放射治疗产品概论

2014-6-181放射治疗产品概论27May.2008©NEUSOFTSECRET沈阳东软医疗系统有限公司田新智[e-mail]2014.6•放射治疗（Radiotherapy）是利用辐射对恶性肿瘤进行照射使其生长受到抑制而致死的一种疗法，简称放疗。放疗的基本原则是破坏恶性肿瘤和保存正常组织。•放射治疗是从发现X射线及放射性物质后才开始的。随着放射物理学、放射生物学、临床肿瘤学及各种放射治疗装置的发展，已和手术治疗、化学治疗一起成为治疗恶性肿瘤的三大主要手段。约有70%的恶性肿瘤患者需要进行放射治疗。27May.2008NEUSOFTSECRET一、放射治疗产品的产品类别27May.2008NEUSOFTSECRET1.1放射治疗装置分类1.外照射（远距离）治疗机(1)X射线治疗机（如250KV深部X线机）(2)同位素治疗机（如钴-60）(3)医用电子加速器医质加速27May.2008NEUSOFTSECRET(4)医用质子加速器(5)医用中子发生器(6)医用重离子加速器(7)医用π-介子发生器2.内照射（近距离）治疗机(1)同位素后装机(2)中子后装机3.立体定向放射外科治疗装置(1)γ-刀(2)X-刀质27May.2008NEUSOFTSECRET(3)质子刀(4)中子刀在外照射治疗机中，最常用的是医用电子直线加速器，其次是钴60远距离治疗机。在内照射治疗机中，主要是同位素后装机。伽马刀是应用于神经外科手术的立体定向放射治疗设备1967年，瑞典医科达（Elekta）头部伽玛刀钴源数201个1.2.1伽马刀简介27May.2008NEUSOFTSECRET钴源数：201个焦点剂量率:大于3Gy/min聚焦方式：静态聚焦结构形式：封闭式2014-6-182•瑞典医科达伽玛刀治疗原理27May.2008NEUSOFTSECRET头盔支撑体自动定位系统屏蔽体钴60源塑料盖板射束通道头盔式准直器27May.2008NEUSOFTSECRET治疗床保护板防护门塑料盖板头盔治疗位置定位体•瑞典伽玛刀的治疗特点（静态）•钴源均匀安置在半球型的壳体上，射线聚焦到球心形成焦点。壳体和钴源均不运动。每颗钴源的剂量小，射线的分散和焦点剂量率的提高依靠增加钴源（射线）数量来实现，射线在形成焦点前的路径上是有间隙的。ƒ治疗区（高剂量区）和非治疗区（低剂量区）靶点内外的27May.2008NEUSOFTSECRET界限非常清楚，象刀切一样，故形象的称之为“γ刀”。ƒ这种技术不用开刀，却通过一次或少数几次治疗达到了开刀切除肿瘤的效果。ƒ主要用于颅内3cm的病变。1996年，中国深圳奥沃研制生产的头部旋转式伽玛刀钴源数：30个焦点剂量率:大于3Gy/min聚焦方式：旋转聚焦结构形式：封闭式27May.2008NEUSOFTSECRET•1998年，中国深圳又研制出了体部旋转式伽玛刀。•该机将治疗头（射线27May.2008NEUSOFTSECRET•该机将治疗头（射线源）位置从头顶处移到了胸腹部上方。•源体结构与头部伽玛刀基本相同。体部伽玛刀•体部伽玛刀治疗原理示意图27May.2008NEUSOFTSECRET2014-6-183超级伽玛刀2001年，中国深圳海博公司研制生产的既27May.2008NEUSOFTSECRET能治疗头部肿瘤，又能治疗体部肿瘤的全身伽玛刀。•超级伽玛刀的治疗原理27May.2008NEUSOFTSECRET技术提升三重聚焦这些年伽马刀的主要发展27May.2008NEUSOFTSECRET1967-1984199519981998-20032005旋转聚焦头体合一体刀伽马刀产品系列27May.2008NEUSOFTSECRET1.2.2对于大体积肿瘤伽马刀和加速器的剂量形成方式对比+=+=TargetShotsTargetfilledwithdose+=+=TargetShotsTargetfilledwithdose伽马刀剂量场的形成：子弹27May.2008NEUSOFTSECRETUseofdifferentcollimatorsandweightsoftheshotsUsedifferentpositions(i.e.isocenters)UseofdifferentcollimatorsandweightsoftheshotsUsedifferentpositions(i.e.isocenters)17成：子弹填充技术？27May.2008NEUSOFTSECRET2014-6-1842.MLC设置1.MLC设置1/3剂量1/31/3剂量2/3剂量27May.2008NEUSOFTSECRET3.MLC设置1/3剂量相加后的总剂量加速器的剂量场形成方式（IMRT）•目前国际上只有医科达从事伽马刀的生产，且对伽马刀的临床有严格的界定，即只适应于直径＜3cm的头部病灶，医科达不从事体部伽马刀的研制和生产。并对中国的体部伽马刀系列强烈质疑。•体部伽马刀是在中国发展起来的，经由部队医院渗透到地方放疗科使用；其适应症逐步涵盖大体积肿瘤的治疗，但是该应用基于目前伽马刀靶区剂量场的形成方式即使在中国临床上争议也很大，因为该模式形成的靶区剂量场存在不均匀现象•伽马刀因为是采用大剂量治疗治疗肿瘤的安全性不能得到保障而1.2.3伽马刀的临床说明27May.2008NEUSOFTSECRET•伽马刀因为是采用大剂量治疗，治疗肿瘤的安全性不能得到保障，而一旦发生失误，其安全性差错是致命的。•加速器的分次治疗方式能在治疗过程中有效发现和纠正治疗偏差•对于头部的小体积肿瘤，伽马刀的治疗是有效的而且也是有保障的1.3另外一种立体定向放射治疗设备—X刀X-刀的系统结构是由医用电子直线加速器、立体定向装置及计算机治疗计划系统三大部分组27May.2008NEUSOFTSECRET疗计划系统三大部分组成。“X刀”：根据同样原理，采用加速器产生的X线进行同中心的多个弧形照射，使射线都聚焦到一个点上，使肿瘤细胞遭受到损毁性的打击，称为“X刀”。27May.2008NEUSOFTSECRET1.4深部X线机和后装机27May.2008NEUSOFTSECRET深部X线治疗机主要应用于浅表层肿瘤组织的治疗；（铱192源）后装机主要应用于空腔组织的治疗1.5钴-60治疗机27May.2008NEUSOFTSECRET2014-6-1851.6.1医用电子直线加速器分类•1、按照微波形态分：行波加速器和驻波加速器•2、按照X线的能量分：低、中、高能加速器•3、按照加速原理分：静电加速器、感应加速器、27May.2008NEUSOFTSECRET微波型加速器等等•4、按照加速轨迹分：回旋加速器、直线加速器等ZE1.6.2行波与驻波27May.2008NEUSOFTSECRET行波Z27May.2008NEUSOFTSECRET驻波27May.2008NEUSOFTSECRET行波与驻波结构27May.2008NEUSOFTSECRET27May.2008NEUSOFTSECRET2014-6-1861.6.3关键部件•1、加速管（轴耦合与边耦合）27May.2008NEUSOFTSECRET中能加速管（+能量开关）27May.2008©NEUSOFTSECRET2、微波源—磁控管和速调管27May.2008NEUSOFTSECRET1.6.4微波系统的组成27May.2008NEUSOFTSECRET磁控管为微波源的低能医用电子直线加速器——新华27May.2008NEUSOFTSECRET磁控管为微波源的低能医用电子直线加速器——东软27May.2008NEUSOFTSECRET2014-6-187二、医用电子直线加速器的功能组成27May.2008NEUSOFTSECRET2.1不同厂家的几款加速器27May.2008NEUSOFTSECRET同源IGRTKV/MV同源双束IGRTMV/MV同源IGRT发展方向之一：IGRT27May.2008NEUSOFTSECRETKV级IGRTKV/MV非同源IGRT加速器/滑轨CT组合：IGRT2.2医用电子直线加速器的基本组成27May.2008NEUSOFTSECRET中高能医用电子直线加速器z加速管横放z有对中和偏转系统zx双光子，e多能档工作模式z微波源用磁控管或速调管低能医用电子直线加速器z加速管直立z无偏转系统z单能x线模式z微波源用磁控管医用电子直线加速器基本组成医用电子直线加速器基本组成27May.2008NEUSOFTSECRET低能直线加速器四端环流器磁控管EX-3.1MWC-2.6MW直束边耦合驻波加速管27May.2008NEUSOFTSECRET密封电离室4MV-EX=400cGy/min4MV-C=250cGy/min6MV-EX=600cGy/min6MV-C=400cGy/min2014-6-188固态微波激励源边耦合驻波加速管270°偏转磁铁（三独立的均匀磁场）能量开关&栅控枪4/10,6/10,6/15(16),8/15(16),6/18(23),8/18(23),6/20(25)高能直线加速器27May.2008NEUSOFTSECRET速调管4MV-400cGy/min6-20MV=600cGy/min高能电子低能电子磁场2.2.1270°消色散偏转磁铁27May.2008NEUSOFTSECRETe-电子能谱分布2.2.2机架•滚筒式•悬臂式•特殊（TOMOTHERAPY+ACCURAY）27May.2008NEUSOFTSECRETCURAY）2.2.3治疗床运动维度：上下、左右、前后，旋转（公转和床面自传）六维床：+前后倾和左右倾27May.2008NEUSOFTSECRET面板材料：有机玻璃、高密板、碳纤维加速器和治疗床的几何基础Gantry(机架)Collimator(准直器)Stand(机座)Laser(激Isocenter(等中心点)27May.2008NEUSOFTSECRETGantryTreatmentCouch治疗床光定位器)RotaryCouchBase(床底座旋转)GantryRotationAxisHorizontalAxisCollimatorRotationAxis辐射系统的作用是使从加速系统产生的辐射符合放射治疗的特殊要求（均整度、辐射野面积形状等,如图）。X射线及电子射线的2.2.4辐射系统-治疗头27May.2008NEUSOFTSECRET2014-6-18aa））XX射线辐射系统射线辐射系统bb））电子射线辐射系统电子射线辐射系统AA--限束器限束器CC--准直器准直器FF--散射箔散射箔II--电离室电离室JJ--光阑光阑MM--反射镜反射镜PP--均整块均整块TT--靶靶WW--楔形过滤器楔形过滤器辐射系统结构示意图辐射系统结构示意图X射线及电子射线的辐射系统如图所示，其主要组成有：靶、均整块、散射箔、准直器、上下光阑等。2014-6-189z加速管z防护室z靶z初级准直器z公转驱动组件z束流均整过滤组件z电离室27May.2008NEUSOFTSECRETz自动楔形过滤器z模拟灯及反射镜组件z上光阑z下光阑z附件盘27May.2008NEUSOFTSECRET1、在标准试验条件下，对大于5cm×5cm的所有辐射野，均整区域内对称于射线束轴的任意两点吸收剂量之最大比值(大值比小值)不得大于103％。2、野的均整度小野不得大于106%，大野不得大于110%27May.2008NEUSOFTSECRET移动靶机构电离室初级准直器均整过滤器e2.2.4.1均整过滤器(X射线强度均整)27May.2008NEUSOFTSECRET0X射线能谱:≤打靶电子能量的连续能谱电子束昀大能量均整过滤器对Ｘ辐射的均整27May.2008NEUSOFTSECRET2.2.4.2X-Y光阑1、40cm×40cm2、无圆角3、独立光阑，过等中心10cm4、形成对称野、非对称野27May.2008N