放射治療技術學

生物醫(yī)學工程系.趙媛媛adiationTherapyTechnology第二章放射治療的相關設備01體位固定及模擬定位設備02放射治療設備03放射治療局域網(wǎng)絡系統(tǒng)目錄CONTENTS0102標稱能量：作為放射治療輻射性能之一。X射線輻射：標稱能量為電子打靶時的能量,

電子輻射：標稱能量是在正常治療距離處的能量。

單位為兆電子伏特(millionelectronVoltsMev)；03用于醫(yī)學臨床治療與診斷的加速器稱為醫(yī)用加速器。按被加速粒子種類按加速后粒子獲得的能量大小按粒子加速方式分類根據(jù)電離輻射類型分類醫(yī)用電子加速器；醫(yī)用質子加速器；醫(yī)用重離子加速器：重離子是指元素周期表中氦元素以后的離子,He、C、N、O、2Ne、4Ar等；中子治療加速器：非直接加速中子,是間接產(chǎn)生—通過質子加速器產(chǎn)生的質子束流轟擊Be產(chǎn)生中子束流。低能加速器(能量小于100MeV)；

中能加速器(能量在0.1~1GeV)；

高能加速器(能量介于1GeV~11V)；

超高能加速器(能量在1TeV以上)。（1）回旋加速器(cyclotron)：利用磁場使帶電粒子作回旋運動,在運動中經(jīng)高頻電場反復加速的裝置（2）靜電加速器(electrostaticaccelerator)：以靜電型高壓發(fā)生器作為高壓電源來加速帶電粒子的裝置。按照加速粒子的不同,它可分為正離子靜電加速器(簡稱質子靜電加速器)和電子靜電加速器。（3）直線加速器(linearaccelerator,Linac)：采用沿直線軌道分布的高頻電場加速帶電粒子的裝置。通常用高功率的高頻或微波功率源來激勵加速腔。加速電場：行波和駐波兩類；具有束流強度高、能量可逐節(jié)增加等優(yōu)點；低LET裝置LET<10KeV/m：醫(yī)用電子加速器和質子加速器；高LET裝置>10kev/m：醫(yī)用重離子加速器、醫(yī)用中子發(fā)生器等1.基本簡介1.1醫(yī)用加速器的分類第六課醫(yī)用直線加速器美國Vandegraff發(fā)明電子靜電加器；美國Kerst發(fā)明電子感應加速器1948年美國Hansen等各自獨立發(fā)明行波電子直線加速器。1949美國用電子感應加速器放射治療前蘇聯(lián)Veksler提出電子回旋加速器原理；193119401948-19491944年1970-19761956謝家麟在美國制成能量最高為45MeV行波醫(yī)用電子直線加速器。美國Sable等開發(fā)出4Mev駐波醫(yī)用電子直線加速器。1972年,瑞典Reistad等研制成醫(yī)用電子回旋加速器。1976年,瑞典Scanditronixmedical研制成MMSOARTS醫(yī)用電子回旋加速器。美國Mackie和Reckwerdt教授提出了斷層放射治療(TOMO)技術并于2002年初被允許進入臨床使用,突破傳統(tǒng)放療的局限,將當代影像引導逆向調(diào)強技術推進到新境界；1990年代1.2.醫(yī)用直線加速器發(fā)展1895年倫琴X射線1896年X線治療第一例晚期乳腺癌1913年研制X線管，控制質和量1957年美國安裝第一臺直線加速器至今圖像引導技術、放療調(diào)強技術、計算機網(wǎng)絡技術等綜合加持，醫(yī)用電子直線加速器成為放療領域的核心設備；20世紀40年代北京大學醫(yī)學院組建放療科1974年成立會戰(zhàn)組，開始電子直線加速器科研攻堅工作2010年首臺國產(chǎn)醫(yī)用電子直線加速器投入臨床使用1977年研發(fā)高能電子直線加速器至今政策支持，高速發(fā)展；《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》：發(fā)展先進放射治療設備我國醫(yī)用直線加速器的發(fā)展華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院：《2021-2026年中國醫(yī)用電子直線加速器市場供需現(xiàn)狀及投資戰(zhàn)略研究報告》第一梯隊：Elekta、Varian公司為代表的外國企業(yè)根據(jù)加速方法醫(yī)用電子直線加速器（應用最多最廣）醫(yī)用電子感應加速器醫(yī)用電子回旋加速器。

醫(yī)用電子加速器為放射治療提供電子和X射線輻射；根據(jù)加速電子的射頻微波電場分類醫(yī)用行波電子直線加速器醫(yī)用駐波電子直線加速器按所產(chǎn)生的輻射能量分類:與高能物理用電子直線加速器相比,醫(yī)用電子直線加速器屬于低能范圍。但習慣上,醫(yī)用電子直線加速器按照所產(chǎn)生的輻射能量可以分為低能、中能和高能01020304瑞典醫(yī)科達公司生產(chǎn)的醫(yī)用直線加速器1.3.醫(yī)用直線加速器的分類低能醫(yī)用電子直線加速器：中能醫(yī)用電子直線加速器高能醫(yī)用電子直線加速器(1)只提供一擋ⅹ-輻射,用于治療深部腫瘤,X-輻射能量4~6MV,采用駐波方式時加速管總長只有30m左右,無需偏轉系統(tǒng),同時還可省去聚焦系統(tǒng)及束流導向系統(tǒng),加速管可直立于輻射頭上方,稱為直束式。直束式的一個優(yōu)點是靶點對稱。（2）加速管輸出劑量率一般為2~5Gy/(minm)之間,一次治療時間約需1min。由于只有一擋X-輻射,整機結構簡單,操作簡便。（3）經(jīng)濟實用，可滿足約85%需進行放射治療的患者。國家納入甲類大型設備配置管理的TOMO和Cyberknife加速器均使用6MV駐波加速管。(1)可提供兩擋X-輻射(6~10MeV)用于治療深部腫瘤,還可提供4~5擋能量的電子輻射(5MeV~15MeV)用于治療表淺腫瘤,擴大加速器的應用范圍，是大中型腫瘤醫(yī)院的主要放射治療裝置。(2)加速管較長,需水平放置于機架的支臂上方,束流需經(jīng)偏轉系統(tǒng)后打靶產(chǎn)生X輻射或直接將電子束從引出窗引出使用。均采用消色差偏轉系統(tǒng),使偏轉后的靶點保持對稱,偏轉系統(tǒng)較復雜。(3)機頭內(nèi)除一擋用于均整X輻射的均整器外,還使用散射箔使電子輻射分布均勻。為了調(diào)節(jié)電子輻射野,在電子輻射治療時需附加不同尺寸和不同形狀的限束器。(1)提供兩擋(雙光子模式)或三擋ⅹ-輻射(三光子模式),實現(xiàn)Ⅹ-輻射深度劑量的調(diào)節(jié)。(2)可提供更高能量的電子輻射,一般分5~9擋,最高能量可達25MeV,擴大表淺腫瘤的治療深度范圍(1~7cm)。電子直線加速器可以輸出不同能量的光子(X射線)：4-18MV輸出不同能量的電子線：4-25MeV。2.醫(yī)用電子直線加速器的基本原理用鈷-60作為放射源，利用其的γ射線的電離作用殺死癌細胞。作為有源設備，裝源量有限，且鈷源衰變，治療時間增加，治療精度降低；如故障，放射源不能退回儲源罐，將對患者和醫(yī)護人員產(chǎn)生損傷。思考：如何進一步提高設備使用安全性提示：射線產(chǎn)生的方式？電離輻射比如通電加熱物質，產(chǎn)生不同性質粒子射線；(質子、重離子、電子（X線）)醫(yī)用電子直線加速器鈷60治療機課程導入需求分析淺表腫瘤深部腫瘤低能射線（電子線）4-25MeV（更高能量的X射線）如何產(chǎn)生電子？如何形成告訴電子？如何形成X射線？改善射線（照射面積、劑量分布等）如何適形？電子槍？加速管？加速方式？均整器散射箔多級準直器？結構組成簡析0102束流系統(tǒng)：約束電子束流的橫向運動，避免加速時電子的橫向散開偏轉磁鐵、靶、初級準直器、二級準直器均整器、散射箔、監(jiān)測電離室03電子加速系統(tǒng)：產(chǎn)生電子、加速電子、避免碰撞1.電子槍：產(chǎn)生電子；2.加速管：利用行波或駐波方式的微波電磁場對電子加速，最高能量可達50MeV;3.微波功率源及微波傳輸系統(tǒng)：產(chǎn)生微波電磁場并傳輸微波功率；4.真空系統(tǒng)：避免電子發(fā)射系統(tǒng)燈絲因氧化而燒斷，避免電子與空氣分子碰撞而損失能量，防止極間打火；5.恒溫水冷系統(tǒng)：降溫，保持部件穩(wěn)定工作；控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)治療床及其它附屬系統(tǒng)2.1醫(yī)用直線加速器的基本組成部分1分類23技術要求結構兩級槍為例陰極：不發(fā)射電子，用來聚焦電場；燈絲電源：可是交流電也可是直流電；槍燈絲：既是發(fā)熱體又是電子發(fā)射極基本工作過程：燈絲，通電加熱后，表面產(chǎn)生大量的熱電子，在陽極和陰極之間的高壓電場作用下，熱電子加速向陽極方向高速移動，并獲得很高的動能。具體如下：（1）兩極槍：陰陽兩極，一般行波加速管配用（行波極速電場具有自動聚束功能，對電子注的俘獲率較高）；（2）三級槍：駐波加速管配用（對電子的俘獲率較低），在陰陽兩極之間插入柵極，更好的控制電子發(fā)射，即達到靈活控制劑量率；（1）電子發(fā)射數(shù)量：即束流強度，與陰極的結構、材料、加熱溫度有關；（2）發(fā)射角度；（3）發(fā)射時機：控制電路確定；（4）電子射程：電場強度及電子在電場內(nèi)的運行距離；（一）

電子加速系統(tǒng)——電子槍？槍燈絲電源：（十幾伏-幾十伏）經(jīng)過小的隔離變壓器降壓后，給槍燈絲提供加熱電流，使槍燈絲具有發(fā)射電子的能力；陰極：一端通過燈絲和LC電路連接到脈沖變壓器副邊的并聯(lián)線圈，一端接地；陽極：和加速管連為一體并接地；每來一次脈沖負電壓（幾十千伏），就相當于在陰陽極建立了一個很高的直流脈沖電場，增加了電子槍的射程及進入加速管的初速度；RC主要作用是適當延遲陰極的高壓脈沖時間；電子槍注意事項01在飽和范圍內(nèi)，槍燈絲電流越大，燈絲溫度越高，發(fā)射能力越強（避免過高燒壞燈絲）；02行波電場具有特定的震蕩周期，所以電子不能連續(xù)發(fā)射，要隨行波電場的變換周期同步發(fā)射，滿足同步加速條件；03因此，在陰極與陽極之間不能加直流靜態(tài)電場，接脈沖負高壓，來滿足以下狀態(tài)：調(diào)整脈沖幅度，改變電子槍的射程；調(diào)整脈沖起始時間，改變電子槍的發(fā)射時機he電子注入相位；調(diào)整脈沖寬度，改變電子發(fā)射數(shù)量；問題：采用直流靜態(tài)電場，因直流電壓不能太高，一般只能達到幾百個keV能量；能量需求：醫(yī)療領域要的電子能量是幾兆—幾百MeV；加速管解決方案：交流動態(tài)電場，得到更高能量的電子010203（一）電子加速系統(tǒng)——加速管04實現(xiàn)其的方式有以下兩種：（2）微波技術建立多級交變電場，讓電子分段加速（駐波）（1）加速電場與被加速電子一起向前移動（行波）盤荷波導加速管（行波）一段光滑的圓形波導上周期性放置具有中心孔的圓形膜片組成；通過膜片給波導增加負載，讓微波速度減慢，屬于慢波結構；滾筒形結構、長至2.5米加速管邊耦合加速管（駐波）一系列相互耦合的諧振腔鏈組成即將不能加速電子的腔移到軸線兩側，軸線上都是加速腔，縮短了加速距離；支臂形、加速管1m；：行波、滾筒（醫(yī)科達公司）駐波、支臂（西門子、瓦里安）兩者具體的外觀、內(nèi)里結構區(qū)別如下幾圖所示外面四周：套著聚焦、導向線圈，形成

束流控制系統(tǒng)；加速管起始段：連接在電子發(fā)射系統(tǒng)側面：通過波導窗和隔離器連接磁控管（微波系統(tǒng)）；01020304磁控管：鏈接高壓系統(tǒng)并通過脈沖調(diào)制

器與電子槍連；05加速管末端：通過波紋管連接滑雪式偏

轉靶室（外面有偏轉磁鐵

形成束流控制），通過波

紋管的伸縮，選擇是電子

打靶輸出X線還是直接輸出

電子射線；行波加速器內(nèi)里結構外面四周：套著聚焦、導向線圈，形成

束流控制系統(tǒng)；加速管起始段：連接在電子發(fā)射系統(tǒng)；加速管中部側面：通過波導窗和隔離器

連接磁控管或速調(diào)管（微波系統(tǒng)）；01020304磁控管或速調(diào)管：鏈接高壓系統(tǒng)并通過脈沖調(diào)制器與電子槍連05加速管末端：直接連到2700偏轉室，室外偏轉磁鐵，進行束流控制駐波加速器內(nèi)里結構06偏轉室的出口：是電子束處窗口，正對

靶—窗轉換器；相同能量要求，行波加速管較長，設計為滾筒形結構；駐波加速管較短，設計為支臂形結構；行波是一根圓柱體駐波外有許多“耳朵”微波源整機滾筒型結構：體積較小的磁控管；支臂形結構：磁控管或體積較大的速調(diào)管；吸收負載行波加速管內(nèi)只需前進波，限制反射波，要設置吸收負載吸收剩余的微波能量；駐波加速管內(nèi)前進波、反射波共同形成駐波，不設置吸收負載；微波工作頻率要求行波、駐波不同外形行波加速管，色散結構：允許微波頻率變化的范圍較大，一定范圍內(nèi)，容許多個工作頻率，每個工作頻率可對應一個電子能量；駐波加速管，單色結構：允許微波頻率變化的范圍較小，只容許有一個工作頻率，如果偏離，微波功率無法注入加速管；微波功率利用率行波加速管，利用率較低：利用微波在圓波導內(nèi)傳輸時候，激勵行波電場的一種慢波結構，在能量轉換中，微波功率沿加速腔逐漸降低，并有一些消耗在管壁上，駐波加速管，利用率較高：讓微波功率在加速管內(nèi)來回反射，形成駐波電場，充分利用。工作方式行波、駐波相同高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制下：微波源向加速管內(nèi)注入微波功率，形成動態(tài)加速電場；同時，電子槍向加速管內(nèi)適時發(fā)射電子；一、基本理論模型：

處在電極之間D之內(nèi)的電子e必然會受到電場Ez的作用而被加速，方向是由A—B;

e運行到?jīng)]無電場的圓筒內(nèi)，不能被繼續(xù)加速；

若Ez與e一起向前移動，且移動速度保持一致，則e始終處于加速電場之內(nèi)，能量會持續(xù)提高；問題1：行波加速管如何形成滿足要求的加速電場？問題：電子比較輕，經(jīng)過一定程度的加速，電子速度就會接近光速;但宏觀系統(tǒng)不太可能以光速運動；解決方法：當特定波長的TEM（橫電磁波）微波通過圓形波導管傳輸時，在其導管壁上斜射后反射合成TM01模，是具有縱向分量的行波電場，傳播的相速度甚至會超越光速---行波加速管；二、TM01模沿圓波導傳播的電場分布形態(tài)如下：即在中心軸區(qū)域具有縱向（Z方向）行波電場分量，這正所期望的加速電場；根據(jù)微波理論，當特定波長的微波注入結構尺寸與之匹配的圓形波導后，所激勵的TM01模的相速度Vp必然>光速；

電子運行速度Ve<=Vc，若想利用該行波電場來同步加速電子，必須讓其Vp慢下來，且得到有效控制，以保證始終同步加速電子；即同步加速條件Ve=Vp可適當加入干擾因素，來改變斜射波、反射波的合成條件，讓其Vp降下來；設置干擾條件最簡單有效的方法：在圓波導中周期性的設置帶中孔的圓形金屬模片；在確定了擬注入的微波的波長和f后，通過設計D、2a、2b、t就可以得到所需要的行波電場相速度Vp；左圖2展示π模電場：即在圓波導管內(nèi)加入干擾薄片后，相鄰盤荷間的行波電場方向正好相反的分布狀態(tài)；t：模片厚度；2b：波導內(nèi)徑；2a：模片孔徑；D：模片間距；？1行波電場縱向分量2在盤荷波導行波加速管，軸線附近，行波電場的縱向分量為：EZ(r,z,t)=Em(z)I0(k,r)sin(wt-βz)r:行波電場離開中心軸線的垂直距離；z:行波電場離開中心軸線的軸向距離（位移）；t:傳輸時間；w：電磁振蕩角頻率；β：2Π/λg，是相位移常數(shù)；I0(k,r)：是附加的計算機系數(shù)，與r有關，r越大，數(shù)值越小，最大值1；因為r，會有很多行波電場，最關心中心軸線的電場強度，即：r=0，I0=1，則：EZ(z,t)=Em(z)I0sin(wt-βz)=Em(z)I0sin2Π(t/T-z/λg)，T：行波電場震蕩周期，即：中心軸上的行波電場，同一時間，不同位置，電場強度和方向不同；同一位置，不同時間，強度和方向也不同。作為正弦震蕩波，在自我震蕩的同時，還以整體向前運動。該整體運動的速度即為相速度Vp，中心軸線分量VP計算3t=0,z=0,為計算原點，此點瞬時場強度Ez=0，根據(jù)以上公式，后續(xù)的相位角應該也為0，即0=t/T-z/λg；經(jīng)過△t后，該行波電場零點移動了△z，Vp=△t

/△z，相位角本身應該無任何變化，即0=t/T-z/λg，則，即

Vp=λg/T。（λg與加速管結構尺寸和注入微波有關）1同步加速2狹義相對論，此時電子速度與動能之間滿足的關系式是：預加速段（聚束段）：前段設置的盤荷比較密集，主要是更好的削弱電場分量的相速度，使其滿足電子初始速度較慢的同步加速條件。另外該段還需要對電子進行相位聚束?！绾螌崿F(xiàn)聚束？主加速段：電子能量達到2MeV時，此時盤荷波導可以均勻設計，持續(xù)加速電子即可?！绾螌崿F(xiàn)加速？盤荷波導設計自動穩(wěn)相原因：注入加速管的電子，初速度Ve0很難保證和行波電場初相速度Vp0一致；

電子注入時間有先后，不可能同時注入到同一相位；

電子整個加速過程，不可能保持與相速度的絕對同步；結果：不論電子速度比相速度略快還是略慢，都會出現(xiàn)相對相位滑動的現(xiàn)象，即“滑相”，并非所有的加速相位都能起到同步加速作用；3問題：行波加速時，不可能保持嚴格同步；解決方法：將相運動控制在允許的范圍內(nèi)，電子在加速過程中始終不要離開這個范圍，圍繞這個特定相位滑動；結論：理論表明，只有當電子處于相位相位π/2~π時，才有可能獲得自動穩(wěn)相加速效果；es在單位距離上的能量增益為：dW/dz=eEmsinφs（電場力的大小）平衡相位φs：位于相位φs處的電子es的移動速度和加速電場的相速度完全相同，該電子是同步電子；若有一個電子e1，在早于φs相位的φ1相位上注入，由于：π/2<φ1<φs<π,

則：eEmsinφ1>eEmsinφs,即電子e1在單位距離上獲得的力>es,在此時，e1具有比es速度加快的趨勢，該電子相平衡電子加速移動；01020304.e1滑到φs處時，瞬間獲得的外力與es相同，但該段路程上，總得能量要更大，所以：e1會以Ve1>VeS的速度繼續(xù)向前滑行；05此后：π/2<φs

<φ1<π：eEmsinφ1<eEmsinφs，e1有減慢的趨勢，到達某一相位φ2瞬時，電子e1：Ve1=Ves；06此時，π/2<φs

<φ2<π，eEmsinφ2<eEmsinφs，因此受力減小，減速，瞬時同步狀態(tài)遭到破壞，Ve1<Ves,電子e1相位開始后滑，直至滑過平衡相位之后，重新出現(xiàn)之前的過程。即圍繞該平衡相位來回震蕩--相震蕩.分析：根據(jù)以上分析，假設平衡相位φs=π，則入射電子圍繞其做相震蕩時，獲得的能量增益的平均值為0（eEmsinφs=0），電子得不到加速，但是卻可以圍繞它運動。平衡相位φs=π/2，則電子得到的平均能量增益最大，即得到極大加速（注意此時相震蕩范圍為0，稍有擾動，就會失步，必須避免）。

注意：行波電場變化頻率非?？欤娮拥淖⑷腩l率不能跟上加速電場的變化；通常在一個電子注入脈沖內(nèi)有幾萬次的電磁振蕩，電子會均勻的分布在行波電場的每一個相位上；在電場一個變化周期內(nèi)，能實現(xiàn)加速的相位有限，需采用技術來將大多數(shù)電子匯聚到加速相位——即俘獲電子；聚束段完成這個任務，將電子通過相聚束形成電子束團；（設計盤荷波導距離，將形成的電場的平衡相位剛好為π，將打入加速管的電子將在該范圍內(nèi)聚集）通常用俘獲系數(shù)來評價相聚束段，行波一般是70%-80%；當聚成電子團后，在后半段，變化盤荷波導間距，使得形成的電場的平衡相位變?yōu)棣?2，極大加速。自我分析0~π/2（此間相位的入注電子大多會失步丟失）e1：0<φ1<φs<π/2,sinφ1<

sinφs,力小，Ve1<Ves，后滑動e2：

0<φs<

φ2<π/2,sinφ2>sinφs,力大，Ve2>Ves，前滑動一、基本理論模型：帶中心圓孔的薄片電極同軸排列，相鄰電極之間分別接上相同頻率fa的交變電源；形成幅度隨時間上下震蕩但空間位置不變的交流電場波形；問題2：駐波加速管如何形成滿足要求的加速電場？電子處在1、3位置時，果電壓波形正好是圖中實線所示形狀，則電子得到加速；電子穿過點擊中心孔時，電場強度為0，電子依靠慣性繼續(xù)運行進圖圖中2、4區(qū)域；此時，電壓波形若正好變?yōu)樘摼€形狀，即電場發(fā)生逆轉，繼續(xù)加速；滿足下關系式，即可持續(xù)提高電子能量：D=Ve/2fa1駐波電場特性及建立必要條件其并不向前移動，而是最大振幅會隨時間變化，由正向和反向行波而合成；一般合成波可為任何形狀，若要合成駐波，正向、反向行波除了頻率、幅值相同，方向相反，相位移大小必須一致；自動穩(wěn)相t1時刻，正向行波前進狀態(tài)如實線所示，在t2時刻，正向行波向前移動一段距離；t1時刻，反向行波前進狀態(tài)如虛線所示（其運動方向沿著Z軸向左），在t2時刻，反向行波向前移動一段距離；則，t1時刻，兩個行波屬于加強合作，振幅兩倍，在單數(shù)腔形成正向駐波電場，在偶數(shù)腔，形成反向駐波電場；在t2時刻，兩行波互相抵消，合成電場強度為0，然后各個腔體內(nèi)駐波電場發(fā)生反轉，單數(shù)腔體內(nèi)形成反向駐波，到t3時刻，該駐波電場場強最大，以此類推；

2只要讓電子渡越一個腔體的時間等于電場強度方向的變化時間，就可持續(xù)加速電子。被磁控管或速調(diào)管放大的微波通過波導管將功率傳輸?shù)郊铀俟?為提高波導系統(tǒng)的耐壓能力,一般在管中充滿六氟化硫氣體,以防高壓打火；波導管與真空的加速管必須用陶瓷窗隔開；系統(tǒng)組成部件：隔離器、波導窗、傳輸波導、取樣波導、輸入輸出耦合器、終端吸收負載、頻率自動控制系統(tǒng)等。010203（一）

電子加速系統(tǒng)——微波源及微波傳輸系統(tǒng)不論是行波加速器還是駐波加速器，其技術關鍵都是微波在金屬圓波導內(nèi)傳輸時，可以激勵產(chǎn)生橫向行波電場（TM01模）；電場能量：電子的最終速度V會接近于光速Vc，即需要很大的加速電場；微波輻射功率P—f4（2998MHz、2856MHz）該頻率如何產(chǎn)生呢？微波頻率f高---L、C都要非常小，從工業(yè)制造角度有難度；同時，頻率過高，C的介質損耗、L的趨膚效應會引起很大的歐姆損耗，極大的降低微波產(chǎn)生效率。一個L及C，構成的最簡單的振蕩電路；LC電路充放電，形成能量的交替變化，產(chǎn)生交變的感應電流，進而產(chǎn)生電磁波；f與L、C參數(shù)有關；思路現(xiàn)實問題解決方法.-磁控管：用經(jīng)過特殊設計的由金屬空腔做成的諧振系統(tǒng)12基本結構：管內(nèi)被抽成高度真空狀態(tài)的特殊二極管；陰極：處在整個磁控管的正中央，由發(fā)射電子能力強的金屬材料制成；陰極筒內(nèi)裝燈絲，與陰極絕緣；磁控管工作時，燈絲通電發(fā)熱，間接加熱陰極，使其發(fā)射電子；陰極的加熱需要過程，一般需要預熱3-4分鐘；陰極的外表面面積較大，電流發(fā)射能力大，電流脈沖值可達數(shù)十安培甚至數(shù)百安培，滿足大功率微波能量要求；陽極：與外殼連為一體,呈空槽設計；內(nèi)部開有偶數(shù)個空槽，每一個空槽都是諧振腔體（LC諧振電路），各腔體之間通過槽縫相互耦合；磁控管的分布參數(shù)（LC）一般由諧振腔的結構尺寸確定，即腔體越大，等效LC就越大，諧振頻率就越?。úㄩL越長）；為了能夠產(chǎn)生單一頻率的微波電磁場，各個腔體被設計成完全相同的結構尺寸；微波輸出端口：從任何一個諧振腔都可以將微波能量輸送出來；物理介質有同軸線（用于小功率輸出）和波導管（大功率微波能量）；磁鐵：防止電子逃逸；

提供磁場力，加大電子在陰極、陽極空間內(nèi)的作用時間，提升輻射效率。3為何如此設計？電子的原滾線運動具體如何實現(xiàn)？只施加軸向穩(wěn)恒磁場（E=0）？電子由某一初速度V0進入磁場，呈螺旋形運動軌跡；若V0的方向與B的方向垂直，在洛倫茲力作用下，電子做勻速圓周運動；

其軌道半徑：R0=mv02/eB0

(R0必然較小，即大量電子滯留在陰極表面);只施加徑向直流靜態(tài)電場？（B=0）電子僅受電場力作用，打在陽極上；010203同時施加施加徑向直流靜態(tài)電場和軸向穩(wěn)恒磁場電子受電場力加速運動，又受洛倫茲力運動方向彎曲；兩者共同作用，電子運動軌跡可用沿陰極表面滾動的一個圓的圓周上某一點所繪出的軌跡來表示；滾動圓的半徑：R0=mv02/eB0，

圓心的前向移動速度：

Vc=Ea/B0；電場強度不變，B的大小直接影響了電子的運動軌跡；當電子正好擦過陽極表面又不打到陽極時候的磁場強度為臨近磁場強度，用Bk表示,此時，R=τ/2；1.B0=0：R無窮大，全打在陽極，溫度劇增—無軸向磁場時候，不允許施加直流電壓；2.0<B0<Bk

：

R0>τ/2,電子運行不到半周就全部打到陽極，形成浪費，溫度增大；

3.B0=Bk：R0=τ/2，最佳工作狀態(tài)；4.B0>Bk：

R0<τ/2,電子連續(xù)做圓滾運動，永遠到不了陽極（實際中是這種情況）；03束流系統(tǒng)---準直器初級準直器：圓錐孔型，限制X線束的最大治療射野次級準直器：兩對可移動鉛塊，調(diào)節(jié)形成對稱矩形野；多葉準直器：代替常規(guī)X線照射擋塊,調(diào)節(jié)射野的形狀，形成不規(guī)則野。散射箔：引出的電子束的直徑約為3mm，臨床應用時,必須把電子束的界面擴展，使得照射野內(nèi)得到相對均勻的劑量分布；均整器：對X線的輻射分布特性進行處理，使劑量分布均勻；（引出的X線具有一定的能量和角度分布）X線靶：選擇輸出X線還是電子射線。打靶后輸出，即為高能X線；直接引出，高能電子射線注意：靶的材料一般為高原子序數(shù)物質，如：鎢、鉑金等；偏轉磁鐵：改變射線方向；05040201（二）

束流系統(tǒng)電離室基本構成：多數(shù)加速器使用穿透型平板電離室，密封，內(nèi)部充以干燥的氮氣；大小應該覆蓋整個照射野；測量、控制輸出劑量，保證照射可靠性。電離室可能發(fā)生漏電情況，其檢測電路也有可能發(fā)生漂移，需要定期對其進行檢測和校準。原理：

X射線穿過電離室，與其中的氣體相互作用發(fā)生電離;正離子被吸向負高壓級，負離子被吸向收集電極，形成電離電流。射線能量越強，形成的電離電流越大。電子射野影像裝置EPID：直接獲取高能X線治療影像的輔助裝置；錐形束成像裝（CBCT）KV、MV

1.原理：利用X線發(fā)生器產(chǎn)生的錐形射線束繞患者旋轉，采集不同角度的透視圖像，在計算機重建獲取三維圖像；2.作用：將CBCT圖像與TPS中計劃CT圖像配準，并以配準結果為依據(jù)，調(diào)整治療床的位置，達到減小擺位誤差的目的；多葉準直器（MLC）：物理厚度多為1~5mm；葉片一般由鎢或鎢合金制成高6~8m；由幾十對相對獨立的葉片構成；每個葉片由一個步進電機控制獨立運動；各個葉片的運動由計算機控制自動完成；達到“適形治療”和“調(diào)強治療”目的；安裝位置：取代一組二級準直器或掛在二級準直器的下方；葉片寬度：在等中心處投影的寬度，決定MLC所形成的不規(guī)則照射野與靶區(qū)形狀的幾何適形度，越薄越好；葉片間縫隙，存在漏射，越薄越多；設計時，盡可能減少漏射；葉片側面必須與射線束相切（越往兩邊的葉片傾角越大），此時MLC葉片從中心到兩邊的傾角都不同，越往兩邊葉片傾角越大；安全驗收01OPTION02OPTION加速器準直器和機頭漏射檢測、機房防護、各種安全警示等，根據(jù)《GBZ126醫(yī)用電子加速器衛(wèi)生防護標準》，包括：最大有用線束外的漏射線限制最大有用線束外的中子泄露輻射感生放射性限制（造成的）吸收劑量率（1）準直器機頭旋轉中心、準直器機頭旋轉角度指示；（2）光野十字線旋轉中心、光野與射野一致性；（3）照射野大小數(shù)字指示；（4）機架旋轉中心

、機架旋轉角度指示；（5）治療床旋轉中心、光學距離指示器；（6）輻射中心（7）X線（

電子線）的能量、X線（電子線）劑量示值誤差；（8）X線（電子線）照射野的均整度和對稱性；性能驗收3.醫(yī)用電子直線加速器的驗收最大有用線束外的漏射線限制最大有用線束外的中子泄露輻射

感生放射性限制（造成的）吸收劑量率：正常治療距離下，垂直于有用線束中心軸，并以軸為圓心，半徑為2m的圓平面上（虛線)，其的漏射線不得超過與有用線束中心軸吸收劑量的0.2%（最大）和0.1%（平均）；距電子軌道1m處的漏射線，不得超過正常治療距離上有用線束中心軸吸收劑量的0.5%；X線標稱能量大于10MV的加速器，在垂直于有用線束中心軸，并以軸為圓心，半徑為2m的圓平面上，最大有用線束外的中子泄露不得超過有用線束中心軸吸收劑量的0.05%（最大）和0.02%（平均）距電子軌道1m的中子泄露輻射不得超過正常治療距離上有用線束中心軸吸收劑量的0.05%（X線標稱能量大于10MV的加速器），距離設備表面5cm和1m處，有感生放射性所造成的吸收劑量率分別不得超過0.2mGy/h和0.02mGy/h；。X線數(shù)據(jù)測量中心軸百分深度量：射線中心軸不同深度處相對劑量分布的物理量;計算：體模內(nèi)射線中心軸上某一深度d處的吸收劑量率Dd與參考深度d0的D0之比；測量：機架0度，SSD=100cm，三維水箱中測量X線中心軸上的PDD曲線。照射野面積：3cm*3cm—每隔2cm測量一個；

15cm*15cm后—每隔5cm直到最大照射野；最大深度——水下30cm以上；4.使用前的臨床數(shù)據(jù)采集、測量1離軸比：射野中，相同深度平面內(nèi)任一點處的劑量D（x,y,d），與同一深度處中心軸上的劑量D(0,0，d）之比；是射野等劑量曲線分布的另一種表示。PDD是一維方向上（縱軸）的劑量隨距離的變化規(guī)律；Profile是確定深度時的二維劑量分布方法；2（2）.1開放野離軸量的測量：機架00，SSD=100cm，在三維水箱中測量X線中心軸上的OAR曲線；開放野的離軸量一般至少測量5個深度，建議測量深度為：百分深度量的最大劑量深度、5cm、10cm、20cm、30cm；被測野的面積應與百分深度量時一致，數(shù)據(jù)應至少測到燈光野外5cm，所有離軸量的測量應在同一方向；（2）.2楔形野離軸量的測量：要求測量楔形方向的離軸量，測量條件、方法與開放野一致；

被測楔形野的邊長、深度應在楔形板允許范圍內(nèi)與開放野完全一致，直到楔形板最大允許的矩形野。

測量時要求所有照射野楔形板方向一致；（3）擋塊透射因子：

經(jīng)過擋塊遮擋后，測量點的吸收劑量與開放野該點的吸收劑量之比：

Ftransmission=Rtray+bolck/Rtray；

擋鉛塊的厚度一般要求能夠遮擋住射線的95%-98%；

科室使用的擋鉛塊具體可遮擋多少射線，需具體測量；

對同一個擋鉛塊，不同的能量射線也要分別測量；

為避免制作太大鉛塊，照射野面積一般取3*3cm即可；測量開放野吸收劑量時候，也應插上擋鉛托盤；3（4）托盤因子：擋鉛托盤遮擋掉的射線百分數(shù)：Ftray=Ropen/Rtray；擋鉛塊通常是放置在一塊有機玻璃上，即擋鉛托盤，其懸掛在機頭下方，可拆卸。（5）MLC透射因子：最簡單的方法：將MLC閉合時的吸收劑量與開野吸收劑量比較即可。

有些廠家要求測量由MLC形成的不同照射野的離軸曲線，所以MLC投射因子在不同廠家差異較大；（6）楔形因子：測量10*10cm楔形野的吸收劑量，與10*10cm開放野相比較即可；（7）總散射校正因子：不同大小照射野要分別測量且照射野大小與百分深度量一致