放射治疗设备和辅助设备

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1、第三章常用放射治疗设备在放射治疗中，直接与肿瘤患者治疗有关的有放射治疗设备和辅助设备。治疗设备有各种类型的内外照射治疗机；辅助设备有模拟定位设备、体位固定装置、治疗计划系统、网络系统等。以下分别介绍这些设备的基本结构、工作原理和应用特点。第一节X线治疗机临床治疗用的X线机根据能量高低分为：临界X线（6－10kv）、接触X线（10－60kv）、浅层X线（60－160kv）、深部X线（180－400kv）、高压X线（400kv－1Mv）及高能X线（2－50Mv），后者主要由各类加速器产生。X线治疗机是最古老的外照射治疗机，与60Co治疗机、加速器相比，X线治疗机由于其绝缘限

2、制，只能产生kv级X射线，其能量低，易散射，深部剂量分布差，表面吸收剂量大，目前临床上仅用于某些特殊部位的治疗以及作为电子束治疗的代用装置，但由于它的造价低廉，结构相对简单，适当调整电压和滤过板，对表浅肿瘤和皮肤病的治疗仍占一席之地，且有较好的生物效应，国内外仍在继续研究、生产、使用X线治疗机。一、X线的发生X线产生原理如本教材第一章所述，是由于X线机球管阴极灯丝产生的高速阴极电子突然受到阳极靶物质的阻挡而发生的。高速运动的电子碰击靶产生两种成分的X线：特征X线和轫致线。轫致线是X线的主要成分，从最大能量（最高管电压值）以下，在任何一个能量处，光子均有一定的强度并在一定

3、能量处强度最大（图3-1）。图3-1X线能谱阴极电子作用于靶物质后的能量损失主要以光和热以及X线辐射两种形式出现。前者的能量损失称碰撞损失，后者称辐射损失(包括特征辐射和轫致辐射)。两者之比根据经验为：碰撞损失/辐射损失≈816MeV/(T·Z)，式中T表示电子动能(MeV)，Z为靶物质原子序数。电子动能越小(能量越低)，则碰撞损失(光和热)所占比例越大；能量越高，则辐射损失(产生X线)越大。例如，对250kV(管电压为0.25MeV)X线治疗机，假定为钨靶（Z=74），碰撞损失/辐射损失=816/(0.25×74),碰撞损失/(碰撞损失+辐射损失)=816/(816+

4、0.25×74)=0.978.即碰撞损失占0.978，约为98％(光和热)、辐射损失(X线)为2％。因此，在使用X线机时特别要注意X线球管的冷却保护。二、X线机的一般结构（图3-2）（一）、X线产生的条件产生X线的基本条件是：①电子源；②真空盒；③加速电场；④靶。图3-2X射线产生原理方块图（二）、X线机主要组成部分X线治疗机由球管、机架、治疗床、高压发生器及整流电路和循环冷却装置等组成，其核心部分是球管。(图3-3)图3-3X线球管的基本结构图3-4韧致辐射X线角分布与入射电子能量的关系1.X线球管是一真空的玻璃管，真空度为1×10－6－1×10－7τ，内含阴极灯丝和

5、阳极靶。(1)真空的目的是为了避免高速阴极电子到达阳极靶之前损失能量，并能保护白炽的灯丝免遭烧毁。因此，使用时要保证真空度的完整，尽量做到恒温恒湿保存。开机时要注意“训练”，即从低mA、低kV逐渐增加到实际应用时的高mA和高kV，特别是对新X线球管，这种“训练”更显重要，这样工作就会使一些低微“漏气”管得到挽救。(2)阴极：由灯丝、聚焦极和金属罩组成：用钨作灯丝，发射电子的能力强，调节灯丝电源可以改变mA，一般X线机都有稳流装置，mA代表X线的强度。使用时应注意开机加热灯丝一定时间后，才能按动高压开关，增高电压，否则会使灯丝烧断。调高mA可增加X线的强度(量)，但应注意

6、机器的允许电流范围。灯丝旁的聚焦极起聚焦电子的作用。(3)阳极(靶)：由粗大的铜棒和较小的钨靶组成，钨的熔点高、原子序数大，很合适作X线靶。铜散热快，能及时散发靶面产生的大量热量。当电子与靶撞击时，大部分电子能量产生热能（98%），只极少部分能量转变为X线（2%）。因此，冷却是X线机的一个重要环节，阳极钨靶的表面一般与入射电子方向成26º－30º角，这是根据入射电子的能量和它所产生的X线的角分布关系为使治疗方向上有最大输出而设计的。阴极和阳极外的的罩壳是为了防止电子束散到靶外而设，因这些电子打倒玻璃壳上易将其击穿造成漏气而缩短寿命。另外这部分电子线在玻璃壁上因韧致辐射而

7、产生的X线会使整个X线照射野焦点不清、边缘模糊。考虑到产生X线的角分布（图3-4），管电压<400kv时多用垂直于电子流方向的射线，而当电子能量>1－2MeV时则采用穿过靶的射线。2.高压(加速电场)发生器X线机的阳极有几百kv的高压作为电子加速场，从高压发生器输出的电压是正弦交流电，需通过一个整流器将它改成直流电以保持阴阳极间电场方向的恒定，否则反向加速的电子会熔断灯丝并无法形成极间电流以产生X线。调节高压(用kV表示)，可得到相应的X线的峰值能量(不是平均能量)，调节电压能改变X线的质。3.控制系统控制台装有治疗机的控制系统、参数指示