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放疗设备学.doc

放疗设备学

誑灌甾來氺
2019-01-11 0人阅读 0 0 0 暂无简介 举报

简介:本文档为《放疗设备学doc》,可适用于医药卫生领域

放射治疗设备学(编写大纲)第一章绪论第一节放射物理学基础一、电离辐射的特性二、放射治疗的原理三、放射治疗的分类四、放射治疗对辐射性的要求第二节放射治疗设备的发展历史第三节放射治疗在肿瘤治疗中的地位第四节远距离放射治疗技术及设备第五节近距离治疗技术及设备第六节精确放疗技术及设备第二章放射治疗定位技术第一节X射线模拟定位机第二节CT模拟定位机第三节端口影像系统第三章X射线治疗机第一节X射线的产生及能谱第二节X射线质的改进滤过板的作用第三节X射线机的一般构造第四章钴治疗机第一节钴射线的特性第二节钴治疗机在肿瘤治疗中的作用第三节钴治疗机的一般构造第四节钴半影第五节钴源更换第五章医用电子加速器第一节医用直线加速器在肿瘤治疗中的作用第二节电子直线加速器的加速原理一、加速电场及电子能量的获得(一)行波加速方式(二)驻波加速方式二、行波加速器原理纵向运动及横向运动(一)行波电场的同步加速条件(二)相运动及纵向运动(三)相位会聚及聚束器的作用(四)聚束器中相位会聚过程三、电子在行波电磁场中的横向运动(一)行波电磁场对电子的横向作用力(二)外加螺旋管磁场的聚焦作用四、行波加速管结构盘荷波导管(一)相速度与盘荷波导几何尺寸的关系(二)相速度和微波频率的关系色散关系(三)加速场强和微波功率、膜片孔径的关系(四)衰减系数及分流阻抗(五)束流负载及微波功率损耗的分配(六)群速度和微波功率沿加速管填充时间五、驻波加速管原理(一)电子驻波加速原理发展概述(二)驻波加速原理六、驻波加速管结构(一)驻波加速结构性能的基本参数、单位长度的分流阻抗Z、渡越时间因子T、单位长度上有效分流阻抗ZS、无载品质因素Q(二)双周驻波加速(管)结构、单周期驻波速结构、双周期驻波速结构(三)驻波加速腔型优化、半径RR、漂移管鼻锥高度LDT、漂移管端部圆弧半径R(四)驻波加速管和馈电波导的耦合七、电子在驻波电磁场中的纵向运动及横向运动八、电子直线加速器的工作特性(一)电子直线加速器的工作特性的分类(二)电子直线加速器的输出参数、加速能量()行波加速能量()驻波加速能量、输出束流功率、输出辐射强度()输出X辐射剂量率()输出电子辐射剂量率(三)电子直线加速器的工作特性分析、负载特性()束流负载对加速能量的影响()束流负载对输出束流功率的影响()束流负载对输出X辐射强度的影响、功率特性()输出功率对加速能量的影响()输出功率对输出束流功率的影响()输出功率对输出X辐射强度的影响、频率特性()行波加速管的频率特性()驻波加速管的频率特性、工作特性的应用()输出参数的估算()对运动中出现问题的分析九、行波与驻波结构的比较(一)加速管结构与长度(二)建场时间、行波加速管、驻波加速管、微波利用效率(三)频率稳定系统、行波加速管、驻波加速管(四)偏转系统、能谱的影响、偏转系统的色差、驻波加速管对偏转系统的要求(五)微波传输系统、驻波传输系统、行波传输系统(六)电子枪(七)温控系统第二节束流传输系统一、聚焦系统(一)聚焦原理(二)聚焦线圈、聚焦线圈的结构、冷却方式(三)聚焦电源、普通单相或三相调压整流滤波型电源、单相或三相可控硅调整稳流型、线型串联或并联调整稳流型二、导向系统(一)束流导向的必要性(二)导向原理(三)导向线圈三、偏转系统(一)偏转原理(二)束流传输的光学设计方法(三)消色差偏转系统、滑雪式三磁铁消色差偏转系统、分立式三磁铁消色差偏转系统、分立式双磁铁消色差偏转系统、整体式消色差偏转系统(四)偏转电源第三节微波系统一、磁空管震荡器(一)磁控管的构造、阴极及加热灯丝、阴极及震荡系统、磁铁、能量输出装置、调频结构、冷却(二)基本工作原理、临界状态、π模震荡、同步条件、电子群聚、脉冲工作方式(三)磁控管工作特性及负载特性(四)磁控管的使用与维护(一)阴极灯丝的供电问题、磁控管寿命主要是决定于灯丝的寿命、电子回轰阴极与灯丝供电的降压曲线、旁路电容防止灯丝打火(二)防止磁控管打火(三)阴极电压、磁场和负载对磁控管工作的影响(四)保证冷却系统正确工作(五)磁控管震荡器的频率稳定(六)X射线二、速调管放大器(一)速调管放大器的结构及基本工作原理(二)速调管的性能指标输出功率Pout、、效率、工作频率f和频宽、增益、寿命(三)微波激励源(四)速调管的使用及维护、保护高压绝缘、重视冷却系统、维护真空状态三、微波传输线(一)电磁波传输特性(二)微波传输线介绍(三)同轴线传输系统(四)微波在波导管的传输(五)传输工作状态分析四、微波传输元件(一)波导元件、波导接头、弯曲波导、定向偶合器、波导分支及波导桥、波导窗、模式转换器、吸收负载、衰减器和移相器、铁氧体隔离器及环流器(二)医用电子直线加速器微波传输系统、行波电子直线加速器、驻波电子直线加速器、高能医用驻波电子直线加速器第四节稳频、温控及冲气系统(一)自动稳频系统、双腔自动稳频系统、行波控相自动稳频系统、驻波锁相自动稳频系统(二)自动控温系统、加速管对温度稳定度要求、控温系统分布、控温机组、控温系统维护(三)波导冲气系统第五节电子枪一、工作原理(一)基本结构与分类、按电子注的形状分类、按电极数分类(二)电子腔的基本参数(三)强流电子枪、球型二极电子枪、栅控电子枪二、阴极(一)热阴极原理、热阴极基本参数、热发射电流密度与温度的关系、热阴极类型、阴极的必要条件(二)阴极制备与应用、钨海棉体的制备及孔度测定、活性物质的选择、浸渍工艺(三)热子三、电子枪的应用与维护、阴极除气、激活、连接、供电第六节真空系统一、真空概述、真空技术在医用加速器中的应用、真空技术中的真空物理概念()压强()压强(真空度)的单位()真空区域的划分()道尔顿分压定律二、真空获得(一)概述、分类()压缩型真空泵()吸附型真空泵、基本参数()抽气速率(简称抽速)S()极限压强P()最大工作压强Pmax()工作范围、排气方程和抽气时间、片式机械泵()结构与工作原理()性能指标抽速和极限压强()使用中注意事项、涡轮分子泵、溅射离子泵、分子筛吸附泵三、真空测量(一)概述(二)热传导真空计(三)热阴极电离真空计(四)冷阴极电离真空计四、真空检漏(一)漏气的判断和漏率的单位(二)检漏方法(三)氦质谱检漏法、工作原理、氦质谱检漏仪、返流式氦质谱检漏仪、寄生式氦质谱检漏仪、真空故障与检漏举例第七节辐射系统一、辐射产生系统(一)电子辐射与X辐射的产生、弹性散射、能量损失(二)电子在物质中的阻止本领(三)电子的韧致辐射产额(四)电子的韧致辐射能谱和角分布(五)光中子产额(六)靶、靶的材料、靶的厚度(七)引出窗二、辐射准直系统(一)规则野准直系统、X辐射的规则野、电离辐射的规则野(二)适形野准直系统、X辐射适形野()多叶准直器的工作原理()多叶准直器的结构()多叶准直器叶片的控制()MLC控制文件的生成()MLC的验收、质量保证与质量控制()MLC的用途三、辐射分布系统(一)产生均匀分布辐射的方法、均匀分布的X辐射、均匀分布的电子辐射(二)产生楔形分布X辐射的方法、楔形辐射野的特征、楔形过滤器(三)产生调强分布的方法、调强分布的设计、产生调强分布的方法第八节剂量检测系统一、电离室(一)工作原理(二)电离室的主要性能(三)电离室的结构二、剂量检测电路(一)作用(二)被测信号的特点及对测量系统的要求(三)系统构成和工作原理三、剂量检测计数MU的校准(一)剂量检测系统中的辐射量(二)剂量学量的计量传递(三)剂量检测计数MU校准的不确定度第九节机械系统五、机架(一)机架的基本结构和作用、分类、基本组成部分及作用(二)等中心、原理、等中心点和等中心精度六、辐射头(一)作用与结构(二)束流均整过滤器组件(三)模拟灯反射组件(四)准直器(光阑)传动装置七、治疗床作用与结构八、光距尺九、治疗附件第十节高压脉冲调制器一、参数、负载与电路、高压脉冲调制器的技术参数、调制器的负载、基本线路二、开关元件(一)氢闸流管的结构(二)氢闸流管的工作原理三、传输线和脉冲形成网络四、充电电路和放电电路五、反峰电路、阻尼电路六、脉冲变压器(一)概述及结构特点(二)脉冲变压器的等效电路(三)脉冲波形及其失真分析(四)脉冲变压器铁芯材料的磁化特征七、控制与保护线路(一)控制电路(二)过流保护电路(三)反峰过压保护电路第十一节控制系统一、控制程序(一)通电前检查(二)待机状态(三)预置状态(四)展检模式(五)治疗模式(六)物理模式(七)维修模式(八)关机二、控制电路(一)电源、电源分配、低压电源、磁控管灯丝电源、电子枪灯丝电源、电磁铁、偏转磁铁、聚焦线圈和导向线圈电源、钛泵电源、电离室电源(二)同步触发脉冲(三)用户连锁电路(四)出束控制三、运动控制系统(一)电机及驱动、电气传动分类与组成、电机的转速调节、驱动系统在加速器中的应用、驱动系统电路分析、液压传动系统(二)电磁制动器四、安装连锁(一)典型连锁(二)部分连锁电路分析、真空连锁电路、水流量连锁电路、电离室电源连锁、剂量设置、附件连锁、对称性连锁、钥匙连锁、延时连锁(三)连锁的检查五、地线及干绕屏蔽六、故障诊断和维修(一)观察法(二)测量法(三)跟踪法(四)替换法(五)比较法(六)计算机智能自动检测第十二节网络系统一、计算机网络与分类(一)计算机网络与组成(二)计算机网络的分类二、局域网的相关概念(一)分类与常见结构(二)通信协议及选择三、PACS系统(一)PACS发展简述(二)传统医学图像保存和处理方式所存在的问题(三)PACS的优点及组成(四)PACS的规模特点及方案设计四、DICOM五、DICOM在放射治疗中的应用六、医用电子直线加速器维修与维护的远程连接第六章医用电子回旋加速器第一节电子回旋加速器原理第三节医用电子回旋加速器结构第四节束流的调整特性第五节电子束扫描调整分布系统第七章X(γ)射线立体定向放射治疗第一节立体定向放射治疗的历史发展第二节X(γ)射线立体定向放射治疗的实现方式第三节X(γ)射线立体定向放射治疗系统主要结构一、立体定向系统(一)基础环(二)定位摆位框架二、治疗准直器三、治疗计划系统第四节X(γ)射线立体定向放射治疗剂量学一、小野剂量测量方法二、剂量分布的计算三、微型源旋转原理第五节X(γ)射线立体定向放射治疗靶点治疗精度第六节X(γ)射线立体定向放射治疗的质量保证和质量控制第七节治疗方案优化和立体定向适形放射治疗第八章调强适形放射治疗第一节适形放射治疗的分类及历史发展一、适形放射治疗的目的与意义二、高剂量区(治疗区)剂量分布形状的控制方法(一)二维平面内靶区剂量分布的控制(二)沿靶区纵轴(人体纵轴)方向上剂量分布的控制(三)三维方向上剂量分布的控制三、适形放射治疗的历史发展第二节适形放射治疗的临床价值一、二维物理补偿器二、多叶准直器静态调强三、多叶准直器动态调强(一)动态叶片运动技术(二)动态MLC扫描技术(三)旋转调强技术第九章近距离治疗后装置第一节近距离放射治疗的发展简史第二节近距离放射治疗的常用放射源、概述、常用放射源、近距离治疗放射源的特性第三节近距离放射治疗的种类、腔内或管内照射、组织间插植、种植照射、手术中置管术后放射治疗、贴敷治疗第四节近距离放射治疗机简介第五节近距离放射治疗的物理计划系统一、近距离放射治疗的特点二、常用的剂量学系统(一)、经典妇瘤剂量学及发展(二)、传统组织间插植的剂量学系统及步进源等效模拟第六节近距离放射治疗技术一、近距离放射治疗在肿瘤治疗中的作用二、腔内或管内照射技术、简要操作步骤、参考点设置、剂量梯度变化的影响、源步进长度的影响三、组织间插植、粒子种植照射和模板技术四、手术中置管术后放射治疗五、贴敷治疗第十章组织间放射性粒子植入系统第一节概述第二节放射性粒子近距离治疗的特性第三节放射性粒子近距离治疗肿瘤的设备一、放射性粒子二、粒子治疗计划系统三、辅助设备(一)植入器、笔式植入器、转盘式植入器(二)植入针(三)固定穿刺针、颅内固定穿刺架、前列腺固定穿刺架(四)超声与探头、双面探头、术中探头、颅内超声探头(五)其他、粒子仓、消毒盒、屏蔽装置、粒子装载平台、反向镊子及尺子、防护设备()铅衣和眼镜()粒子探测器第四节放射性粒子组织间近距离治疗肿瘤术式一、经皮穿刺植入术二、术中植入术三、模板引导植入术四、各种腔镜引导下植入术五、超声引导下穿刺植入术六、CT引导下直入术第六节放射性粒子近距离治疗的物理基础一、概述二、放射性核素的衰变种类和衰变规律、α衰变、β衰变、电子俘获、衰变和内转换三、射线与物质的相互作用四、放射性核素的生产及活度的单位五、近距离治疗使用的核素及特征六、放射性粒子近距离治疗的物理计划系统第七节放射性粒子近距离治疗肿瘤的生物学基础第十一章其他放疗设备一、医用质子加速器二、医用重粒子加速器三、中子治疗加速器四、术中治疗加速器五、影像引导放射治疗加速器(图像引导系统)六、断层治疗加速器Cyberknife是由美国Stanford大学医疗中心脑外科副教授约翰·阿德尔于年研发的,是继伽玛刀之后一种最新的可以切除脑肿瘤的微创手术。Cyberknife是一种可治疗多种癌症的革新性技术,操作容易方便,医生及物理学家只需个月的时间,便能学懂怎样操作整个系统,因此比伽玛刀更实用。我国暂时没有引进该设备,只在美国及日本的所医院应用。它是一种影像引导的立体定向治疗机,可以治疗患者各个部位的病变。主要组成部分如下:①产生MVX射线的直线加速器②支撑加速器的机器人,可以将加速器旋转到任意角度进行照射,其位置精度可达mm③由几台X线照相机组成的影像装置,在治疗过程中不断获取患者图像并利用这些信息使射束始终对准靶区。赛博刀的治疗计划系统有其独到之处,它是唯一能够提供非等中心治疗计划的立体定向外科系统并且还有逆向计划功能。以Cyberknife来作放射手术的成功率可逾。手术后病人并不会发生如头痛、局部疼痛或肿胀等并发症。只有在治疗那些生长在脑髓附近的肿瘤后,病人或许由呕吐现象出现。临床应用Cyberknife系统可以用来治疗动静脉畸形瘤、肿瘤,脑部、颅底(BOS)、颈胸脊柱(CTS)、头及颈部病变,特别在脑外科及脊髓手术方面的成效甚为显著。此系统可用来治疗一些直径大至cm的肿瘤。设备操作过程)进行放射手术前,医生首先会经CT或MRI扫描出来的病灶点图像储存在一个计算机内,而追踪病人头部的移动,则利用一套整合的X线影像处理系统(ImageProcessSystem,IPS),其中包括两个矩形的X线摄像机。X线摄像机可制造一对传输图像,这些图像由一对荧光屏幕、影像增强器及CCD摄像机摄取。高速度的计算机便可依靠分析这些图像数据,来计算出病灶点的位置。)当手术进行时,X线追踪系统会不断把术中所拍摄出来的低剂量骨骼剖析图像(BonyAnatomy)与先前储存在计算机内的病灶点图像相互比较,以便决定肿瘤的正确位置,再把这些数据输送至机械臂,使其可对准病灶点。)治疗计划系统(TPS)通过所获取的脑部组织的三维图像,计算出病灶点需承受的放射剂量。放射光束从不同的方向聚焦至病灶点,使病灶点承受高剂量的放射,减少对周围的组织的放射。与伽玛刀相比其特点如下Cyberknife是利用一个能产生MVX射线、重英镑的轻型直线电子加速器(LinearElectronAccelerator),而非利用钴放射元素的重要半衰期。该系统设有一个三维机械臂,并把加速器依附在机械臂上。通过计算机(UNIX工作台)运算,采用图像引导技术获取的低剂量三维放射图像,由CT扫描来追踪肿瘤位置,然后再以正确剂量的放射线来切除肿瘤。此技术的准确率非常高,误差可小于毫米。这种技术称为CMSR(ComputerMedicatedStereotacticRadiosurgery)。完全没有使用框架和头盔,对病人进行了非常高水平的创伤治疗,解除了病人的忧虑,使治疗手术更有效地进行。断层治疗机(TomoTherapyHIART)是完全一体化的放射治疗系统,可以实施传统的放疗也可以进行调强放疗。它的外表与CT扫描机相似。在其环形机架内同时装有CT扫描仪和直线加速器,加速器发出的射线为MV光子束。它的MLC叶片在等中心投影的宽度为mm。断层治疗机有独特的验证登记计算机断层(VRCT),可以在治疗前的瞬间提取图像,其图像能够清晰地显现从肺到骨的解剖结构,由于采用了虚拟消除伪影技术,所以它的图像甚至好于一般的诊断CT。在使用断层治疗机治疗时,患者躺在治疗床上,治疗床连续移动的同时环形机架旋转,当机架旋转时机架中的直线加速器发射出扇形光子束,射束成螺旋状围绕患者,可以治疗大体积肿瘤以及同时治疗多个部位,其照射野最大可达cm×cm。它是当前市场上最多才多艺的治疗机。七、质子、中子立体定向放射治疗系统第十二章放疗设备的性能试验、安全与防护第十三章辐射防护及治疗室规划设计第一节辐射防护的基础知识一、辐射防护中使用的量和单位二、辐射的生物效应三、辐射防护体系第二节医用钴治疗室的辐射屏蔽设计一、屏蔽设计原则及设计参数的选择二、有用线束的辐射屏蔽三、泄漏辐射的屏蔽第三节医用电子直线加速器治疗室的辐射屏蔽设计第四节医用电子直线加速器的潜在照射及辐射安全第五节医用电子直线加速器的非辐射危害和防护第六节钴治疗室和医用电子直线加速器治疗室的验收和检测注:各章所涉及物理学基础和生物学基础可合并编写

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