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医用电子加速器介绍PPT课件

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医用电子直线加速器介绍

医用电子直线加速器介绍

四、医用电子直线加速器的原理
5.辐射系统
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）。 其主要组成有：靶、均整块、散射箔、准直器、上下光阑等。 靶——加速电子打靶后产生X射线。 均整块——使辐射野内的X射线剂量分布均匀。 散射靶——使从加速系统来的集束的电子射线在一定辐射野内均匀散 开。 准直器——初步限制辐射的范围。 上下光阑——调节辐射野的形状、面积。 限束器——限定电子射线辐射野的范围以及改善电子射线的均整度。 楔形过滤器——在X射线辐射野内产生非对称的楔形剂量分布。
五、医用电子直线加速器的发展及前沿动态
调强放射治疗IMRT（Intensity Modulation Radiotherapy）
要求各个辐射束截面形状变化、强度分布也变化的照射方法称为调强 放射治疗或调强适形放射治疗，需要用带断层扫描的模拟机定位或CT 定位（CT Simulation ）来进行立体分析。
四、医用电子直线加速器的原理
4.3微波功率源
四、医用电子直线加速器的原理
4.4脉冲调制器
在使用微波电场加速电子的加速器中，为了得到尽可能高的加速电场 ，瞬时微波功率很大，达到MW量级，因此微波源都是脉冲工作的。 脉冲调制器是向这种微波源提供脉冲功率的电源。 工作原理是利用储能放电的原理形成高压脉冲，经脉冲变压器将该电 压进一步放大后供微波功率源使用。
放射治疗中最常用的是钴－60机和医用电子直线 加速器。都是利用MV级的X射线、电子线，对肿
瘤进行放射治疗。 目前的发展趋势是医用电子加速器将代替钴－60 机作为放疗肿瘤病人的主要设备。
三、医用电子直线加速器的分类
医用电子直线加速器按其能量范围分为低、中、高三类。

医用直线加速器的性能与特点ppt课件

医用直线加速器的性能与特点ppt课件

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21
目前市场上常用的医用电子 直线加速器按能量分为三型：
低能医用直线加速器：只提
供一档X射线能量，大部分为
6MV。国产加速器多为此型
经济实用，可满足80%～85%
肿瘤患者需要
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中能医用电子直线加速器：
提供一档或二档X射线（6～ 10MV），并提供4～5档不同 能量的电子线（5～15MeV）
中能加速器除能治疗深部
肿瘤外，还可以治疗大部分表 浅肿瘤。
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高能医用电子直线加速器：提
供二档X射线，商业上称为双光子 方式，有些公司产品如:瑞典医科 达生产的加速器可以提供三档X射 线，称为三光子方式，多档设置的 目的是适应不同体厚病人不同肿瘤 深度治疗的需要。可提供更高能量 的电子线（5～22MeV），分为5～9 档，扩大了对表浅肿瘤的治疗深度 范围
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随着科学的不断发展和进
步，近代医用直线加速器还可
以提供更多的功能选择，如： 全自动多叶准直器系统MLC 适时影像系统（EPID） X刀治疗系统是利用加速器产
生的X射线束达到治疗的目的
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全自动多叶光栅（MLC）
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26
EPID
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验证片
疗计划系统等设备。
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≪放射诊疗管理规定≫
放射治疗场所应当按照下列要求配备并使 用安全防护装置、辐射检测仪器和个人防护用 品：
✓ 多重安全联锁系统 ✓ 剂量监测系统 ✓ 影像监控 ✓ 对讲装置 ✓ 固定式剂量监测报警装置 ✓ 配备放疗剂量仪 ✓ 剂量扫描装置

医用直线加速器原理【放射治疗科】 ppt课件

医用直线加速器原理【放射治疗科】 ppt课件
We eEz L 设行波电场的强度为EZ ， 处于波峰上
的电子，经 L 距离后，获得的能量为
医学物理
行波加速管结构
•前端束流孔径由大变小，盘片间距由小变大－聚束段 •后面的束流孔径、盘片间距保持不变－光速段
医学物理
微波电场加速电子
+
++
谐振腔 TM010模
医学物理
•微波频率为3GHz，即电场在 1s内，方向变化30亿次
T 0.5C
医学物理
• 日本三菱公司ML-4M医用驻波电子直线加速器的频率特性曲线
束流偏转系统
医学物理
束流传输系统
• 束流传输系统的主要组成:[电子枪] ，聚焦线圈，导向线圈， 偏转系统（90°偏转，270°偏转）， [靶（电子窗）]
医学物理
导向线圈的位置及结构
医学物理
• 90º偏转
偏转方案
• 其它
– 返波管 – 行波管 – 回旋管
医学物理
微波产生
医学物理
磁控管的基本构造及工作原理
医学物理
多腔磁控管的基本构造
医学物理
•能量输出装置
医学物理
磁钢
医学物理
•调频机构 •冷却
医学物理
多腔磁控管的基本工作原理
几个重要概念：
•临界状态 •π型振荡 •同步条件
r m0v eH
2n (n 0,1,2,......) N
医学物理
相位移动
由于粒子质量相对论增长，导致粒子的回旋周 期增大，从而粒子所在的加速相位移动。
Tc=Trf Tc>Trf Tc<Trf
V(f )=Vacos(f )
V(f )=Vacos(f )
医学物理

医用电子直线加速器原理优秀课件

医用电子直线加速器原理优秀课件

驻波加速原理
❖ 利用电磁波的轴向电场分量不断的推动电子加速 ❖ 轴向电场的大小和方向是随时间交变的 ❖ 振荡的包络线是不变的 ❖ 只要电子的飞行（渡越）时间正好等于微波振荡的半周期，就能
满足持续加速
生命至尊责任至上
驻波加速原理（1）
生命至尊责任至上
驻波加速原理（2）
生命至尊责任至上
驻波加速原理（3）
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器功能
❖ 产生射线 ❖ 使射线适合放疗
生命至尊责任至上
产生射线
生命至尊责任至上
适合放疗
生命至尊责任至上
XHA600医用电子直线加速器
生命至尊责任至上
主机结构
❖ 固定机架 ❖ 旋转机架 ❖ 治疗头 ❖ 底座
❖ 治疗床
治疗头
治疗床
旋转机架
固定 机架
底座
生命至尊责任至上
波导窗
软波导
环流器
加速管
吸收负载
定向耦合器
圆方转换 磁钢
E2V 磁控管
生命至尊责任至上
环流器
生命至尊责任至上
四端环流器
3口
1口
2口 4口
生命至尊责任至上
微波系统的组成
生命至尊责任至上
前向波
2
4
1 3
E2V
生命至尊责任至上
反射波
E2V
生命至尊责任至上
三端环流器------前向波
E2V
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器原理优秀课件
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器整机结构
生命至尊责任至上
医用加速器分类
❖ 按加速对象分 ❖ 医用电子加速器
❖ 医用电子直线加速器 ❖ 医用电子回旋加速器 ❖ 医用电子感应加速器

医用电子加速器的基本原理PPT

医用电子加速器的基本原理PPT

P0=1.22MW,I=140mA,α=0.0025/cm
We=6.8MeV
驻波加速器原理
E
Z
驻波加速器原理
1. 微波利用率提高 2. 类型（边耦合、轴耦合） 3. 工作于1/2π模（图1、图2） 4. 谐振回路与外回路耦合度：βc 5. Q值：高Q值，窄带工作 6. 建场时间：常
驻波加速器原理
微波传输线、器件
波导传输特性 空心金属管-减少了辐射损耗、热损耗、高频介质损耗 不能传输TEM波-只能传输TE、TM 矩形波导中一般传输TE10 圆形波导中一般传输TM01 圆方转换波导中一般传输TE11
微波传输线、器件
微波传输线、器件
传输线的状态参量： 电压反射系数Γ=(R-r)/(R+r) 电压驻波比（VSWR）ρ＝R/r=(1+|Γ|)/(1-|Γ|) 功率反射系数ΓP
脉冲调制器
脉冲调制器
保护 充电过载-主闸流管连通、重复频率过高 反峰过载-磁控管打火、微波系统打火、加速管 打火、元件故障 联锁
脉冲调制器
定型调制器要点
1. 2. 3. 4. 结构形式 供电系统方案 高压直流电源方式 重要元器件的选择
5. 其它形式的调制器
Байду номын сангаас
L L L L L
C
C
C
C
C
特性阻抗
L C
脉冲调制器
充电回路
脉冲调制器
充电回路
脉冲调制器
放电回路
脉冲调制器
放电回路 脉冲变压器等效阻抗RH’（磁控管） 匹配时RH’=ρ输出功率最大，而且波形最理想
脉冲调制器
闸流管（CX1159、CX1140） 灯丝 阴极 阳极 栅极

电子直线加速器的工作原理课件

电子直线加速器的工作原理课件
加速电压
加速管中的微波电场通常由微波源 产生，并由速调管进行调谐，以实 现高效加速。
微波传输与能量耦合
微波源
微波源产生微波能量，并通过微 波传输系统将其传输到加速管中
。
能量耦合
微波能量通过耦合结构传输到加 速管中，为电子束提供加速能量
。
传输效率
为了提高加速效率，需要确保微 波传输系统和能量耦合结构的稳
环保问题
电子直线加速器在运行过程中会产生一定的噪音和热量，需要采取相应的环保措 施，减少对周围环境的影响。
THANKS
感谢观看
作用而获得能量。
加速管通常采用高电压、高频率 的电源，以实现电子的高效加速
。
加速管的长度和直径根据加速电 子的能量和束流强度而定，一般 采用金属材料或复合材料制造。
微波功率源
微波功率源是电子直线加速器 的能源部分，其作用是将电能 转换为微波能，为加速管提供 能量。
微波功率源通常采用磁控管或 速调管等微波器件，其工作频 率根据加速电子的能量而定。
微波功率源的输出功率和稳定 性对加速器的性能和稳定性有 重要影响。
真空系统
真空系统的作用是提供高真空环境，以减少电子与气体分子的碰撞损失，提高加速 效率。
真空系统通常包括真空泵、真空测量系统和真空容器等部分。
真空度要求根据加速电子的能量和束流强度而定，一般要求达到10^-6 Torr或更低 。
控制系统
束流品质
束流强度
束流强度是指单位时间内通过加速器 的电子数量。高束流强度能够提供更 强的电子束，适用于需要大剂量电子 束的应用，如放射治疗和放射成像。
束流纯度
束流纯度是指电子束中特定能量或特 定质量电子的比例。高纯度电子束能 够提高实验或应用的精度和效果。

电子直线加速器的工作原理 ppt课件

电子直线加速器的工作原理 ppt课件

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行波加速原理的核心是电子速度和行波相速之 间必须满足同步条件： v(z) vp(z) (2-3)
电子在行波电场作用下，速度不断增加，要求
行波电场的传播速度也同步增加，以对电子施 加有效的作用。显然，若同步条件遭到破坏， 电场就不能对电子施加有效的加速，如果电子 落入减速相位，电子还会受到减速。
其初始速度v(0)就很难保证做到和设计加工好的加速管的初始相速度 绝对相等,另一方面从电子枪注入到加速管的电子，器注入时刻是有先后 的，不可能注入到同一相位上。此时无论是电子比波快还是电子跟不上波，
电子相对于波的相位就存在滑动，我们称之为“滑相”，这种滑相也就 被称为相运动。

将相运动控制在允许的范围内，使电子在这相位范围内往返地滑动，
所以式（2-9）也常常表示 成：
v
(z)
p

（2-10）
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由式2-10，我们可以改变盘荷波导的尺寸，特别是皱
折深度（b-a）可以控制行波电场传播速度
，
使之v与p 电(z子) 速度 v(z) 同步，从而实现行波加速。
如图2-11，用海浪和冲浪运动员来形象比喻行波电场
和电子。
根据狭义相对论，电子速度V和动能满足下列
关系
v c
1 (
m0 c 2
2
)
W m0 c2
（2-4）。
式中 m0c2为电子静止能量0.511MeV，W为电子动
能，c为光速，
e
v
c
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根据式（2-4），电子速度约为v=0.17~0.37c;当加速 到1~2MeV时，电子速度就达到v=0.94~0.98c ，如前
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A45医用电子加速器介绍-独特之处
• 高MV级影像专利技术IGRT，图像达到kV 级效果，实现影 像引导治疗； • 无限光筒电子线治疗：无需限光筒，即可提供高品质电子线 治疗。电子线与X线同源，可进行高质量的电子线和X线的混 合照射 • 电子线MLC适形治疗，扫描束IMRT技术，治疗深部肿瘤； • 扫描束的照射时间非常短，治疗效率高； • 高能量低剂量，A45肿瘤治疗。
能量达不到此效果
能量达不到此效果
能量达不到此效 果
治疗范围广，对于 病人伤害更小
是否可联合应 与DS联合应用实现生物调强放射治疗 否
否
否
用
பைடு நூலகம்
A45与市面上主流加速器对比
可进行生物调强放 疗，在治疗的同时 用DS实时监控，随 时调整治疗计划
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A45医用电子加速器临床应用
临床适用于治疗全身肿瘤、血管斑块等疾病。
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A45肿瘤治疗原理
核反应堆中的契伦科夫辐射、高能宇宙γ射线级联正负电子契伦科夫辐射示意图
17
A45肿瘤治疗原理
三、 45MV的X线激发光敏剂产生单态氧，无论在癌细胞乏 氧和不乏氧的状态下，损伤线粒体膜，造成癌细胞死亡或 者凋亡。解决了乏氧癌细胞不敏感的癌症治疗难题。
18
A45肿瘤治疗原理
乏氧状态下有效
2
A45医用电子加速器介绍-机头结构图
3
A45医用电子加速器介绍-双聚焦多页准直器
➢ 双聚焦光栅：半影小,剂量集 中
➢ 电子线适型治疗：无需挡铅 ➢ MLC进行光子的动态调强治
疗(IMRT) ➢ 不需要手动安装限光筒，无
污染和残留，保护操作人员
4
A45医用电子加速器介绍-高MV的IGRT
MV: Mega-Voltages IGRT: Imaging Guidance Radiation Therapy
• 各种癌症，白血病、胶质瘤，特别是治疗晚期转移癌病 人具有显著疗效；
• 血管斑块，减少心脑血管病人死亡率； • 绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、深部霉菌等严重细菌性感 染和病毒性疾病等。
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A45临床应用
治疗前
治疗后
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A45肿瘤治疗
A45肿瘤治疗是用高能加速器产生的高能X线激发光敏 剂药物产生单态氧，靶向性杀灭全身照射范围内任何部位 的异常增殖细胞的国际专利技术；
（2）低剂量：一般放疗治疗癌症需要45~75Gy，而A45肿瘤治疗仅需4-5Gy，仅 是作为 激发作用，因而不会出现放疗副作用与并发症；
（3）治疗效果更好，解决了传统放疗对于乏氧肿瘤细胞治疗效果不好的问题； （4）一个疗程周期短，可以反复使用，并能与常规放疗或其它治疗联合使用； （5）治疗多种疾病，特别是中晚期恶性肿瘤。
30-40% cellular death
15
A45肿瘤治疗原理
二、具有光动力治疗癌症的基本作用： 45MV的X光进入体内后，在组织间产生光（契伦科夫
效应 ）；虽然光是微弱的，但是增加辅酶和45MV的X线 光核反应的电四极作用，起到了正常光动力中光的作用， 光、光敏剂和氧产生单态氧，损伤线粒体膜，造成靶细胞 死亡。解决了DNA受伤端位修复的治疗难题。
低于心脏导管诊断的X线量，安全有效地治疗癌症、 白血病和心血管病。
A45肿瘤治疗如同当年人类发现青霉素一样，是治愈癌 症、白血病和心血管疾病的希望。
13
A45肿瘤治疗原理
一、具有X线放疗的基本作用： 25%的作用是X线直接杀伤癌细胞的DNA端位，75%是
X线产生氢氧自由基，破坏癌细胞的DNA端位。 但是乏氧的癌细胞不易被损伤，即使被损伤的DNA端位
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A45医用电子加速器介绍
大基医疗
瓦里安
医科达
TOMO
大基优势
最高能量
45MV/
45MeV 光子束能量范 10/15/20/25/30/35/40/45MV 围及档位
20MV/ 22MeV 6/20MV
23MV/
6MV
22MeV 4/6/8/10/15/18/25 6MV MV
实行光动力放疗， 可治疗早、中、晚 期癌症 可提供多种能量选 择，治疗范围更广
电子线能量范 7.5/10/12.5/15/17.5/20/22.5/25/27.5/3 6/9/12/15/
围及档位
0/32.5/35/37.5/40/42.5/45MeV
18/22MeV
4/6/8/10/12/15/18/
20/22MeV —
电子线、X线 混合治疗
受益于独特的双聚焦MLC电子线、X线 可共用，可实现混合束治疗，剂量分 布类似质子
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A45肿瘤治疗方法
口服光敏药物后，光敏药物会随时间遍布于全身，肿瘤细胞的代 谢强，对于药物的吸收是正常细胞的10-20倍。
20
A45肿瘤治疗方法
Mitochondria
Protoporphyrin IX
21
A45肿瘤治疗方法
22
A45肿瘤治疗方法
23
A45肿瘤治疗优势
（1）靶向性治疗，对病变细胞杀伤力极大，对周边正常细胞无靶向作用。疗效 高，副作用小；
也容易自我修复。
14
A45肿瘤治疗原理
Radiobiology
Irradiation
H2O
OH·, eaq-, H· (0.27uM/Gy)
?
Attack to
1.3 nanoseconds <20nm
60-70% cellular death
DNA proteins Lipids carbohydrates
A45医用电子加速器介绍
医用电子加速器-A45
1
A45医用电子加速器介绍
A45独有的核心技术
• 多级能量加速器 • 扫描笔形束 • 双聚焦多页准直器MLC • 治疗头填充氦气 • 固态调制器 • 支持多治疗室
A45治疗头内充满了氦气，降低散射物质，保证束流的纯净性。对光子束 和电子束有同样的优势和精确度，可以在多照射野下提供更多的灵活性和提 高治疗靶区剂量分布。
5
A45医用电子加速器介绍-高MV的IGRT
6
A45医用电子加速器介绍-高MV的IGRT
➢ 25MV以上 ➢ 成像清晰 ➢ 细节可见 ➢ 剂量低 ➢ 伪影极低
7
A45医用电子加速器介绍- 360°旋转治疗
➢ 支持常规放疗 ➢ 支持IMRT、IGRT、X-刀治疗、全身放疗 ➢ 完成一个病人治疗仅需3-5分钟，速度提高一倍 ➢ 内置楔形板、MLC全自动操作
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A45肿瘤治疗动物实验
放疗
治疗前 治疗后
A45肿瘤治疗
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A45肿瘤治疗动物实验