加速器基本剂量系统
医用直线加速器的结构与原理
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国产XHA1400加速器的剂量稳定性测试
FEATURES引言国产加速器的技术先进性、质量可靠性及性能稳定性等方面都取得了极大的进步[1-4]。
XHA1400是新华医疗采用最新技术推出的中能医用电子直线加速器，提供两档MV（兆伏）级X射线、四档能量电子线，可以实现常规、适形、调强、影像引导等多种放疗技术。
本单位承担国家十三重点研发项目，安装了XHA1400型号最新配置的加速器，进行国产与进口加速器性能的比较。
关于XHA1400的机械性能测试已有相关文献进行了报道[5]，而对于输出剂量长期稳定性这一重要测试指标报道较少，本研究针对该指标进行测试，为临床使用提供参考数据，并为同行的质控工作提供依据。
本研究通过Daily QA3晨检仪对XHA1400的剂量输出相关参数监测，检测项目主要包括中心轴输出剂量（Dose）、射野对称性（Axsym、Trsym）、射野平坦度（QAFlat）、射线能量（X-Energy、E-Energy）、射野大小（XSize、YSize）及射野偏移（XShift、YShift）等参数，测试时长为3个月。
国产XHA1400加速器的剂量稳定性测试高文超a，王军良a，杨林a，解传滨b，戴相昆b，曲宝林b中国人民解放军总医院 a. 第五医学中心放疗科；b. 第一医学中心放疗科，北京 100853[摘 要] 目的通过对国产XHA1400加速器输出剂量的主要参数进行测试，评估其剂量输出系统的稳定性。
方法 利用Daily QA3晨检仪对XHA1400加速器进行检测，包括中心轴输出剂量（Dose）、射野对称性（Axsym、Trsym）、射野平坦度（QAFlat）、射线能量（X-Energy、E-Energy）、射野大小（XSize、YSize）及射野偏移（XShift、YShift）。
回顾性分析连续三个月Daily QA3晨检仪的测量数据，给出各个参数变化趋势和变化幅度。
结果 Daily QA3晨检仪检测发现6、10 MV X线的射野对称性、能量稳定性差，偏差均超过2%，其中Txsym稳定性最大偏差分别为2.61%（6 MV）、2.46%（10 MV），X-Energy稳定性最大偏差分别为4.86%（6 MV）、3.65%（10 MV），各档能量其他检测参数稳定性较好。
加速器原理和结构
放 09 20
疗
备 设
质
量
培 证 保
训
班
2、主体系统—AFC系统（工作原理说明）
由矢量合成图我们可以看出来，当入射波V1和反射波V2的幅值相等但相位差为 90°时，|V1+V2|=|V1-V2|，我们设定它为谐振状态；但当幅值相等的V1和 V2的相位差小于90°时，|V1+V2|>|V1-V2|，而当幅值相等的V1和V2的相位 差大于90°时，|V1+V2|<|V1-V2|，也就是说它们之间有一个差值，我们设定 它为失谐状态。这样我们完全可以利用这一差值来监控和跟踪微波频率和中心 频率之间的偏移。这就是锁相环频率控制系统（AFC）的基本原理。
AFC误差显示 R28
10
5
9
8
D2 D1
R23
+12V
1 7
同方公司Aห้องสมุดไป่ตู้C电路原理图
量
LM747 R26
培 证 保
R25
AFC误差信号
训 班
2、主体系统—剂量监测系统
放 09 20
放射治疗对剂量检测系统的要求： 安全性、准确性和长期稳定性。
安全性配备两个独立的剂量检测通道和 一个时间保护通道。 准确性主要用重复性和线性指标来表征。 长期稳定性主要用日稳定性和周稳定性指标来表征。
培 证 保
训 班
2、主机系统—加速管2（行波加速与驻波加速）
放 09 20 疗 备 设 质 量 培 证 保 训 班
2、主机系统—加速管
• 要使管体和靶更好的散热冷却，水系统的正常有效工作是至关重 要的。因此定期检查水系统，经常更换水源，清洗水箱，检查水 压等工作就显得重要了。
基于JJG589-2008的医用电子直线加速器电子束剂量刻度方法测定
基于JJG589-2008的医用电子直线加速器电子束剂量刻度方法测定朱前升;曾自力【摘要】目的:通过介绍基于JJG 589-2008的医用电子直线加速器电子束剂量的校准刻度方法,分析校准刻度中遇到的问题,提出解决方法.方法:采用全自动三维水箱测量电子束各能量的最大剂量深度,计算或查出相关参数,用剂量仪和标准水模体校准刻度.结果:能量6 MeV的最大剂量深度与相应的校准深度取值(1.0 cm)相同,其余各能量的最大剂量深度皆大于相应的校准深度取值1.0、2.0、3.0 cm,相差为0～1.0 cm,差值最大的为能量18 MeV,最大剂量深度值比相应的校准深度取值大1.0 cm.结论:医用电子直线加速器电子束剂量的校准刻度与许多因素有关,校准刻度时应全面考虑各种因素的影响.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2014(035)001【总页数】3页(P103-105)【关键词】医用电子直线加速器;电子束;最大剂量深度;校准深度;剂量刻度【作者】朱前升;曾自力【作者单位】545002广西柳州,柳钢医院肿瘤科;545007广西柳州,柳州市柳铁中心医院肿瘤科【正文语种】中文【中图分类】R318.6;TH774医用电子直线加速器所产生的高能电子束的表面剂量较高，当很快到达最大剂量点深度后，进入剂量“坪区”，至射程末端时，剂量急剧跌落。
因此，不同能量的电子束具有确定的、不同的有效治疗深度。
电子束的这一剂量分布特点，决定了在临床肿瘤放射治疗中用它来治疗表浅的、偏体位一侧的病变和浸润的淋巴结，可有效地避免对靶区后深部组织的照射。
生物学效应的大小程度与组织中所吸收的电离辐射的能量成正比，确切了解组织中所吸收的电离辐射的能量对评估放疗的效果及其副作用是非常重要的，它的精确确定是进行放疗最基本的物理要素[1]。
在大的放射治疗中心接受放射治疗的患者中，约15%左右的患者在放射治疗过程中要应用高能电子束。
其剂量准确与否将直接影响患者的受照射剂量。
《放射治疗设备》试题集
放射治疗专业《放射治疗设备》试题集1一、名词解释1、放射治疗:放射治疗是由一种或多种电离辐射的治疗方式组成的医学治疗。
通俗的讲，放射治疗就是利用放射源或各种医疗设备产生的高能射线对肿瘤进行治疗的技术，简称“放疗”。
2、放疗设备:利用原子核或人工装置产生射线治疗肿瘤的设备。
3、射线特性:4、以钴-60做放射源，用γ射线杀伤癌细胞，对肿瘤实施治疗的装置。
5、医用电子直线加速器：医用电子直线加速器是利用微波电场，沿直线加速电子到较高的能量应用于医学临床的装置。
6、放射治疗计划系统:7、剂量监测系统:指的是加速器本身具备的剂量测量及监控系统。
8、医用电子加速器进行放射治疗的等中心原理：只要将患者的肿瘤中心置于等中心点上，无论旋转机架、辐射头和治疗床处于什么角度，或作任何旋转，辐射野中心始终与肿瘤中心重合。
9、加速管特性：电子刚注入到加速管中时，动能约为10-40KeV，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，其后能量再增加，电子速度也不再增加多少了。
10、外照射(teletheraphy):位于体外一定距离，集中照射人体某一部位11、近距离照射(brachytherapy):将放射源密封直接放入被治疗的组织内或放入人体的天然腔内进行照射。
12、射线中心轴：13、照射野(A)：14、源皮距(SSD)：15、源瘤距(STD)：16、放射源（radioactive source）:活度与比活度都在规定水平上一定量的放射性核素物质。
17、辐射源（radiation source）:放射治疗装置中能发射电离辐射的部件或放射源的统称。
18、辐射束（radiation beam）:当辐射源可以看作点源时，由辐射源发出的、通过一个立体角内空间范围的电离辐射通量，泄漏辐射和散射辐射不构成辐射束。
19、辐射束轴（radiation beam axis）:对于一个对称的辐射束，通过辐射源中心以及限束装置两对有效边缘中分线交点的直线。
医用电子直线加速器介绍-2023年学习资料
四、医用电子直线加速器的原理-1.基本原理-MV级电子线-高压脉冲-大功率微波-电子加速-电子打靶-脉冲调 器-磁控管-MV级X射线
四、医用电子直线加速器的原理-2.系统框图-真空系统-真空良好-灯丝电源-灯丝电流-控制和-阴极高压脉冲子枪-保护系统-发射电子-充气系统-调制器-磁控管-微波传输-加速管建立-产生-驻波场-射线-恒温水-靶
四、医用电子直线加速器的原理-6.剂量检测系统-●剂量监测系统由电离室、前置放大器及监测剂量仪组成。-•电 室提供了表征辐射线强度的信号，并通过检测电路的处理转换-成吸收剂量信号。-•电离室位于辐射系统之内，由若干 极片构成，其中有两对用于监-测辐射野内相互垂直的两个方向的均整度，有一片用于监测辐射的能-量变化，有两片用 检测辐射的吸收剂量。-•放射治疗对剂量检测系统的要求：安全性、准确性和长期稳定性。-●安全性配备两个独立的 量检测通道和一个时间保护通道。-•准确性主要用重复性和线性指标来表征。-●长期稳定性主要用日稳定性和周稳定 指标来表征。
四、医用电子直线加速器的原理-3.主要组成部分-EBE0E0E2EEE-加速系统-辐射系统-剂量检测系统机架、治疗床及辐射头-运动系统-控制系统-温控及充气系统
四、医用电子直线加速器的原理-4.加速系统-加速系统是医用电子直线加速器的核心。由加速管、微-波传输系统、 波功率源、脉冲调制器等组成。
四、医用电子直线加速器的原理-4.2微波传输系统-微波传输系统主要包括：-弯波导及直波导-软波导-定向耦合 -吸收水负载-三端环流器
四、医用电子直线加速器的原理-4.2微波传输系统-加速管-定向耦-三端环-弯波导-软波导-合器-流器-磁控 -钛泵-水负载
四、医用电子直线加速器的原理-4.3微波功率源-低、中能机常用磁控管作微波功率源。-磁控管是微波自激震荡器 体积小，工作电压低，但其工作频率易漂-移，因此需采用自动稳频系统，提高频率稳定度。-高能机需较高的微波功率 常用多腔速调管作为微波功率源。速调管-是微波功率放大器，体积大，工作电压高，需要有前置激励来驱动，-频率比 稳定，但也需自动调频系统使其与负载变化保持一致。
加速器输出剂量校准
是电离室材 料非空气等 效修正因子
保
N D = N K (1 − g)K att K m证培
N D
=
N X
(W
/ e训)班Katt Km
2009放 重要表达式 二、 IAEA277报告/检定规程的基本原理
疗
阻止本领设比与扰动修正因子
备
DW ( Peff ) = M质u量N D ( S w.air )u Pu
二、 IAEA277报告/检定规程的基本原理
2009放 277报告/检定规程的基本思路 疗——计量链 设 备 质 量 保 证 培 训 班
2009放 计量链——电离室校准 二、 IAEA277报告/检定规程的基本原理 疗 设 备 质 量 保 证基准 培 训 班
2009放 计量链——电离室校准 二、 IAEA277报告/检定规程的基本原理 疗 设 备 质 量 保 证 培 训 班
要
培 一步需要 心轴上校
训准深度、
班 规则或不
规则模体
中任意点
一、引言 – QA、校准、检定与技术文件
校准20与09放检疗定校准
检定
比对
设备 人员资格
设 电离室剂 电离室剂
备质 量计
量计
物理技术 检量定保员
胶片、热 释光剂量 计等
无限制
证 组织、执行 医院自身 医院申请 学会、卫
单位
培 组织实施 计量部门 生部门、
空气疗吸设收剂量校准因子
备
DW ( Peff ) = M质u量N D ( S w.air )u Pu
保
N D = N K (1 − g)K att K m证培
N D
=
N X
(W
/ e训)班Katt Km
瓦里安Clinac ix型医用直线加速器剂量率过低的维修
131医用直线加速器所产生的X 线、电子束主要用于治疗癌症和一些良性病变，其工作原理为：以高能量的X 线或电子线照射病灶部位，破坏病变细胞[1]。
加速器剂量率（dose rate，D/R）作为单位时间内加速器根据计划系统指令，在目标野内所投放的有效剂量，其在放射治疗中至关重要[2]。
现就瓦里安Clinac ix 型医用直线加速器一例D/R 过低故障进行维修分析，报道如下。
1 故障现象加速器开机、预热、自检正常；在出束状态下，有束流提示音；监视窗口出束时长与计数显示正常；出束可维持5 s，监视窗口随即显示剂量率低1（under dose rate1，UDR1）、剂量率低2（under dose rate1，UDR2）故障联锁，其间D/R 值显示为5 MU/min ；手动屏蔽故障联锁后可继续出束，D/R 值保持在5 MU/min，UDR 联锁情况见图1。
经测试，切换不同出束能量，故障现象无变化。
图1 UDR 联锁情况2 故障分析进入维修模式，屏蔽出现的次要联锁，选择适当能量出束。
维修模拟仪表显示脉冲调制电压（pulse-forming networks volta，PFN V）为22.42 V，见图2。
切换不同出束能量，PFN V 值无变化。
图2 维修模式模拟仪表触发UDR1、UDR2联锁的故障种类较多，从图2可见枪电压（GUN V）值显示为正常的-15.80 kV，可排除枪灯丝供电电路故障。
通过调阅加速器正常晨检报告（图3），可知故障发生时PFN V 值过低，虽高能量出束与低能量出束时PFN V 略有不同，但均不应低于40 V，正常晨检报告见图3。
PFN V 电压值过低，应首先考虑核对PFN V 预设值并测量高压电源电流（high voltage power supply current，HVPS I）波形。
图3 正常晨检报告经核对，PFN V 预设值为正常的41.5 V。
通过示波器测量HVPS I 波形有失真（图4），由此推断故障由高压系统引发，故障范围划定在：（1）高压电容漏电；（2）高压二极管击穿；（3）晶闸管（dequeng，DeQ）自身故障；（4）DeQ 控制电路故障；（5）DeQ反馈电路故障。
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离轴点的剂量需要同时考虑OAR及半影的影响， 一般由TPS或专门的计算程序实现
剂量计算物理量及定律-1
PDD：在SSD=SAD条件 测量： 测量探头沿Z轴自下而上 PDDz = Dz / Dm
物理意义：联系相同SSD， 不同深度处的点的剂量
2、剂量校准记录表格(附使用说明)
有效测量点修正(Peff)，电离室气腔半径相关
0.5r, 0.75r, 0.6r?
=> 0.55r
(TRS381)
0.55 * (0.625 / 2) = 0.172cm
剂量校准实验
1、提前将仪器放到治疗室 2、校准前先作加速器QA
– 机架0度、光射野一致性、铅门位置、光距尺 、“+” 与准直器轴线、射线质
临床剂量计算示例
3、SSD：100 -> 93 => SPD: 101.5 -> 94.5 ∴ invsq1 =1.154
4、Depth: 1.5 -> 9 => SPD: 94.5 -> 101 ∴ invsq2 = 0.875 ∴ TMR(FSZ6.4, Depth9) = 0.972
到临床剂量测量的理论依据
剂量传递
国际标准实验室
国家一级标准实验室
国家二级标准实验室
现场剂量标定
剂量规程：一种行业实施规范，不是绝对标准
标准实验室的校准结果：Nx
意义：接收到单位照 射量时的仪器读数
单位：R ·Rdg-1 （伦琴每单位读数）
各个量程不同
空气吸收剂量
空气吸收剂量（理论）： Da (cGy)
= 0.876 (cGy / R) ·X(R)
P44式(3-13)
空气吸收剂量（实际）： Da,c =Mc ·Nx·(W/e) ·Katt ·Km = Mc ·ND
P75 式(3-46、50)
ND：空气吸收剂量因子（电离室结构及室壁材料 的效果）
水中的吸收剂量
电离室空气等效
（建成、室壁、气腔、中心电极）
3、如果是用小水箱（0维水箱），把水面对齐刻 度线时请注意表面张力的影响
4、如果用一维水箱，一般是先将电离室对齐到 水面，再下降到校准深度
基本内容
TRS277校准原理及CF因子计算 临床剂量计算原理 临床数据采集介绍
临床剂量体系
校准结果的表述：
SSD100、FSZ10x10、Depth10：
剂量计算物理量及定律-2
TPR（TMR）：与SSD无关（一定范围内成立） 参考模体固定 固定水箱位置及测量探头 往水箱注水以改变深度 深度Z处的剂量为Dz TPR(z) = Dz / Dref
物理意义：联系相同SPD， 不同深度的点剂量剂量计算物理量及定律-3
InverseSquareLaw：仅对于点源成立 Sc：准直器散射的影响 Sp：参考深度处，模体散射的影响 TrayFactor(Tf)：挡块托架衰减的效果 WedgeFactor(Wf)：楔形板衰减的效果
所有参数由两个因素决定：电离室、射线质
CF因子计算原理
电离室： 建成帽及室壁：石墨、PAMM等 中心电极：铝
射线质： 由PDD或TPR参数表征 SSD100 FSZ10x10时的 PDD10 射线质指数TPR20/10
CF因子计算的实现
对于特定的电离室（材料不变）， 线质确定
CF因子由射
临床剂量计算示例
计算：SSD93，Depth9，FSZ4x8， BlockFSZ=5，W30, Dt=120
0、SSD100 Depth1.5 FSZ10x10: 1cGy / MU 1、FSZ: 10 -> 6.4，Sc = 0.968 2、BlockFSZ=5，照射面积10 -> 5：
Tf = 0.946 Sp（ 5） = 0.977
1、温度、气压平衡
提前N小时将模体放入治疗室
2、复合修正：双电压法
2
ps
2.001
2.402
M1 M2
1.404
M1 M2
3、有效测量点修正：0.55r 4、将最终结果折算到Dmax点
单位：cGy / MU
剂量校准的实施
1、剂量校准工作表
将电离室放到水中，等于在水中放一个空气腔， 气腔电离量 => 气腔剂量 => 水剂量
Dw=Mu·Nx·(W/e)·Katt·Km (Sw/Sa)u·Pu·Pcel =Mu ·ND ·(Sw/Sa)u ·Pu ·Pcel ——P77式(3-53)
ND：空气吸收剂量校准因子
标定原理及CF因子
Dw=Mu·Nx·(W/e) ·Katt ·Km·(Sw/Sa)u·Pu·Pcel 实际测量时： Dw = Mu ·CF
xxx cGy/MU
剂量体系：绝剂量+相对剂量
绝对剂量：输出量校准结果
相对剂量：PDD、OAR、输出因子、透射（穿射）因 子等，或者是由这些测量参数构建的剂量模型
相对剂量体系：计算任意条件下任意点的剂量 与参考条件下参考剂量点之间的相对关系
临床剂量计算原理
前提：均匀水模体、垂直入射、正方形射野、中 心轴上的点
定义： CF =
Nx·(W/e) ·Katt ·Km·(Sw/Sa)u·Pu·Pcel
CF因子的影响因素
CF = Nx·(W/e) ·Katt ·Km·(Sw/Sa)u·Pu·Pcel Katt ：室壁材料的空气不完全等效 Km：室壁材料的吸收及散射 (Sw/Sa)：射线质空气与水的阻止本领比 Pu：“气腔”置入水中时的扰动因子 Pcel：中心电极的空气不完全等效
C报F告因中子提计供算的时表的格Ka通tt、过K射m线等质各查因表子得可到由TRS277
将TRS277中各个表格合并成一个Excel文件，自 动 （完Nx成·(CWF/因e)子·K计at算t ·Km·(Sw/Sa)u·Pu·Pcel ）
CF因子计算表格说明
计算结果仅作参考
基于TRS277的剂量较准
加速器基本剂量系统
基于IAEA-TRS277
基本内容
TRS277校准原理及CF因子计算 临床剂量计算原理 临床数据采集概要
基本概念复习
剂量：能量（传递给单位质量的介质） 能量淀积的两种典型效果：电离与升温 剂量测量：自由空气电离室与量热法 Bragg-gray理论：将自由空气电离室原理应用