医用加速器

粒子加速器装置

医用加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置。带电粒子加速器是用人工方法借助不同形态的电场，将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量的电磁装置，常称“粒子加速器”，简称为“加速器”。要使带电粒子获得能量，就必须有加速电场。依据加速粒子种类的不同，加速电场形态的不同，粒子加速过程所遵循的轨道不同被分为各种类型加速器。国际上，在放射治疗中使用最多的是电子直线加速器。

基本介绍

电子直线加速器是利用具有一定能量的高能电子（速度达到亚光速）与大功率微波的微波电场相互作用，从而获得更高的能量。这时电子的速度增加不大，主要是质量不断变大。（爱因斯坦相对论）。电子直接引出，可作电子线治疗。电子打击重金属靶，产生韧致辐射，发射X射线，作X线治疗。（原理与X光机相似，加速器使用透射靶。）

一个最简单的电子直线加速器至少要包括，一个加速场所（加速管），一个大功率微波源和波导系统，控制系统，射线均整和防护系统。当然市场上作为商品的设备要远比这些复杂，但这些基本部件都是必不可少的。

医用直线加速器按照微波传输的特点分为行波和驻波两类，其基本结构和系统，它包括电子枪、微波功率源（磁控管或者速调管）、波导管〔隔离器、RF（射频微波源）监测器、移相器、RF吸收负载、RF窗等〕、DC直流电源（射频发生器、脉冲调制器、电子枪发射延时电路等）、真空系统〔真空泵（钛泵）〕、伺服系统（聚焦线圈、对中线圈）、偏转系统（偏转室、偏转磁铁）、剂量监测系统、均整系统、射野形成系统等，分别安装于治疗头、固定机架、旋转机架、治疗床、控制台等处。

基本分类

医用加速器按照能量区分可以分为低能机、中能机和高能机。

不同能量的机器的X线能量差别不大一般为4/6/8MeV，有的到10MeV。

按照X能量的档位加速器分为单光子、双光子和多光子。

低中高能机的区分主要在于给出的电子线的能量。

和高能物理用电子直线加速器相比，1—50MeV属于低能范围，但对临床使用，能量为50MeV的医用电子直线加速器属于高能范围。

低能医用电子直线加速器

(1)只提供一挡X-辐射，用于治疗深部肿瘤，x-辐射能量4—6MV，采用驻波方式时加速管总长只有30cm左右，无需偏转系统，同时还可省去聚焦系统及束流导向系统，加速管可直立于辐射头上方，称为直束式。直束式的一个优点是靶点对称。

(2)加速管输出剂量率经过在大面积范围均整后一般为2-3Gy/min·m，设计良好时可达4-5Gy/min·m，一次治疗时间仅约需1min。由于只有一挡X-辐射，整机结构简单，操作简便。

低能医用电子直线加速器是一种经济实用的放射治疗装置，可以满足约85%需进行放射治疗的肿瘤患者的需要，而需要进行放射治疗的肿瘤患者又占全部肿瘤患者的70%左右。

中能医用电子直线加速器

(1)除提供两档X-辐射(6-8MV)供治疗深部肿瘤外，还提供4-5挡不同能量的电子辐射(5-15MeV)供治疗表浅肿瘤使用，扩大了应用范围。

(2)加速管较长，需要水平放置于机架的支臂上方，束流需经偏转系统后打靶产生X辐射或直接将电子束从引出窗引出使用。大都采用消色差偏转系统，使偏转后的靶点保持对称，偏转系统比较复杂。

(3)辐射头内除一挡用于均整X-辐射的均整过滤器外，还采用多挡使电子辐射分布均匀的散射过滤器。为了调节电子辐射野，在电子辐射治疗时需附加不同尺寸和不同形状的限束器。

中能医用电子直线加速器除能治疗深部肿瘤外，还可以治疗大部分表浅肿瘤，表浅治疗深度可在2—5cm范围内，由于中能治疗范围较低能扩大，是大中型肿瘤医院需要的主要放射治疗装置。

高能医用电子直线加速器

(1)提供两档X-辐射，商业上称为双光子方式，个别产品甚至可以提供三挡X-辐射，称为三光子方式，多档设置目的是实现X-辐射深度剂量特性的调节，因为采用高低两挡能量X-辐射组合照射，相当于调节能量。(图1-20)

(2)可提供更高能量的电子辐射，一般电子辐射分5-9挡，最高能量可达20-25MeV，扩大了对表浅肿瘤的治疗深度范围(2-7cm)。

医疗用途

医用加速器用于放疗的适应症

1、当其用于常规放疗时其适应症为：

医用加速器适应症广泛，可用于头颈、胸腔、腹腔、盆腔、四肢等部位的原发或继发肿瘤，以及手术后残留的术后或手术前的术前治疗等。

单纯根治的肿瘤：鼻咽癌、早期喉癌、早期口腔癌、副鼻窦癌、早期恶性淋巴瘤、髓母细胞瘤、基底细胞癌、肺癌、精原细胞瘤、食道癌等。

与化疗合并治疗肿瘤：小细胞肺癌、中晚期恶性淋巴瘤等。

与手术综合治疗：上颌窦、耳鼻喉癌、胶质神经细胞瘤、肺癌、胸腺瘤、胃肠道癌、软组织肉瘤等。有计划性的术前放疗、术中放疗、术后放疗。

姑息性放疗：骨转移灶的止痛放疗、脑转移放疗、晚期肿瘤的姑息减症治疗。

2、当其用于三维适形放疗（3D-CRT）及调强放疗（IMRT）时其适应症为：

颅内肿瘤：特别是位于重要解剖结构，形态不规则不适合外科手术或手术难切除的肿瘤；

头颈部肿瘤：包括术后、常规放疗后残留或复发的肿瘤，如鼻咽癌、颅底肿瘤；

脊柱（髓）肿瘤；

胸部肿瘤：如纵隔肿瘤、肺癌、胸壁肿瘤；

消化、泌尿、生殖系统肿瘤：如肝癌、胰腺癌、前列腺癌；

全身各部位转移癌

其他相关

BJ－6B医用电子加速器是医用驻波型电子直线加速器，专门用于治疗人体内深部恶性肿瘤的大型放疗设备，是集机，电，光一体化的高科技产品，项目研究的主要内容是：

1．高效率全密封边耦合驻波加速管及栅控电子枪的研制．在有效加速长度仅27．2厘米的加速管中，将电子能量加速到6MeV的能量，标志着我国及波加速管的设计，制造上了一个新的台阶，达到了国际先进水平，低反轰加速管与高梯度栅控电子枪全密封焊接并正常投入了使用，确保了整机剂量输出特性指标．2．安全，可靠的整机计算机控制系统的研制．符合IEC标准，可实现临床治疗特殊功能要求（如0－60度自动楔形治疗，1－4CGY/Deg弧形治疗等），并具有友好的人机界面的整机计算机控制系统的研制，在国内是首次进行，并取得了成功．

3．标准源轴距，大辐射野的等中心机械系统的研制．源轴距（SAD）100CM，辐射野40X40CM是国际通用产品参数唯有实现这一标准，才能与国外产品进行比较．

4．符合现代工业设计要求的整机外观造型设计和制造．采用三维立体造型计算机辅助设计解决了大型医疗设备的外观造型困难的难题；研制中采用玻璃钢模具成型工艺，使国产医用加速器的外观造型上了一个新台阶．

5．特殊临床功能，在国内首次实现：0－60度自动楔形治疗功能；1－4CGY/Deg弧形治疗功能；大，小野治疗功能（可提高整机效率20%以上）．主要特点是：整机设计符合IEC标准，达到国际通用产品水准；结构紧凑，操作，维护方便，符合中国国情，临床适应症达60%以上；整机设计起点高，高新技术含量高，功能多，智能化程度高．应用推广情况：自93年11月鉴定后，已投产20余台套，共计销售收入3500万元左右．目前年投产台数已达到12台套以上．预计2000年前可达到20台套以上的生产规模，并且可形成年出口量3－5台．与之相应的为国家节约了大量外汇，国外同类型产品的价格为50万美金/台．

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