醫用加速器是生物醫學上的一種用來對腫瘤進行放射治療的粒子加速器裝置。帶電粒子加速器是用人工方法藉助不同形態的電場，將各種不同種類的帶電粒子加速到更高能量的電磁裝置，常稱“粒子加速器”，簡稱為“加速器”。 要使帶電粒子獲得能量，就必須有加速電場。依據加速粒子種類的不同，加速電場形態的不同，粒子加速過程所遵循的軌道不同被分為各種類型加速器。目前國際上，在放射治療中使用最多的是電子直線加速器。
基本介紹
- 中文名：醫用加速器
- 外文名：Electron linear accelerator
- 類別：電子直線加速器
- 基本分類：低能機、中能機和高能機
- 用途：醫用加速器用於放療的適應症
- 組成：加速場所
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基本介紹
電子直線加速器是利用具有一定能量的高能電子（速度達到亞光速）與大功率微波的微波電場相互作用，從而獲得更高的能量。這時電子的速度增加不大，主要是質量不斷變大。（愛因斯坦相對論）。電子直接引出，可作電子線治療。電子打擊重金屬靶，產生韌致輻射，發射X射線，作X線治療。（原理與X光機相似，加速器使用透射靶。）
一個最簡單的電子直線加速器至少要包括，一個加速場所（加速管），一個大功率微波源和波導系統，控制系統，射線均整和防護系統。當然市場上作為商品的設備要遠比這些複雜，但這些基本部件都是必不可少的。
醫用直線加速器按照微波傳輸的特點分為行波和駐波兩類，其基本結構和系統，它包括電子槍、微波功率源（磁控管或者速調管）、波導管〔隔離器、RF（射頻微波源）監測器、移相器、RF吸收負載、RF窗等〕、DC直流電源（射頻發生器、脈衝調製器、電子槍發射延時電路等）、真空系統〔真空泵（鈦泵）〕、伺服系統（聚焦線圈、對中線圈）、偏轉系統（偏轉室、偏轉磁鐵）、劑量監測系統、均整系統、射野形成系統等，分別安裝於治療頭、固定機架、旋轉機架、治療床、控制台等處。
基本分類
醫用加速器按照能量區分可以分為低能機、中能機和高能機。
不同能量的機器的X線能量差別不大一般為4/6/8MeV，有的到10MeV。
按照X能量的檔位加速器分為單光子、雙光子和多光子。
低中高能機的區分主要在於給出的電子線的能量。
和高能物理用電子直線加速器相比，1—50MeV屬於低能範圍，但對臨床使用，能量為50MeV的醫用電子直線加速器屬於高能範圍。
低能醫用電子直線加速器
(1)只提供一擋X-輻射，用於治療深部腫瘤，x-輻射能量4—6MV，採用駐波方式時加速管總長只有30cm左右，無需偏轉系統，同時還可省去聚焦系統及束流導向系統，加速管可直立於輻射頭上方，稱為直束式。直束式的一個優點是靶點對稱。
(2)加速管輸出劑量率經過在大面積範圍均整後一般為2-3Gy/min·m，設計良好時可達4-5Gy/min·m，一次治療時間僅約需1min。由於只有一擋X-輻射，整機結構簡單，操作簡便。
低能醫用電子直線加速器是一種經濟實用的放射治療裝置，可以滿足約85%需進行放射治療的腫瘤患者的需要，而需要進行放射治療的腫瘤患者又占全部腫瘤患者的70%左右。
中能醫用電子直線加速器
(1)除提供兩檔X-輻射(6-8MV)供治療深部腫瘤外，還提供4-5擋不同能量的電子輻射(5-15MeV)供治療表淺腫瘤使用，擴大了套用範圍。
(2)加速管較長，需要水平放置於機架的支臂上方，束流需經偏轉系統後打靶產生X輻射或直接將電子束從引出窗引出使用。大都採用 消色差偏轉系統，使偏轉後的靶點保持對稱，偏轉系統比較複雜。
(3)輻射頭內除一擋用於均整X-輻射的均整過濾器外，還採用多擋使電子輻射分布均勻的散射過濾器。為了調節電子輻射野，在電子輻射治療時需附加不同尺寸和不同形狀的限束器。
中能醫用電子直線加速器除能治療深部腫瘤外，還可以治療大部分表淺腫瘤，表淺治療深度可在2—5cm範圍內，由於中能治療範圍較低能擴大，是大中型腫瘤醫院需要的主要放射治療裝置。
高能醫用電子直線加速器
(1)提供兩檔X-輻射，商業上稱為雙光子方式，個別產品甚至可以提供三擋X-輻射，稱為三光子方式，多檔設定目的是實現X-輻射深度劑量特性的調節，因為採用高低兩擋能量X-輻射組合照射，相當於調節能量。(圖1-20)
(2)可提供更高能量的電子輻射，一般電子輻射分5-9擋，最高能量可達20-25MeV，擴大了對表淺腫瘤的治療深度範圍(2-7cm)。
醫療用途
醫用加速器用於放療的適應症
1、當其用於常規放療時其適應症為：
單純根治的腫瘤：鼻咽癌、早期喉癌、早期口腔癌、副鼻竇癌、早期惡性淋巴瘤、髓母細胞瘤、基底細胞癌、肺癌、精原細胞瘤、食道癌等。
與化療合併治療腫瘤：小細胞肺癌、中晚期惡性淋巴瘤等。
與手術綜合治療：上頜竇、耳鼻喉癌、膠質神經細胞瘤、肺癌、胸腺瘤、胃腸道癌、軟組織肉瘤等。有計畫性的術前放療、術中放療、術後放療。
姑息性放療：骨轉移灶的止痛放療、腦轉移放療、晚期腫瘤的姑息減症治療。
2、當其用於三維適形放療（3D-CRT）及調強放療（IMRT）時其適應症為：
顱內腫瘤：特別是位於重要解剖結構，形態不規則不適合外科手術或手術難切除的腫瘤；
頭頸部腫瘤：包括術後、常規放療後殘留或復發的腫瘤，如鼻咽癌、顱底腫瘤；
脊柱（髓）腫瘤；
胸部腫瘤：如縱隔腫瘤、肺癌、胸壁腫瘤；
消化、泌尿、生殖系統腫瘤：如肝癌、胰腺癌、前列腺癌；
全身各部位轉移癌
其他相關
BJ－6B醫用電子加速器是醫用駐波型電子直線加速器，專門用於治療人體內深部惡性腫瘤的大型放療設備，是集機，電，光一體化的高科技產品，項目研究的主要內容是：
1．高效率全密封邊耦合駐波加速管及柵控電子槍的研製．在有效加速長度僅27．2厘米的加速管中，將電子能量加速到6MeV的能量，標誌著我國及波加速管的設計，製造上了一個新的台階，達到了國際先進水平，低反轟加速管與高梯度柵控電子槍全密封焊接並正常投入了使用，確保了整機劑量輸出特性指標．2．安全，可靠的整機計算機控制系統的研製．符合IEC標準，可實現臨床治療特殊功能要求（如0－60度自動楔形治療，1－4CGY/Deg弧形治療等），並具有友好的人機界面的整機計算機控制系統的研製，在國內是首次進行，並取得了成功．
3．標準源軸距，大輻射野的等中心機械系統的研製．源軸距（SAD）100CM，輻射野40X40CM是國際通用產品參數唯有實現這一標準，才能與國外產品進行比較．
4．符合現代工業設計要求的整機外觀造型設計和製造．採用三維立體造型計算機輔助設計解決了大型醫療設備的外觀造型困難的難題；研製中採用玻璃鋼模具成型工藝，使國產醫用加速器的外觀造型上了一個新台階．
5．特殊臨床功能，在國內首次實現：0－60度自動楔形治療功能；1－4CGY/Deg弧形治療功能；大，小野治療功能（可提高整機效率20%以上）．主要特點是：整機設計符合IEC標準，達到國際通用產品水準；結構緊湊，操作，維護方便，符合中國國情，臨床適應症達60%以上；整機設計起點高，高新技術含量高，功能多，智慧型化程度高．套用推廣情況：自93年11月鑑定後，已投產20餘台套，總計銷售收入3500萬元左右．目前年投產台數已達到12台套以上．預計2000年前可達到20台套以上的生產規模，並且可形成年出口量3－5台．與之相應的為國家節約了大量外匯，國外同類型產品的價格為50萬美金/台．
