放射腫瘤學/物理學/治療機器
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放射治療治療機器
- 接觸治療機
- 40-50 keV
- 用 0.5-1.0 毫米鋁過濾以去除非常低的能量（束硬化）
- SSD = 2cm
- 5 毫米處的深度劑量為 50%
- 淺層治療機
- 50-150 keV
- 用 1-4 毫米鋁過濾以去除非常低的能量（束硬化）
- SSD = 20 釐米
- 1-2 釐米處的深度劑量為 50%
- 正壓治療機
- 150-300 keV
- 用 1-4 毫米銅過濾
- SSD = 50 釐米，場 20 x 20 釐米
- 5-7 釐米處的深度劑量為 50%
- 主要治療機器 <1950 年代
- 遠距離治療機（鈷）
- 1951 年推出
- 鈷-60 衰變產生兩個能量分別為 1.17 MeV 和 1.33 MeV 的光子
- 劑量率 >150 cGy/分鐘
- SSD = 80 釐米，場 40 x 40 釐米
- 10 釐米處的深度劑量為 50%
- 半衰期 5.28 年，大約每 5 年需要更換一次源
- 源膠囊的 2 釐米尺寸會導致光束的半影很寬（特別是與 4 毫米的直線加速器源尺寸相比）
- 感應加速器
- 1940 年開發，主要用於物理實驗
- 治療能量高達 45 MeV（儘管感應加速器的最大能量約為 300 MeV）
- 龐大的尺寸、高成本和低劑量率阻礙了其廣泛應用
- 直線加速器（直線加速器）
- 1953 年用於臨床實踐
- 請參閱 X 射線產生部分了解更多詳細資訊
- 目前是現代放射腫瘤學中的主要治療機器
- SSD = 100 釐米，場 40 x 40 釐米
- 一臺機器可以產生多種不同的光子束能量，並且也可以在電子模式下工作
- 微波加速器
- 1972 年用於臨床實踐
- 線性加速電子（類似於直線加速器），但使用固定磁場（類似於迴旋加速器）將它們限制在內。電子在越來越大的軌道上移動，並選擇所需的能量進行提取和光子產生
- 與直線加速器相比，微波加速器結構簡單、體積小、能量選擇方便。光束本身具有較小的能量散佈、光束髮散和尺寸
- 商業醫療能量高達 50 MeV
- 加速重帶電粒子（質子、重離子、氘核，用於產生中子束）
- 1930 年代開發用於物理研究；1960 年代用於臨床實踐
- 粒子在兩個 D 形半圓柱之間以圓形軌道加速，使用固定磁場和可變半徑軌道
- 質子能量 >200 MeV 才能獲得足夠的穿透深度
- 約 50 MeV 的氘核能量足以產生中子束
- 加速重帶電粒子（質子、重離子、氘核，用於產生中子束）
- 與迴旋加速器類似，但使用可變磁場和固定半徑軌道
- 洛瑪琳達擁有第一個專門的質子治療設施
- 電子伏特 (eV) - 放射腫瘤學中使用的能量單位。靜止電子在經過 1 伏特電場加速後獲得的動能。加速距離無關緊要，因為較短的距離會產生更強的電場，從而導致更大的加速。光束能量的量度
- X 射線產生分兩步進行
- 1 - 電子加速
- 2 - 這些電子與金屬靶碰撞，將它們的能量轉換為 X 射線
- 2A - 軔致輻射（在診斷能量下佔 80%，在治療能量下佔 99%）
- 2B - 特徵 X 射線產生透過電離（在診斷能量下佔 20%，在治療能量下佔 1%）
診斷和治療 X 射線在電子加速方面有所不同；與靶碰撞和 X 射線產生基本上相同
- 診斷 X 射線電子加速
- 金屬燈絲（鎢）用作自由電子的來源。燈絲被加熱以釋放更多自由電子每單位時間
- 燈絲放置在真空中，以防止空氣分子與自由電子相互作用。派熱克斯玻璃用於承受高溫
- 施加高壓以產生合適的 X 射線
- 治療 X 射線電子加速
- 待續...
- 電子與金屬靶碰撞（以及 X 射線的產生）
- 軔致輻射（輻射）
- 進入的負電子被帶正電的原子核吸引，導致方向改變
- 方向改變要求電子損失能量，以 X 射線光子的形式輻射出去
- 彎曲越大，能量損失越大，產生的 X 射線能量越高
- 180 度彎曲會導致所有入射電子能量轉換為 X 射線。這是最大光束能量。診斷 X 射線在 10-150 keV 範圍內
- 產生不同能量的 X 射線光譜，作為不同電子以不同方式彎曲的函式
- 最常產生最低能量的 X 射線，但許多 X 射線在裝置中被過濾掉
- 該過程效率不高，僅將約 1% 轉換為可用的電磁輻射 (X 射線)，而剩餘的 99% 轉換為無用的電磁輻射 (熱量)
- 入射電子能量越高，它越有可能被轉換為 X 射線而不是熱量
- 特徵 X 射線（電離）
- 入射電子擊出一個 K 或 L 殼層電子，在該殼層中產生空位
- 然後，較高殼層電子“躍遷”到該空位，在此過程中以電磁輻射 (光子) 的形式釋放多餘的能量
- 這種輻射對於給定元素是特徵性的（因為它是殼層能級差異的函式），因此稱為特徵輻射
- 特徵 X 射線作為一系列峰值產生，具體取決於源殼層和靶殼層之間的差異
- 對於鎢，這些峰值位於 59.3 keV (L1->K)、58.0 keV (L2->K) 和 67.2 (M->K)。L 殼層不可見
- 特徵 X 射線的能量不會隨著電壓的改變而改變，因為它們是不同殼層能量的函式，是由電子“躍遷”到空軌道位置而引起的
- 由於 X 射線作為複雜光譜產生，因此光譜的有效能量定義為與實際光譜在水中具有相同穿透力的單一能量。對於 keV 能量的鎢，它大約是 1/2.2 (45%)。對於 MeV 能量的鎢，它大約是 1/3
- 軔致輻射（輻射）
- 鈷-60 伽馬射線產生
- 待續...