医用直线加速器概况与进展

# 30# 医疗设备信息 20卷 4期 ¹2005. 4 医用直线加速器概况与进展 郑富强,王 捷 (华中科技大学同济医学院附属协和医院,湖北 武汉 430022) [摘 要] 本文介绍了医用直线加速器的基本结构、分类及一般配置要求, 提出了选购建议并对医用直线加速器新技术发展作 了简要概述。 [关键词]医用直线加速器;配置;多叶准直器;立体定向放射治疗 [中图分类号] TL 53 [文献标识码] A [文章编号] 1007- 7510( 2005)04- 0030- 02 Summar y of medical l inear a cceler a tor and its pr ogr ess ZHENG Fu- qiang,WANG Jie ( U nion H ospit al af filia ted t o T ongji Medica l College of H uazh on g U n iversity of Science an d Techn ology, Wuhan H ube i 430022, China) Abst ract: T he paper introduces t he b asic struct ure, classificat ion and gen eral configurat ion of medical linear accele ra tor , summar izes t he t ech nical deve lopment an d makes suggest ions of procurement. Key word s: lincar accclcrat or; conf igura tion;MLC; st e reot ac tic radiot hcrapy [收稿日期] 2004- 08- 18 医用直线加速器 (L in ear Accelera tor )是一种把高能物理 运用到医疗技术上的高新科技产品, 是继同位素放射疗法后又 一种治疗肿瘤的新方法。与钴 60治疗机相比,医用直线加速器 剂量率高, 束流稳定, 剂量计算准确, 治疗时间短, 对周围环境 污染小, 在使用上更加安全, 而且对深部肿瘤的疗效更为理 想。因此, 医用直线加速器在放射治疗中迅速成为应用最广泛 的设备之一,当前热门的 X刀立体定位治疗系统也是以加速器 为基础的。 1 医用直线加速器基本结构 医用直线加速器是采用微波电磁场使电子加速沿直线轨 迹运动而产生高能电子线和光子线的一种治疗装置。所谓直 线, 是指电子被加速的径迹呈直线状态 (区别于回旋加速器)。 直线加速器的基本结构包括: 加速管 (盘荷波导加速管或边耦 合加速管)、电子枪、微波功率源(磁控管 Magnetron或速调管 K lyst ron)、微波传输系统 (包括隔离器、波导窗、波导、取样波 导、输入输出耦合器、三端四端环流器、终端吸收负载、自动稳 频等)、束流系统(包括聚焦线圈、对中线圈、偏转线圈等)、真空 系统、水冷却系统、电源及控制系统 (包括直流电源、射频发生 器、脉冲调制器和枪发射延时电路等)、剂量监测系统、照射机 头(包括主准直器 Pr imary Collimat or、散射箔 Scat te r in g、均 整器 Fla tness Filt er、电离室 Ion izat ion Ch amber、射野大小 指示器和源皮距光学指示器、楔形板、补偿板、剂量调强板、多 叶准直器、立体放射手术附件等)和治疗床等。 2 医用直线加速器的分类 按所采用电磁场的形式, 一般将直线加速器分为行波形和 驻波型, 两者的区别在于加速管的构造不同。行波型采用单向 微波传输, 电子枪大多采用直热式钨材料灯丝阴极, 加速管采 用铜材料制成。驻波型的电子枪大多与加速管成为一体, 采用 渗入氧化烧结的钨间热式阴极 , 因此发射能力高, 寿命也较 长。与行波型相比,驻波型的电场强度较高, 能在更短的距离内 使电子达到预定能量,可省去复杂的聚焦和偏转系统。 医用直线加速器有单光子和双光子 (现在已有三光子) 等 机型, 在临床应用上主要是两种机型: 低能单光子 ( 4M eV~ 6MeV )直线加速器和 (中)高能(单)双光子(带电子束)直线加 速器。适合于放射治疗的能量范围为 4MeV~ 25MeV,低于或 高于此范围的射线不适合放射治疗。 3 医用直线加速器的配置 医用直线加速器的一般配置应包括 主机、激光定位灯、 病人治疗床、手持式控制盒、水冷机、交流电源稳压器、电视监 视、对讲系统、电子线限光筒 (Ap plica tor )、楔形过滤板 ( Wedge Filte r)、电子线铅挡模具、X线铅挡托盘、控制台、室 内数据监视器、治疗计划系统 ( T PS)、网络系统、操作手册、维 修备件包及维修工具、维修手册及电路图、电子拷贝等。多叶准 直器系统 (MLC) 和实时影像验证系统 (E PID) 可根据实际需 要决定是否配置。 治疗床的运动除由调速电机控制外 , 应能用手动方式控 制; 电子线限光筒要有安全机械连锁防撞装置, 当使用限光筒 时, 加速器内的上下两对准直器应能自动移动到适当的位置, 保证最大限度地限制无用射线的辐射; 楔形过滤板应能够 综 合 # 31 # 医疗设备信息 20卷 4期 ¹ 2005. 4 0o~ 60o连续楔形角; 治疗计划系统的硬件应包括 CPU、显示 器、磁带机、数字化仪、彩色打印机、绘图仪、调制解调器、D I2 COM 3. 0接口、远程操作及诊断功能; 实时影像验证系统应包 括数字化图像采集系统、数字化成像系统、工作站及图像处理 软件、网络接口、遥控器、可伸缩支架以及具有防撞连锁功能 等。 医用直线加速器的主要能量指为: ¹光子束能量, 单位是 MV, 各厂家的能量分档上有所不同 , 一般为: 单光子机为 6MV , 双光子机为 6MV、15MV, 三光子机为 6MV、15MV、 25MV; º电子束能量, 单位是MeV, 各厂家能量划档有所区 别, 一般分档为 5MeV、7MeV、8MeV、10MeV、12MeV、 14MeV ;中高能机为 4MeV、6MeV、9MeV、12MeV、15MeV、 18MeV、21MeV 等; »剂量率, 单位是 cGy/min。 4 医用直线加速器的选购建议 加速器及配套设备选购一定要适合本单位的工作特点, 避 免盲目求新求精。为拓展治疗范围, 在一定的能量范围内, 最好 是选择两种光子能量; 对高能加速器的选择, 还应带有数档的 电子线, 以用于 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 浅肿瘤或与光子线混合治疗。但如果不是医 疗和科研上的特殊需要, 高能端不宜选择过高, 因为随着能量 的增加, 所产生的中子会迅速上升 ( 10MV 以上高能加速器产 生的 X射线伴随有光中子) , 将大大增高对中子的防护成本, 在临床治疗上也不会带来更大的好处。 选购治疗机的台数, 可按就诊的患者总数进行确定, 一般 每台机器对应的日机器门诊治疗量为 30~ 40例患者。若只准 备单配一台加速器, 则需选择带有一档或两档能量的 X射线, 再加上 4MeV- 16MeV / 18MeV / 21MeV 的电子束。如准备 配两台或两台以上的加速器, 则在选择时应注意使机器的能量 种类、能量范围有适当的交叉, 保持一定程度上的兼容, 以备在 一台机器出现故障时, 另外的机器能够及时替代。另外, 如已配 有高精度的医用直线加速器, 则只需在加速器上增加专门用于 X- 刀治疗的附件 (附加线束准直聚焦装置, 也称治疗准直器) 和相应的计划设计软件 , 便可直接开展立体定向放射手术 ( St ereot act ic Radiosurgery, SRS)。 医用直线加速器要实现高水平的治疗需要很多附件, 如: 用于 X刀的立体定向治疗的定位框架; 用于适形调强治疗的 多叶准直器(Mult i L eaf Collimat or, MLC);用于质量验证的 实时成像系统 ( Electronic Por ta l Image Device, EPID) ; 用 于治疗计划制定的三维治疗计划系统 ( T reatment P lan nin g Syst em, T PS) 及 CT 模拟定位系统等。这些附件是一个高水 平的肿瘤放疗中心必须具备的。但要使这些高水平的设备充分 发挥作用, 必须具有一批高素质的医师、物理师、维修工程师及 操作技师队伍。若暂时不具备这些条件, 则应根据本单位的实 际情况,选择一些适合其发展水平的适当附件,避免浪费。 5 医用直线加速器技术的新发展 5. 1 双光子和三光子技术 目前进口型大多具有双光子或三光子功能, 其原理是利用 加速管上的微波能量开关技术, 使一台加速器可产生高、低能 两种 X射线或高、中、低三种 X射线, 能够兼顾对表浅和深部 肿瘤的治疗, 使一台机器实际起到了数台机器的功效。现代高 能医用直线加速器还可提供 X射线与电子束两种射线,且对电 子束能量的选择非常方便。 5. 2 多叶准直器技术 利用多对独立控制的光栅叶片, 在计算机控制下形成不规 则的与瘤体形状逼近的原体照射野技术称为多叶准直器技 术。多叶准直器技术可根据瘤体的形状和大小, 使照射野与瘤 体形状接近理想符合, 更有效地保护了重要脏器和正常组织。 多叶准直器的应用极大地方便了调强适形照射技术的开展, 临 床使用率非常高,是加速器首选配套设备之一。 5. 3 三维调强适形放疗 ( 3D In tensit y Modula tion Radia2 t ion T h erapy, 3DIMRT ) 在常规治疗中, 机器输出的射线是均匀的, 但肿瘤形态是 不规则的, 因此在照射肿瘤的同时, 对肿瘤周围的正常组织也 有放射损伤。调强就是让机器能够输出不均匀的射线, 使剂量 分布与肿瘤形状保持一致。实现这个过程的装置, 称为调强器 ( Int ensit y Modulat ion Compensat or)。目前采用的调强器有 二维物理补偿器 (包括一维、二维楔形板)、多叶准直器 ( MLC)、电磁扫描等。MLC 调强是目前比较普遍的方式, 有 MLC静态调强、MLC动态调强、MLC 动态旋转调强、MLC 扇形束调强和MLC扫描调强等。 把多叶准直器和与多叶准直器配套的调强治疗计划系统 共同使用时, 即可利用叶片在照射区内运动中的不同位置和不 同停留时间来实现束流调强。这项技术称为 /三维调强适形放 疗0技术, 其最大优点是将放射线的剂量集中到病变范围, 使肿 瘤能够获得比常规放疗高得多的剂量, 周围正常组织也因照射 剂量显著减少而得到保护。调强适形放射治疗技术将是 21世 纪肿瘤放射治疗的主流技术。 5. 4 动态楔形板技术 常规楔形过滤板由 15o、30o、45o、60o四块板构成。为免去手 工换板的繁琐和减少技师的感生放射受量, 一些公司开发了动 态楔形板技术, 利用单一的 60o楔形板在微机的控制下, 自动 组合成 0o~ 60o之间任意楔形角的剂量分布。 5. 5 X- 刀系统 利用直线加速器、特殊准直器、精密定位系统和三维治疗 计划系统, 完成立体定向放射治疗, 即俗称的 X- 刀, 是当前国 内外放疗技术的发展热门。 X- 刀系统运用立体定向技术, 采用可重复定位的头架或 体架, 对人体肿瘤实施多次分割放射治疗, 以取得与手术切除 病灶类似的治疗效果, 并可避免功能结构损伤。这种方法既可 (下转第 43页) 综 合 # 43 # 医疗设备信息 20卷 4期 ¹ 2005. 4 科学管理 用于治疗头部肿瘤亦可治疗体部肿瘤。配作 X- 刀系统用的加 速器在电参数、剂量参数的稳定性、重复性及机械精度 (尤其是 等中心精度)上比普通放疗用加速器有更高的要求。 5. 6 实时成像系统( EPID) 实时成像系统为验证、改进治疗技术, 纠正放射治疗中的 摆位误差提供了一个量化的工具, 是放疗质量控制 (QC) 的有 力工具, 但目前获得的图像质量还不够理想 (特别是高能射 线)。 5. 7 智能化微机控制系统 多数进口高能医用加速器的控制台都已采用智能化微机 控制系统, 借助丰富的软件, 将机器参数和状态的模拟量变换 成数字量, 用人机对话的方式显示机器状态和对机器进行调 整, 实现了智能化校验、核对、调控制和放射治疗照射; 还可完 成加速器的状态自检、治疗参数校验、自动摆位、多段弧形照 射、原体照射、剂量管理、病历存取、机电参数偏差显示、遥控连 机调修等多项功能。 [参考文献] [ 1] 冯宁远, 谢虎臣,等 . 实用放射治疗物理学[ M]. 北京:北京医科大学中国 医科大学联合出版社, 1998. [ 2] 胡逸民,杨定宇 . 肿瘤放射治疗技术[ M]. 北京:北京医科大学中国医科大 学联合出版社, 1999. m (上接第 31页) 第一, 注意系统化的规划和专业化管理的结合。医院设备 管理内容多,范围宽,所以进行设备立项规划特别重要。设备的 配置, 全院各个部门都会根据自己的发展需要, 从自己的角度 考虑设备的引进需求, 而设备管理应该从全局出发, 综合考虑 医院的经济实力及学科发展的侧重点, 主次分明, 分清急缓, 择 优支持, 做到突出重点, 全面安排, 合理利用资源配置, 做好人、 财、物和技术的最大限度的利用。并且为申请部门做好解释工 作,争取各部门的理解与支持, 为医院的快速发展共同努力。 这要求在年底 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 和计划上做好资金预算工作, 为新年度 的设备购置的做好计划和准备。制定计划时, 应该注意到工作 需要的轻重缓急, 经费的多少, 技术水平和现有的技术人才已 经设备到位后的安装条件和技术要求, 已经投入和产出的比 例, 只有综合各种因素才会做好医院决策的建议。制定资金预 算时要考虑全寿命费用 (是指设备在生命周期内的设备采购费 和设备维修管理费(使用、维护和后勤保障费)的总和)。这样才 能更专业的进行专业化的科学管理。 第二, 注意实行动态管理和环节质量。医院的发展是随着 学科发展的速度不断调整, 设备管理也应该随之而动, 所以对 学科发展中所需要的设备根据医院的部署应该及时调整, 例如 某科室成为今年医院发展的重点, 人员设备和资金也应该相应 倾斜, 所以在设备管理上应该注意实行动态管理, 应该添置的 设备经过论证后及时配备, 不能影响科室发展。设备管理也是 一个全过程管理, 从论证到购置、使用、维护维修、报废, 每一个 环节如果出现不应有的差错都会影响设备管理的效能。因此设 备管理作为一个整体应该从各个方位上制定有效措施, 专人负 责, 集体决策, 才会在各个环节上取得最佳效益, 从而达到最优 化管理。 第三,注意程序性、阶段性和连续性 设备系统论证的程序性, 即设备配置前的目标定位, 市场 调查, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 比较, 提出满意方案, 方案的讨论、可性分析, 方案的 选择。这所有的步骤都是必需的, 而且是有程序的, 只有严格程 序进行论证, 才会保证整个系统论证的准确性和满意性, 也会 为以后的设备引进作为评价标准。 配置前的论证是一种选择性论证, 根据所掌握的市场信息 和设备的技术发展情况, 进行综合论证。而运行中的论证是一 种验证性论证, 根据合同规定及引进设备时的资料介绍, 从设 备的安装调试, 到设备的具体使用, 及其故障率的高低和售后 服务的情况进行论证。 而配置后的论证是一种评价性论证, 对设备管理的技术人 员所检测的和平日工作的运行使用记录情况作为评价的依据, 来评价配置设备的技术性能和使用性能, 以及由此而带来的社 会效益和经济效益, 从而来评判设备配置的合理性及正确性, 为其他设备的配置留下论证的依据。这一论证在新的时期有赋 予了新的使命, 作为设备管理是医院管理的分支, 常常把这一 论证作为考核职能部门和业务科室的管理工作的一条重要指 标, 科室使用设备的情况是否与其申请该设备配置时的论证相 符, 运行中是否是按照操作规程等等, 都是对设备的使用科室 和设备管理部门的一种考核, 这一考核作为新的医院管理模式 中, 特别是薪酬制改革的一项考核指标有着非常重要的意义。 因此做好设备的论证和使用, 既是设备管理部门的任务, 也是 临床使用部门的重要工作, 二者协调为之, 才可能取得最佳状 态。 通过上述的探讨, 笔者认为通过一种新的管理模式下的设 备管理将会为医院的设备配置到使用及最终的报废这一全过 程的管理, 融入到医院整体功能的系统化和专业化管理中, 将 会为医院的快速发展提供硬件系统的支持, 为新时期医院体制 改革提供更好的硬件平台, 为医护质量这一软件水平的提高及 效能的发挥提供更好的平台。 [参考文献] [ 1] 郝和平 . 我国的医疗器械监督管理如何面对入世[ J] . 医疗设备信息 . 2004, (1): 1- 4. [ 2] 于春华, 等 . 医疗设备信息的科学化、标准化、规范化管理 [ J] . 医疗设备信 息, 2004, ( 4) : 54- 53. m