节医用电子直线加速器 特点特点（1）放射源为人工产生的，低能46MeV，高能22MeV，可 产生粒子束与高能X射线电磁波。（2）关机后不产生放射线。（3）使用于病人，可根据病变的深浅调节能量的大小。可保 护瘤后正常组织。（4）高能X线具有很强的穿透能力，
14、可用于深部肿瘤。（5）可选择不同入射角进行多野照射。（6）瘤后组织吸收的剂量明显低于Co60线。（7）无明显半影区，瘤旁组织受量小。放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节医用电子直线加速器加速器也存在着许多难以克服的障碍加速器也存在着许多难以克服的障碍（1）机器结构复杂，工艺要求很高，成本过高，昂贵。（2）机房建筑面积较大，对冷却系统与恒温、湿度要求严格。（3）维修任务过重，售后服务费用较高。（5）小病灶单次剂量低于刀。（6）对敏感组织、颅内病灶及颅内功能性疾病无法满足其精确度。（8）适形治疗中模具工序时间长。（9）一次性大剂量治疗肿瘤比较困难。（10）
15、由于机架臂与机头笨重，难以作拉弧治疗。（11）不适合做多靶治疗。放疗发展史放疗的设备2 2单击此处添加标题放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节近距离后装治疗机 近距离后装治疗机是一种近距离放疗技术（近近距离后装治疗机是一种近距离放疗技术（近距离放疗是指距离放疗是指放射源放射源与与病灶病灶的距离在的距离在5mm-5cm5mm-5cm以以内）。内）。先在病人的治疗部位放置不带放射源的容器，先在病人的治疗部位放置不带放射源的容器，然后在安全防护条件下或用遥控装置，将放射源通然后在安全防护条件下或用遥控装置，将放射源通过导管送到已安放在病人体腔内的放射容器内，进过导管送到已安放在病人体腔内的放射容器内
16、，进行放射治疗。行放射治疗。放疗发展史放疗的设备2 2放疗机放疗机模拟定位机放疗过程第二节近距离后装治疗机优点：优点：1.1.利用人体自然腔管，无创伤、无痛苦，利用人体自然腔管，无创伤、无痛苦，使放射源直接靠近肿瘤表面，直接杀伤肿瘤使放射源直接靠近肿瘤表面，直接杀伤肿瘤细胞，而对正常组织无损伤，即最大限度地细胞，而对正常组织无损伤，即最大限度地保护了正常组织，减轻放射治疗副反应。保护了正常组织，减轻放射治疗副反应。2.2.现代后装机还配有内锁、自检、报警和现代后装机还配有内锁、自检、报警和紧急退出等装置，在治疗过程中，任何一部紧急退出等装置，在治疗过程中，任何一部未达到要求，均可终止治疗，从而
17、保证治疗未达到要求，均可终止治疗，从而保证治疗及防护的安全性。及防护的安全性。3.3.后装机因其后装机因其“功率功率”高，短时间内就达高，短时间内就达到治疗所需剂量。大大地缩短了治疗时间，到治疗所需剂量。大大地缩短了治疗时间，减少治疗次数，迅速缓解症状，达到治疗目减少治疗次数，迅速缓解症状，达到治疗目的。的。第三节：第三节：模 拟 定 位 机放疗的发展史放疗机模拟定位机放疗过程第三节模拟定位机3 30102CT模拟定位机 模拟定位机是一台特殊的X线诊断机。当病人被诊断患有肿瘤并决定施行放疗时，在放射治疗前要制定周密的放疗计划，然后在定位机上定出要照射的部位，并做好标记后才能到放射治疗机上去执行
18、放疗。模拟定位机的作用正在于此。放疗的发展史放疗机模拟定位机放疗过程第三节模拟定位机3 3常规X射线定位机0102CT模拟定位机放疗的发展史放疗机模拟定位机放疗过程第三节模拟定位机3 3常规常规X X射线定射线定位机位机01 1.常规X射线模拟机的机架旋转、机头转动、限束器开闭、距离指示、照射野指示、治疗床各部分运动等等都与医用加速器或钴机一样，因此它能准确地模拟加速器、钴机的一切机械运动。2.能通过模拟定位机的X线影像系统准确定出肿瘤的照射位置、照射面积、肿瘤深度、等中心位置等几何参数，3.因为医用加速器和钴-60治疗机的射线能量很高，因此对人体骨、肺、肌肉等不同部位起不到透视作用，普通X线
19、机又不具备加速器的机械功能和几何参数，所以加速器和普通X线机都不能代替模拟定位机。放疗的发展史放疗机模拟定位机放疗过程第三节模拟定位机3 3 CTCT模拟模拟定位机定位机02 CT模拟机就是以CT为基础的模拟定位系统，CT 模拟定位系统由一台CT 扫描机、一套虚拟定位及计划系统和一套三维（或四维）移动激光射野模拟系统三部分组成。CTCT模拟机模拟机是在是在CT扫描机的基础上，通过增加一套激光扫描机的基础上，通过增加一套激光射野模拟器和一套虚拟模拟工作站而构成的虚拟模拟定位射野模拟器和一套虚拟模拟工作站而构成的虚拟模拟定位系统。系统。模拟机模拟机CT是在常规模拟定位机的基础上，在原来是在常规模拟
20、定位机的基础上，在原来的影像增强器表面处放置上百个的影像增强器表面处放置上百个X线探测器，将得到的线探测器，将得到的信息进行反处理后，产生类似信息进行反处理后，产生类似CT断层扫描的图像。断层扫描的图像。放疗的发展史放疗机模拟定位机放疗过程第三节模拟定位机3 3传统X光模拟机与CT模拟机的主要区别X光模拟光模拟CT模拟模拟透视方式透视方式直接直接X光透视光透视将患者在治疗体位下通过将患者在治疗体位下通过CT扫描并把得扫描并把得到的到的CT层片传入工作站，通过数字重建层片传入工作站，通过数字重建得到病人感兴趣图像的得到病人感兴趣图像的“三维假体三维假体”，然，然后在工作站中进行虚拟透视后在工作站
21、中进行虚拟透视图像显示方图像显示方式式单一的单一的DR图像图像包括包括CT图横切面、冠状切面、矢状切面、图横切面、冠状切面、矢状切面、任意切面显示；任意切面显示；DRR，DCR，部分，部分DRR，部分部分DCR，三维显示，三维显示等中心确定等中心确定依据依据骨性结构、气腔骨性结构、气腔（如咽喉、气管分（如咽喉、气管分叉）；靠经验叉）；靠经验既可应用传统经验，又可利用图像处理既可应用传统经验，又可利用图像处理功能显示靶区轮廓；还可勾画靶区后系功能显示靶区轮廓；还可勾画靶区后系统自动确定靶体积中心为等中心统自动确定靶体积中心为等中心模拟过程模拟过程模拟定位过程患者模拟定位过程患者必须全过程保持治必
22、须全过程保持治疗体位疗体位患者可在患者可在CT扫描及体表标记完成后离场扫描及体表标记完成后离场（只需要保持体位（只需要保持体位510分钟）分钟）放疗的发展史放疗机模拟定位机放疗过程第三节模拟定位机3 3X光模拟光模拟CT模拟模拟靶体积和危靶体积和危险器官的可险器官的可视性视性在其图像上所有信在其图像上所有信息叠加在一个平面息叠加在一个平面上，很难精确定义上，很难精确定义靶区和危险器官靶区和危险器官在在BEV窗口可以多种形式显示在窗口可以多种形式显示在CT图上图上定义的靶体积和危险器官体积；还能从定义的靶体积和危险器官体积；还能从不同方向观察靶区及重要器官的覆盖情不同方向观察靶区及重要器官的覆盖
23、情况，通过优化布野方案，保证肿瘤靶区况，通过优化布野方案，保证肿瘤靶区的覆盖，并尽量较少周围重要组织的覆的覆盖，并尽量较少周围重要组织的覆盖。盖。射野间关系射野间关系显示显示不能显示不能显示图像任意视角都可以按照需要进行调整，图像任意视角都可以按照需要进行调整，部分部分DCR、部分、部分DRR可清晰显示计划者可清晰显示计划者感兴趣的结构感兴趣的结构计划设计能计划设计能力力不能设计复杂照射不能设计复杂照射计划计划可设计各种复杂照射计划如非共面照射。可设计各种复杂照射计划如非共面照射。图像融合能图像融合能力力没有没有可将常规可将常规CT与增强与增强CT、MRI或或PET图像图像进行融合，从而为临床
24、医生勾画靶区提进行融合，从而为临床医生勾画靶区提供更多的参考信息供更多的参考信息组织不均匀组织不均匀计算计算不能不能CT模拟机重建影像的模拟机重建影像的CT值反应了值反应了X射线射线在人体组织中的线性衰减关系，由此就在人体组织中的线性衰减关系，由此就可以得到组织横截面的电子密度分布情可以得到组织横截面的电子密度分布情况。可以根据系统内建的校正公式，进况。可以根据系统内建的校正公式，进行组织密度不均匀性计算。行组织密度不均匀性计算。第四节：第四节：放疗的过程点击播放视频：放疗的过程放疗的发展史放疗机放疗过程模拟定位机第四节放放疗疗过过程程1.体位固定体位固定2.CTCT性扫描性扫描3.坐标原点及
25、其他参数设置坐标原点及其他参数设置4.靶区及危及器官勾画靶区及危及器官勾画5.放射计划设计优化评估放射计划设计优化评估6.放疗计划的剂量处理及移入放疗计划的剂量处理及移入7.模拟机复位及初步验证模拟机复位及初步验证8.放射治疗最终验证放射治疗最终验证第五节：第五节：至今最先进的放疗仪器TomoTherapy点击播放视频：TomoTherapyTomoTherapy最先进放疗技术最先进放疗技术 总结总结第五节TomoTherapyTomoTherapy螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统 螺旋断层放疗系统（Tomotherapy system TOMO），简称拓姆刀。是目前世界上唯一采用螺旋CT扫描
26、方式治疗癌症的放射治疗设备。简单地说就是螺旋CT机+6MV的直线加速器,该加速器可产生的兆伏级（MV）X射线，既用于螺旋CT一样扫描病人，也可以用来治疗癌症病人。TOMO治疗步骤是患者平躺在特制治疗床上,安装上体位固定装置,每次治疗前首先进行CT的螺旋扫描,根据CT扫描图像与定位CT图像比较,机器会自动修正摆位误差,然后像螺旋CT扫描一样,射线逐层围绕肿瘤进行360度旋转聚焦照射。第六节：第六节：总 结最先进放疗技术 总结第六节总结6 60102CT模拟定位机 自1896年的X线治疗了第1例癌症起，放射治疗经过了一百多年的发展，特别是进入21世纪的高速飞跃。未来放疗的设备会以高精度、高疗效及低
27、损伤的主流方向发展下去。参考资料：参考资料：1 1 张中柱张中柱.中国肿瘤放疗设备的进步中国肿瘤放疗设备的进步 2 2 徐向英徐向英 曲雅勤曲雅勤.肿瘤放射治疗学肿瘤放射治疗学 第第2 2版版 3 3 深圳一体医疗集团有限公司深圳一体医疗集团有限公司 放射治疗历史发展与月亮放射治疗历史发展与月亮神伽玛刀神伽玛刀 4 4 吴保德吴保德 刁端阳刁端阳.钴钴-60-60远距离放射治疗机的现状及其防远距离放射治疗机的现状及其防护的建议护的建议 5 5 黄晓静黄晓静.放射治疗技术放射治疗技术66成芳成芳.放射治疗理论基础与技术放射治疗理论基础与技术77田新智田新智.医用直线加速器医用直线加速器88百度百
28、科百度百科99自由的百科全书自由的百科全书踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就未来。22.8.1222.8.12Friday,August 12,2022弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。19:30:0819:30:0819:308/12/2022 7:30:08 PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。22.8.1219:30:0819:30Aug-2212-Aug-22重于泰山，轻于鸿毛。19:30:0819:30:0819:30Friday,August 12,2022不可麻痹大意，要防微杜渐。22.8.1222.8.1219:30:0819:30:08August 12,2022
29、加强自身建设，增强个人的休养。2022年8月12日下午7时30分22.8.1222.8.12追求卓越，让自己更好，向上而生。2022年8月12日星期五下午7时30分8秒19:30:0822.8.12严格把控质量关，让生产更加有保障。2022年8月下午7时30分22.8.1219:30August 12,2022重规矩，严要求，少危险。2022年8月12日星期五19时30分8秒19:30:0812 August 2022好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。下午7时30分8秒下午7时30分19:30:0822.8.12每天都是美好的一天，新的一天开启。22.8.1222.8.1219:3019:30:0819:30:08Aug-22务实，奋斗，成就，成功。2022年8月12日星期五19时30分8秒Friday,August 12,2022抓住每一次机会不能轻易流失，这样我们才能真正强大。22.8.122022年8月12日星期五19时30分8秒22.8.12谢谢大家！谢谢大家！
