【正文】 基于 PACS 的放射治療病例計(jì)算機(jī)生成系統(tǒng)。 2020 [10]余子豪，徐鎮(zhèn)國等主編 腫瘤放射治療學(xué) 第四版 北京：中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社， 2020 [11]胡一鳴，楊定宇主編，腫瘤放射治療技術(shù)學(xué)。 放療技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 26 參考文獻(xiàn) [1] 許昌韻主編 高等教育材料 腫瘤放射治療學(xué) 第二版 2020 [2] 胡逸民主編 腫瘤放射物理學(xué) 第四版 2020 [3] 楊偉志 史榮主編 LQ 公式的生物概念及應(yīng)用 中華放射腫瘤雜志 1995:4（ 2） ,125129 [4] 陳昆田主編 近距離放射 治療臨床應(yīng)用 廣州：華南理工大學(xué)出版社 2020 [5] CurtinSavard A J， Pordorsak E B， Verification of segmented beam delivery using a mercial electronic portal imaging device. MED Phs ， 1999,26， 737742 [6] Church D N ， Bahl A。陳正龍老師工 作十分繁忙，仍以精益求精的治學(xué)態(tài)度，不厭其煩地指導(dǎo)我的論文寫作，并提出寶貴的意見，為此耗費(fèi)許多時(shí)間和精力，在我的論文中凝聚著他的心血。 上海醫(yī)療器械高 等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 25 謝 辭 感謝 陳正龍老師，給予了我許多建議 。希望能夠在日后成為治療臨床人員的參考。目前，我國的放射治療技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外的水平和時(shí)代的需要。 因此，對于放射治療技術(shù)的應(yīng)用就要有很高的要求。放射治療技術(shù)也在不斷的發(fā)展，如立體定向放射外科，調(diào)強(qiáng)放射治療和圖像引導(dǎo)放療技術(shù)。因此，醫(yī)療手段也必須要不斷的發(fā)展。醫(yī)生要定期檢查記錄單，并根據(jù)治療情況 不斷修正。 隨著治療的一步步進(jìn)行，腫瘤的范圍在不斷縮小和變化，患者的身體健康條件也在變化，醫(yī)生和物理師應(yīng)隨之修改治療計(jì)劃，以適應(yīng)腫瘤和患者的身體條件變化等情況。除必須使用體位固定裝置和激光定位器外，有條件的可以攝照射野驗(yàn)證片。 技術(shù)員是治療計(jì)劃的最終執(zhí)行者，其職業(yè)道德和技術(shù)素質(zhì)對保證治療精度和提高療效極為重要。確保各項(xiàng)治療參數(shù)的正確輸人和準(zhǔn)確執(zhí)行。治療計(jì)劃的執(zhí)行是整個(gè)治療計(jì)劃設(shè)計(jì)與執(zhí)行過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。一旦驗(yàn)證可以執(zhí)行治療計(jì)劃，則應(yīng)在患者體表作相應(yīng)的擺位標(biāo)記 (等中心激光定位器標(biāo)志、照射野邊界等 )，填好治療單，做好擋野鉛塊和組織補(bǔ)償塊等，醫(yī)生和物理師簽字以確定最后的治療計(jì)劃。例如與治療機(jī)碰撞或患者不能保持定位時(shí)的體位，也必須返回治療計(jì)化系統(tǒng)進(jìn)行修改，以適應(yīng)治療機(jī)和患者的上海醫(yī)療器械高 等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 23 要求。核對時(shí)患者的擺位條件如頭枕、墊肩及固定體悅等應(yīng)該與定位和照射時(shí)的體位條件 完全相同。 到目前為止生物學(xué)指標(biāo)在臨床上應(yīng)用較少。物理學(xué)指標(biāo)是現(xiàn)代 TPS和醫(yī)生用于評價(jià)的主要指標(biāo)，它是目前評估計(jì)劃治療方案的最有力工具，它可明確顯示靶區(qū)和正常組織的劑量與體積的關(guān)系。物理學(xué)指標(biāo)有平面劑量分布顯示、劑量一體積直方圖和適形指數(shù)等 。 同一患者的數(shù)據(jù)可設(shè)計(jì)幾種放療計(jì)劃，常用定量指標(biāo)排出優(yōu)劣次序，通過改變照射野位里、入射角、射線能量、每個(gè)照射野的劑量權(quán)重?cái)?shù)來優(yōu)化治療計(jì)劃 .、楔形濾片及其他射線修飾濾片、光闌角等參數(shù)來優(yōu)化治療計(jì)劃。但需要指出的是，逆向方式不一定能縮短時(shí)間。如此反復(fù)，直至計(jì)劃滿意。如果物理師評價(jià)滿意，射野 參數(shù)就確定下來 。逆向方式是指物理師定義一個(gè)數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化的問題，用問題的目標(biāo)函數(shù)和 (或 )約束條件描述臨床處方劑量要求比如說，用目標(biāo)函數(shù)描述靶區(qū)的處方劑量，用約束條件描述靶區(qū)劑量均勻度要求和正常組織的耐受劑量要求 )。如果評價(jià)不滿意，則調(diào)整射野參數(shù)。正向方式是指物理師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和治療常規(guī)，手工設(shè)定射野參數(shù)，然后評價(jià)計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算得到的劑量分布。而 MLC 調(diào)強(qiáng)適形放療需要確定照射方向、射野能量和子野序列 (對靜態(tài)調(diào)強(qiáng) )或葉片的運(yùn)動(dòng)軌跡 (對動(dòng)態(tài) 調(diào)強(qiáng) )。 不同的放療技術(shù)需要確定的射野參數(shù)會(huì)有所不同。T 機(jī) ，在 PET/CT機(jī)采集 CT 圖像和 PET 圖像。同機(jī)模式 是指兩組圖像是在一個(gè)機(jī)器上采集的，兩次采集之問患者躺在治療床沒有動(dòng)。異機(jī)模式是指需匹配的兩組圖像是在不同的機(jī)器上采集的，如 CT 圖像和 MR 圖像。當(dāng)兩組圖像輸入時(shí)，只有通過圖像匹配，才能確定它們的空間位置關(guān)系，才能在同一的患者坐標(biāo)系中定義解剖結(jié)構(gòu)、建立患者的 3D 假體。當(dāng)輸入一組電子圖像時(shí)，計(jì)劃系統(tǒng)有可能自動(dòng)完成圖像登記，因?yàn)殡娮訄D像通常包括體位和層位等信息。 放療技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 22 登記圖像是建立一組圖像中層與層的空間關(guān)系過程。但是因?yàn)?CT 分辨軟組織的能力差，只能反映病變組織在形態(tài)學(xué)上的變化。放療計(jì)劃設(shè)計(jì)包括下列幾個(gè)步驟 ： 一般信息是指姓名、病例號等。 在 進(jìn)行放射治療結(jié)果分析和比對時(shí)，用一個(gè)國際性的規(guī)定來描述靶區(qū)和正常組織的受照體積與劑量是十分重要的。目前主要通過以下兩個(gè)方法來確定靶區(qū) ：通過臨床體格檢查確定靶區(qū)的方法，主要有視診和觸診，他是常用的簡單易行的 方法，用于淺表腫瘤，如皮膚癌，口腔內(nèi)惡性腫瘤的靶區(qū)定位。 以上四點(diǎn)稱為臨床劑量學(xué)四原則。 4. 保護(hù)腫瘤周圍的重要器官。常規(guī)放療中，由于技術(shù)條件有限，不可能設(shè)計(jì)一個(gè)治療方案，使得 90%的等劑量線按靶區(qū)的形狀的要求分布，只能做到使絕大部分靶區(qū)位于 90%等劑量曲線之內(nèi)。靶區(qū)是根據(jù)患者的腫瘤分布情況利用解剖截面圖來說明，而不能用劑量分布來確定。 3. 照射野設(shè) 計(jì)應(yīng)該盡量提高治療區(qū)域內(nèi)劑量，降低照射照射區(qū)域正常組織受量范圍。術(shù)后放療應(yīng)該包括手術(shù)范圍，然后嚴(yán)格按照放射腫瘤醫(yī)師給出的靶區(qū)劑量予以照射。 一 、 放射治療計(jì)劃的臨床劑量學(xué)原則 根據(jù)臨床的要求和多年的臨床劑量學(xué)實(shí)踐，一個(gè)較好的治療計(jì)劃應(yīng)該滿足 下列四項(xiàng)條件： 1. 腫瘤劑量要求準(zhǔn)確。隨著醫(yī)療設(shè)備的改善以及治療精度的提高，CT 模擬機(jī)的使用越來越多。傳統(tǒng)的二維治療計(jì)劃患者解剖資料 主要通過手工脫膜或者使用有限的幾層 CT 圖像來獲取，在劑量計(jì)算時(shí)存在很大的局限性。此階段的主要任務(wù)是： 腫瘤的位置和范圍，以及與周圍組織，重要器官間的相互關(guān)系，從而為第二階段的計(jì)劃設(shè)計(jì)提供必要的與患者有關(guān)的解剖材料。四個(gè)環(huán)節(jié)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，有一個(gè)常規(guī)放療和精確放療要求的問題，強(qiáng)者是放射治療部門的基本要求，后者是目前放射治療部門應(yīng)該努力爭取達(dá)到的。 4. 每次擺位的時(shí)候重復(fù)性不好或者治療過程中患者體位 的移動(dòng)等。 有四個(gè)方面的因素直接影響了放射治療劑量的準(zhǔn)確性： 1. 患者材料，如受照射部位的外輪廓，腫瘤的位置及其組織密度。 放療技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 20 第 4 章 放射治療技術(shù)應(yīng)用 概述 放療患者從就診，治療到治療結(jié)束，要經(jīng)過四個(gè)環(huán)節(jié)：體模階段，計(jì)劃設(shè)計(jì)，計(jì)劃確認(rèn)，計(jì)劃執(zhí)行。附件盤安裝在輻射頭下端，上面有專為安裝治療附件的接口。 治療附件是用于指示機(jī)器重要參數(shù)、進(jìn)行 X 射線異型照射和電子線照射需要的一些實(shí)用裝置 .包括機(jī)械前指針、影子盤、電子限束器、楔形板。治療頭主要是射線束的 準(zhǔn)直和控制系統(tǒng) 光距尺以可見光的形式，指示某一垂直于束流軸的平面至輻射源距離的一種光學(xué)裝置。無論哪種形式的機(jī)架，都有一個(gè)底架，它作為機(jī)架的基礎(chǔ)，水平地安裝在治療室地板之下并與地基固定。支臂式機(jī)架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：大多數(shù)電氣設(shè)備和主機(jī)都安裝在一個(gè)房間 (治療室 )內(nèi)，便于維修和調(diào)試。 到目前為止，醫(yī)用電子直線加速器的機(jī)架基本設(shè)計(jì)成兩種形式 :支臂式和滾筒式。治療床的橫向運(yùn)動(dòng)部件直接與升降機(jī)構(gòu)連接 在醫(yī)用電子直線加速器中旋轉(zhuǎn)機(jī)架是一個(gè)重要部件，它的剛度和旋轉(zhuǎn)軸承的跳動(dòng)誤差直接影響機(jī)器的主要精度指標(biāo)，它的運(yùn)行平穩(wěn)性和角度位置誤差直接影響治療的精度。橫向運(yùn)動(dòng)部件支撐著縱向運(yùn)動(dòng)部件和床體，將它們作為一個(gè)整體進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。為使金屬構(gòu)件盡量能遠(yuǎn) 離照射區(qū)，減少射線的再次反射 ， 床面框架做成“口”形狀，根據(jù)腫瘤的位置 情況 可以掉頭交換使用。 圖 醫(yī)用直線加速器結(jié)構(gòu)簡易示意圖 為了 實(shí)現(xiàn)輻射束圍繞病員做經(jīng)線整周旋轉(zhuǎn)，治療床床面都設(shè)計(jì)成懸臂結(jié)構(gòu)。但在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，有的治療床設(shè)計(jì)了手動(dòng)機(jī)構(gòu)。 治療床由床面、縱向運(yùn)動(dòng)部件、橫向運(yùn)動(dòng)部件、垂此升降部件、公轉(zhuǎn)部件組成 ,可獲得 X,Y,Z 三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)和治療床整體繞等中 心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為方便擺位，治療床的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)和放療技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 18 公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都設(shè)計(jì) 有手動(dòng)和電動(dòng)兩種方式正常工作情況下 。治療床整體繞等中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與機(jī)架旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合，使得輻射束可以從任何方向射入病灶。 七 、 機(jī)械系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)腫瘤放射治療的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括輻射頭、機(jī) 架、治療床、光距尺、治療附件。而低能駐波直線加速器的加速管較短一般可在機(jī)器中垂直放置。 六 、 射線束引出系統(tǒng) 主要有兩類，一是射線束偏轉(zhuǎn)引出，一是射線束直接引出。 ： 另外，醫(yī)用電子直線加 速器常用的微波功率源器件如磁控管和速調(diào)管，也都是運(yùn)行在超真空條件下的大功率電真空器件。真空技術(shù)在醫(yī)用電子直線加速器中的作用主要有 ： ： 無論是行波加速管，還是駐波加速管，為有效地加速電子，要建立很強(qiáng)的微波電場，一般 為每厘米幾十到幾百幾千 電子伏，所以要求加速管要維持高真空甚至超高真空的狀態(tài)。在相同狀況下，由于氟里昂的電擊穿強(qiáng)度高于干燥高純氮的電擊穿強(qiáng)度，故醫(yī)用電子直線加速器的微波傳輸系統(tǒng)大多充以氟里昂。是為了增加波導(dǎo)內(nèi)氣體分子的密度，以縮短氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均自山程 .從而提高波導(dǎo)擊穿強(qiáng)度閥值。溫控系統(tǒng)由恒溫水循環(huán)系統(tǒng)、制冷循環(huán)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成一般用高純水在機(jī)器內(nèi)循 環(huán)，內(nèi)循環(huán)的熱量在機(jī)器水箱中與外循環(huán)水交換熱址。為了把這些熱量帶走，使這些部件在工作時(shí)有一個(gè)恒定的工作溫度，這就需要有一套完整的溫控系統(tǒng)。溫度的變化將引起加速管發(fā)生膨脹或收縮，使各個(gè)尺寸發(fā)生變化，加速管尺寸的變化會(huì)導(dǎo)致行波加速管工作頻率或駐波加速管諧振頻率的變動(dòng)，影響加速管的工作。 四 、 穩(wěn)頻，溫控及充氣系統(tǒng) 為微波系統(tǒng)的附屬系統(tǒng)，有自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)、自動(dòng)溫控系統(tǒng)，及波導(dǎo)充氣系統(tǒng)組成 上海醫(yī)療器械高 等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 17 電子直線加速器微波功率源的振蕩 t 率必須與加速管的工作頻率相一致，才能保證加速器穩(wěn)定地工作，否則就會(huì)因?yàn)轭l率的偏離，造成電子能量的降低和電子能譜的增寬，從而導(dǎo)致加速器輸出劑量率的降低，甚至異致停止出束，因此電子直線加速器中都設(shè)有自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)。 電子槍是一臺醫(yī)用電子加速器的心臟部件之一，加速管的使用壽 命直 接受到電子槍壽命的制約，而電子槍壽命又主要取決于 它的陰極 。 與此同時(shí)，磁控管或速調(diào)管將高功率的微波送入加速管 。脈沖調(diào)制器從外部電源取得能量 并且 轉(zhuǎn)換為脈沖寬度為幾微秒、電壓幾十千伏的脈沖，同時(shí)加到磁控管 (或速調(diào)管 )和電 子 槍 。電子槍的電子注是由陰極發(fā)射產(chǎn)生的了，行波醫(yī)用電子力直線加速器的電子槍的陰極采用鎢或鎢合金制成，有直熱式，間接式和轟擊式三種加熱方式。主要功能是將微波源輸出的功率饋送進(jìn)加速管中 ， 用以激勵(lì)加速電子所需的電磁場 ， 并且在傳輸過程中還必須能消除或隔離加速管作為負(fù)載對微波源的影響，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行 。多應(yīng)用于中高能駐波醫(yī)用電子直線加速器。但至今 S 波段可調(diào)諧的磁控管最高的脈沖功率約 5MV，因此多應(yīng)用于行波醫(yī)用電子直線加速器和中低能醫(yī)用電子直線加速器。微波源提供加速管建立加速場所需的射頻功率，絕大多數(shù)的醫(yī)用電子直線加速器是 工作于 S 波段 .標(biāo)稱頻率為 2998MHz 或 2856MHz， 作為微波源使用的有磁控管和速調(diào)管。由于駐波在加速管內(nèi)所建立的電場強(qiáng)度提高，能達(dá)到 140 kV/cm，提高了 加速效率。 邊耦合加速管是一系列相互耦合的諧振腔鏈組成。盤荷波導(dǎo)管實(shí)際是通過膜片給波導(dǎo)管增加負(fù)載，使通過的微波速度減慢下來，是一種慢波結(jié)構(gòu)。電子在加速管內(nèi)通過微波電場加 速加速管主要有兩種基本結(jié)構(gòu)：盤荷波導(dǎo)加速管和邊耦合加速管。其主要有加速管、脈沖調(diào)制器、電子槍、微波系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、穩(wěn)頻及溫控，充氣系統(tǒng)、射線束引出系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)。還是中高能醫(yī)用電子直線加速器這里只介紹醫(yī)用電子直線加速器的一般結(jié)構(gòu)。但是另一方面，醫(yī)用直線加速器的設(shè)備復(fù)雜，涉及面廣，維修復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高。而醫(yī)用電子直線加速器無須永久放射源，設(shè)備在不加高壓時(shí)無放射線產(chǎn)生，避免維修工程師和操作技術(shù)員受到輻射。下面簡單地將醫(yī)用電子直線加速器與 60co 治療機(jī)作比較。 現(xiàn)在臨床使用的治療機(jī)主要有 60