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准直器屬於光纖通信光器件的用於輸入輸出的一個光學元件,其結構很簡單——光纖傳出的發散光通過前置的類似凸透鏡變成平行光(高斯光束)。它的作用是使光最大效率的偶合進入所需的器件中或易如接受光信號最大效率的接受。所以它有一個重要的參數插損,現在的工藝技術可達到0.15db以下。

1 准直器 -概述

       准直器屬於光纖通信光器件的用於輸入輸出的一個光學元件,其結構很簡單——光纖傳出的發散光通過前置的類似凸透鏡變成平行光(高斯光束)。它的作用是使光最大效率的偶合進入所需的器件中或易如接受光信號最大效率的接受。所以它有一個重要的參數插損,現在的工藝技術可達到0.15db以下。它是醫用加速器的輻射頭組成部件。產生一定形狀輪廓輻射野的部件稱為準直系統,產生規則形狀輪廓輻射野的部件稱為規則野准直系統,規則野是指輪廓為大小可變的方形、矩形或圓形輻射野。 

2 准直器 -1 X輻射的規則野

1.1x輻射規則野的性能誤差要求

       常規放射治療需要在離開X輻射源一定距離處產生X輻射的規則野,以便對患者體內一定大小和形狀的腫瘤進行放射治療。   輻射野的輪廓規定了輻射的範圍,如果機器指定的範圍與實際照射的範圍不一致,會使靶區有的部分被漏掉照射,嚴重的是還能照射到附近的要害器官。   規則野是相對於輻射束軸的對稱野或非對稱野,對規則野容許誤差的限定主要通過下列參數的限定實施。   1.1.1.對輻射束軸偏移的規定   醫用電子直線加速器首先要保證機架、輻射頭和治療床旋轉軸線的等中心精度(2mm),其次要保證輻射束軸相對等中心點的偏移(2mm)。   (2) 對輻射野形狀的規定   對於方形或矩形輻射野的形狀要求,對邊平行度及相鄰邊垂直度的最大偏差不得大於0.5°。   (3) 對輻射野邊界偏離的規定   醫用電子直線加速器通過模擬燈光野來指示輻射野的範圍,因此要保證光野與輻射野邊之間的容許偏差(2mm)。

1.2X輻射規則野系統

 醫用電子直線加速器的規則X輻射准直系統由初級准直器、次級准直器和附加准直器組成。

1.2.1初級准直器
  (Primary Collimator) 位於電子引出窗下方,為固定的具有圓 錐形孔的准直器,初級准直器的作用有兩方面,一方面它決定了該加速器所能提供的最大輻射野範圍,另一方面,它阻擋了最大輻射野範圍外的由輻射源產生的初級輻射,例如為獲得距源100cm處直徑為50cm的圓形輻射野需要初級准直器半錐角為14°,該圓形區域稱為M區域,同時初級准直器上孔也把輻射源的直徑限制在直徑4mm以 內(實際直徑在3mm以內)。為了減少輻射頭高度,初級准直器採用高原子序數材料如鎢製成,早期亦用貧化鈾製成,其高度應能將初級輻射衰減至10-3,或三個十分之一值層厚(Tenth Value Layer tvl)。初級准直器為電子輻射和X輻射所共用。
1.2.2次級准直器
  (Seconday Co11imator) 由上下兩對可開合的矩形准直器,俗稱上下光闌(Diap bragm)組成,材料由鎢、鉛或貧化鈾製成,通過上下兩對矩形准直器的開合運動可形成方形或矩形輻射野。根據開合運動的對稱性又分為   a.對稱准直系統 該系統上下兩對矩形准直器均作對稱開合運動。為了減少X射線在准直器側壁的散射和准直器邊緣部分的透射半影,矩形准直器的內側面應與射線的發射方向相切。矩形准直器的厚度要足夠厚,以確保x射線穿過准直器的透射量符合國家標準。該透射量應小於中心射線強度的0.5%。   b. 非對稱准直系統 在臨床應用中,隨著對高治療精度的要求和應用的擴展,發展了非對稱准直系統(或稱為獨立准直系統),該系統仍保留一對矩形准直器作對稱運動,即相對中心做對稱的開合運動,而另外一對(一般是下方一對)矩形准直器相對中心做非對稱的打開或閉合,非對稱運動的矩形准直器能彼此越過中心軸向對側運動一段距離(10—20cm)。當一側矩形准直器恰好位於射線中心軸的位置時,.由此形成切線射野,用於共面和非共面相鄰射野的銜接照射,乳腺癌的切線野照射以及旋轉治療的切線照射。
1.2.3附加頭部准直器
  在利用醫用電子直線加速器進行頭部立體定向放射外科或立體定向放射治療時需在輻射頭下方安裝附加的不同尺寸的圓形准直器。

3 准直器 -2 電子輻射規則野

  對電子輻射的准直除利用初級和次級准直器外,在輻射頭下方配備電子限束器 (Aplicator),它的主要的功能是限定電子輻射的範圍,以便保護靶區外的正常組織和使要害器官免受照射。

2.1電子輻射規則野的性能誤差要求


  電子輻射野的尺寸由正常治療距離處體模表面兩主軸上50%等劑量點間的距離確定。光野與輻射野邊之間偏差不應大於2mm。

2.2電子輻射規則野系統


  電子輻射野的邊界由附加於初次級准直器之下的電子限束器確定,電子限束器又分為下列兩種。   (1) 接觸式限束器(Beam applicator)   a.形狀 接觸式限束器形狀為錐形或桶形。可以是固定的,也可是可調節的。   b.材料 電子限束器材料用低原子序數材料做成,材料的選擇直接影響作為治療用的電子束流的質量。為了降低電子束流在限束器中產生的韌致輻射份額,應使用較低原子序數的材料,但是,過低原子序數材料的使用又會產生明顯多的低能電子進入電子束流中,因此,需要有一最佳原子序數的選用。   c.使用 限束器器壁具有散射電子的功能,可以改善均整度,使用時需要將限束器底部直接接觸患者的皮膚上,否則均整度隨離開限束器的端面距離發生明顯的變化,雖然在設計時己考慮到患者受擠壓的危險,多配有可壓縮緩衝彈簧,對於用馬達驅動升降的治療床時,仍須十分小心。   另外這種限束器內壁散射的電子能量低於直接從輻射源發出的電子,因而會增加表面劑量,最大吸收劑量點將向表面移動,降低射程終端劑量下降的陡度。被電子限束器器壁散射到電子束流中的電子平均能量比入射電子束流的能量大約低40%。因此在射野邊緣區域會形成淺的「熱點」,為了降低這種影響,一般在電子限束筒邊緣部分應用高密度的材料,如使用1mm的金屬鎢做一襯套。   (2)非接觸式限束器   非接觸式限束器與接觸式限束器重要的區別在於極大地降低了限束器器壁散射電子的 貢獻,在此基礎上發展了盤型(Plate)或光闌型(Diaphragm)限束器。   採用複合散射過濾器或採用散射補償箔(Compensating Foil)措施,亦可保證均勻的 劑量分佈,無需用限束器器壁散射電子,所需輻射野面積由光闌控制,限束器低部與皮膚保持一定距離,患者受擠壓的危險大為降低。為降低限束器的重量,通常就用輻射頭中上下兩對次級准直器作初步准直使用。由於限束器低部與皮膚保持一定距離,半影比完全接觸皮膚要略大一些,但在靶區所在深度,側散射的影響遠大於限束器低部間距的影響。   一般來講,由於電子在空氣中的多次散射和不可避免的限束器器壁的散射,電子束流的准直不能簡單的作為射線幾何學問題來處理。由限束器出來的電子輻射束橫截面一般顯著地大於幾何學電子束流橫截面,其目的是為了在電子束流邊緣部分散入和散出的電子能達到動態平衡。   為了調節電子輻射野的形狀和大小,一台裝置配有不同尺寸的限束器。

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