放疗设备学复习题docx.docx

1、放疗设备学复习题docx放射治疗设备中山大学新华学院11生物医学工程11111020关邵翔2014-5-221. 国外与国内分别在什么时间开始有了放射治疗技术？国外：1896,国内：20 1比纪30年代2. 放射治疗的方式有儿种？3. 放射治疗设备经过了那儿个发展阶段？4. 目前，国际上最著名的医用电子在线加速器的生产厂商是哪几家？羌国瓦立安公司（Varian）； 瑞典医科达公司（Elekta）； 徳国西门子公司（Siemens）；5. 简述放射源和放射线的类型与特点。放射源|放射性、人工肘线装童天佢电子ir速超1充子 e ?111|ita| yfral农煜于I丈电戸子1 三电住子11 1宇刊

2、 3 ?|更于 重乜刊6. 哪些射线是“直接致电离辐射”？哪些射线是“间接致电离辐射”，各有什么特点？带电粒子（包括电子）都是“直接致电离辐射S JS接致电离辐射的射线都具有 明比的“射程。电了射程近（浅）；质了与巫粒了射程远（深），并口深度可调。 质了重粒了具有“布拉格峰”特性。光子与中子是“间接致电离辐射。间接致电离辐射的射线没有明显的“射程二 间接致电离辐射的能量越高，最人剂量点的辐射深度越深，通帘川“建成区”来表 示间接致电离辐射能虽特性。7. a射线、B射线和Y射线 分別是什么射线？氨核、电了和光了&哪种设备是现代放射治疗设备的主流机型？为什么？医用自线加速器。因为：1关闭电源后不会

3、发出射线，减少工作人员伤害。2.可产牛.高 能X射线与高能电子束，射线具有高能量，穿透力强，皮肤剂星低，半影小等优点。3. 近代医用肓线加速器可增加更多实用功能，女Fh全门动多叶准玄器系统,LC、适时影像 系统、X刀治疗系统等。9. 举例说明什么是放射性核素？它们有什么共同特性？处于不稳定状态（激发态）的同位素称为放射性核素。特性：不稳定核素会自发地衰变 并同时放出射线。10. 电离辐射与物质的相互作用类型有哪些？11. 简述人工射线装置的放射性原理。12. 为什么不能统一定义各种电离辐射的能量？请简述各种射线的能量是如何定义的。 中低能X射线的能量： 实践屮 般用半价层（half value

4、 ldver, 1IYL）衣示屮低能X射线的辐射能屋。在描述小低能X射线能屋的时候，除了用半价层衣示Z外，述应该给出管电压的数值和吸收体的同质 性系数。高能X射线的能量：实践中川加速电场的强度即标称加速电位来定义高能X射线的能量，单位是兆伏 （MV）,例如：15MVX-射线。X线的能谱，并沖完全依赖于加速电孑的能呆，还与加速方式、电孑束的偏 转方式、准氏系统的设计，特别是靶和均整器的材料、形状与厚度等氏接相关。即使加速电场相同，不同 的加速器输出的X线辐射深度和作用效果会冇人的差別。所以，需对能量进行定标。13. 简述放射性活度的慕本概念与计算方法。在菜 时刻，处在特定能态的 定最的某种放射性

5、核素在单位时间内的衰变最称为 该核素的放射性活度A,即A二dN/dt。X = 4 -(0.693/7；/2)r14. 什么是吸Om? H单位是如何定义的？吸收剂量D是单位质量的受照射物质吸收的辐射能量。SI单位是：焦耳千克-1, 用符号Jkg-1农示，&用名称是“戈瑞”，用符号“GY”农示。临床上常用的单位是 cGy, lGy = 100cGy。15. 临床上常川吸收剂量的单位是什么？ cGy16. 当量剂蚤与吸收剂量的单位之间是什么关系？H二DQW D-吸收剂量；Q-品质因数，也称为“权重因了”，它是用来描述不同类型 和不同能虽的射线在相同吸收剂虽条件下产牛的不同牛物效应的的个修止系数，般是

6、 通过实验获得的近似值，无量纲；N是待定修止因了，是为今后引入其他修I:因素留冇余地, 也是无量纲，口前指定为1。H是为最剂最。17. 临床剂量学的基本原则是什么？1. 放射线必须对准所要治疗的病灶区域即“靶区”。照射区域的入射形状必须与病灶 形状致，潜在转移区也要包括在照射区域之内。2. 靶区的剂量分布要与病灶的立体形态尽量保持致，靶区要达到90%以上的剂量分 布，即90%等剂量|11|线包及靶区，而靶区内的剂量分布梯度不能超过5%。3. 能址的选择和照射野的设计应尽量提高治疗区域剂量，要尽屋降低照射区正常组织受量。4. 保护病灶周围重要器官免受照射，至少不能使它们接受超过其允许耐受量的范围

7、。18. PDD、SSD、SAD分别代表什么意思?百分深度剂量(Percent Depth Dose, PDD)定义为标准照身寸条件卜(射野 10cmX 10cm, SSD=100cm),射野屮心轴上某一深度(d)处的吸收剂址(Dd)与参考点深度(d0)处吸收剂虽 (DdO)Z比的白分数。-般参考点深度(d0)选在最人剂最点深度(dm)处。源皮足N (Source Skin Distance, SSD )农示射线源至0体模农面照射野屮尼的品冃离。源轴距(Source Axi s Di stance, SAD),表示射线源到机架旋转轴或机器等中心处的距离。19. 简述临床剂量学的主要内容。1选用

8、人体组织等效材料，模拟人体组织环境，间接测用剂虽分布。2. 通过测量各种条件对PDD的影响，估算实际照射条件下人体组织的剂屋分布特性。3. 根据不同的照射模式，定义并测虽:剂虽:计算因了。4. 制订治疗计划，计算处方剂量。5. 采取各种方法，进行剂量齡证。6. 临床剂量学的其他内容。20. 简述放射卫生防护工作的慕本原则及其含义。1. 放射实践的正当化(justification of radiological practice)； 任何伴方-电离辐身寸的 实践，所获得的利益，包括经济的以及各种有形、无形的社会、军事及英它效益，必须大于 所付出的代价，包括星本的工产代价、辐射防护代价以及辐射所

9、致损害的代价等，这种实践 才是正当的，被认为是可以进行的。2. 放射防护白勺最优化 (optimisation radiological prolcction)； 任何电离辐射A勺实 践，应当避免不必要的照射。任何必要的照射，在考虑了经济、技术和社会等因素的慕础上, 就保持在可以合理达到的最优水平在谋求最优化时，应以最小的防护代价，获得最佳的防 护效果，不能迫求无限的降低剂量。3. 个人齐lj量和危险度限制（in dividual doso a nd risks limits）。所冇实践带来的个人受 照剂最必须低于当最剂最限值标准。21. 放射卫生防护一般采取哪儿项措施？为什么？1） 时间防护

10、：尽量缩短受照时间（原因是辐射剂量与受照时间成疋比）；2） 距离防护：增人与辐射源的距离（照射剂址率与距离平方呈反比）；3） 屏蔽防护：人与源ZI可设吉防护屏蔽（B辐射常用低原孑序数的铝或有机玻璃；X、丫 射线采用高原了的铅、铁或混凝土）22. 电场的两种基本形态及其产生原理是什么？医用电子直线加速器采用的是什么特性 的电场？电场的形态可分为“无旋场”和“有旋场”两类。“无旋场”，是指电场冇头冇尾，从止电荷出发，到负电荷终止；而“冇旋场”是一种 封闭的、无头无尾的电场C冇旋电场是通过磁场感应而产生的，出磁场强度随时间变化时，就会在磁场的垂直向上 感应出涡旋电场C医用电子直线加速器采用的是（动态

11、无旋）的电场23. 电子加速器的类型冇哪些？1） 按照加速器原理分为：肓流高压型加速器、谐振型加速器、感应型加速器2） 按照加速器路径可以分为：直线加速器和回旋加速器3） 按照加速能量可以分为：低能加速器、屮能加速器、高能加速器24. CT模拟定位机的功能有哪些？1提供肿瘤和周围各器官的清晰CT影像；2. 提供组织不均匀件校匸，提供了复杂的计算机软件，能够实现影像的二维重建，设计照射 野，并将射野的三维分布结果叠加在影像上，利用激光定位系统完成刈治疗条件的虚拟模拟;3. 将影像扫描、计划设计和计划模拟的功能集成到同一套系统上25. 三维治疗计划系统有哪三项基木功能？1. 图像处理功能2.剂量计

12、算功能3.计划评估功能26. 低熔点铅的成分有哪些？有什么特点？ 主要成分：铅26.7%、钮50%、锡13.3%、钻10%特点：1.熔点低，70C,便丁浇铸成形；2. 密度较高，约为9.4/cm3（达到纯铅密度的83%）,符介临床需要；3. 常温下便度比纯铅高，成形的铅挡块不容易变形。27. 剂量验证设备有哪些？常用的放射治疗验证分析设备有：热释光剂量计、胶片剂量仪、多通道半导体剂量仪、射野影像系统等等。28. 现代体内放射治疗设备为什么叫做后装机?H前的内照射都是采用近距离后装治疗机进行近距离放射治疗，所以现代体内放射治疗 设备丄要是指近距离后装治疗机，简称“r;装机”。29. 现代后装机采

13、用的是什么放射源？英半衰期是多少？换一次放射源大约能用多长时间？现代近距离厉装治疗机使用的放射源是放射性同位素“张192 （ 192Ir） ”，半衰期只有 74天，人约半年时间就需要更换新源。30. 光子射线、电子射线的平坦度和对称性都不能超过多少？光了射线的平坦度和对称性都不能超过3%； 电子射线的平坦度不能超过5%,电子射线的对称性不能超过2%31. 现代高能医用电子直线加速器有哪两种加速方式？各釆用什么样的整体结构形式? 为什么？行波和驻波C行波医用电子直线加速器是“滚筒形”结构，之所以设计为“滚筒形”，是因为高能行 波加速管比较氏，臥长度可达2.5m,按滚筒形设计是其最佳结构方案；驻波

14、医用电了肓线加速器采用的是“支骨形”结构。原因：高能筑波加速管比较短，空 间上允许做成支愕结构32. 简述医用电子直线加速器的基本工作原理。在“高用脉冲调制系统”的统一协调控制下，一方而，“微波源”向加速管内注入微波 功率，建立起动态加速电场；另-方而，“电了枪”向加速管内适时放射电了。貝要注入的电了少动态加速电场的相位和前进速度（行波）和交变速度（驻波）都能保 持致，那么，就可以得到所需要的电子能量。如果被加速后的电子直接从辐射系统的“窗 口”输出，就是窩能电子射线，若为打靶之后输出，就是高能X线。33. 从整体结构上看，行波加速器与驻波加速器主要有哪些不同点？1. 行波加速管沁（一般是2.

15、5m人右），驻波加速管敦氐（1.5m：右）；2. 行茨沏速霧的微波源只适介选择体积较小的“磁控管”，它可以与机架一起转动；驻波 加速飙M以选“磁控管”，也可以选择“速调筲”；3. 行茨沏速餡勺微波电磁场只有而进波，没有反射波，需要设證微波“吸收负载”。驻波 加速管既心前进波，也有反射波，共同形成“驻波”，不需要“吸收负载”；4. 行波加速管羈N头的垂肓距离较短，磁沏邀删射头的乘肓距离鮫长：5. 行茨沏逐黔是通过“波纹管”的伸缩来移动“偏转室”，从而实现X线与电了线的转换， 莊滋滋侈是通过移动“靶窗转换器”来实现的；6. 行汲沏速器主要是采用改变微波功率的方式來转换光子能量。磁沏速券是通过“能量

16、 开关”技术来转换光子能暈；7. 行茨沏速諜采用改变微波频率的方式来调节电了射线的输出能呈，驻波加速器是呆用汝 变微波注入功率的方式來调节电了射线的输出能量；&驻浅勿速礬在微波源少驻波加速背ZI可加了 个四端口环流器，起到隔离及吸收金反射 功率，行滋勿速器虽然也有隔离器，但为了防止功率不匹配时影响微波源的正常工作，但隔 离功率比驻波小得多34. 加速管有哪两种加速模式？请简述它们的基木理论模型。行波加速管和驻波加速管行波加速管的基本思路是：让加速电场与被加速的电子同步前进，直到被 加速的电子获得所爲要的能量为止。由于电子很轻，经过几十畑v的加速之后，电 子速度就会接近光速，而宏观系统是不可能以

17、接近 光的速度运动的，所以，现实中不可能制造出这样 的系统.当微波通过圆形波导管传输时，在其中可 以激励起一种具有纵向分量的行波电场（TM01 模），其传播的“相速度”甚至趙过了光速。受这 一思路的启发，科学家们发明了 “行波加速管”.驻波加速管的基本思路是：让交流动态电场“養力型”加速，宜到被加速的 电子获得所需要的能量为止.这种理论模型在一般的电气工程上是不可能实现 的。这是因为，如果D取5cm,近似为光速，这时电 源频率高达3000 MHz.而理论分析和实践经验都表明, 这么高频率的电功率是不可能用电红来传输的.不过， 受这一思路的启发，科学家们发明了 “驻波加速管”35. 加速管内建立

18、行波电场的理论棊础是什么？1微波在圆形波导管内传输时，可以激励起一种具有纵向分量的行波电场（TM01模）2.这种TM01模的最大特点是在中心轴区域具有纵向行波电场分量，这正是我们所期望的行波电场.VP=Y在同一个加速管中，不同加速段的T难以改变，所以，改变人是调节不同加速段行波电场相速度么唯一可行的方式.因此，加速管的结构设计是满足同步加速条件的关犍技术.这从理论上说明了采用动态行波电场同步加速电子的设想，是加速管内建立行波电场的理论基础。36. 什么是“盘荷波导” ？加速管为什么耍设计为“盘荷波导”结构?“盘荷波导”是指任圆波导中周期性地设置带中孔的圆形金模片的圆波导管。该设计是为适当的丁扰

19、改变斜射波9反射波的合成条件，从而使相速度降下来，达到同步 加速电了的H的。37. 加速管内不同加速段的电子速度是不相同的，怎样才能保证行波电场始终满足“同步加速条件” ？38. 电了处于行波电场的什么相位才能进行有效加速？为什么?39. 行波加速管为什么要设计“相聚束器” ？40. 什么是加速管的“工作模式”，不同T作模式加速管的盘荷间距是如何确定的?41. 为什么说行波加速管是“色散系统” ？什么参数是影响色散特性的主要因素？42. 行波加速管的电场强度与什么因素有关？作为成品行波加速管来讲，对以怎样改变 加速能量?43. 在行波加速管内，微波功率具有什么样的传输规律？为什么？44. 驻波

20、加速电场是如何建立起来的？少行波加速电场相比，驻波加速电场有什么明显特点?建立骁波电场的基本方法，是将盘荷波导加速管的两端分别联接“短路面”，让注入加速管的微波P在加速管内形成正向行波和反向行波，并双向反射。45. 简述驻波加速管的基本工作原理。作为口模丄作的驻波加速管，和邻腔内的电场强度总是这样交普变换，帕度则随着时间逐渐山小 变人，再山人变小，周而复始。如果在广腔的电场强度山负变止的瞬间注入个电了，则电了在前进 的同时，电场强度不断増加，电了不断获得能呈，电场强度达到峰值时，电了也正好到达广加速腔的 中央位置，之后电场强度开始下降，电犷依猱惯性念后半腔中飞行；当电犷进入2腔的瞬间，相邻加

21、速腔的电场强度方向匸好翻转，这时，广腔内电场强度变为负值，2=腔内的电场强度变为正值，电了乂 在公腔内被继续加速获得更高的能星。出和邻加速腔的电场强度方向再次翻转吋，电子乂进入了卜- 个电场强度为正值并不断增加的加速腔内。这样，尽管和邻加速腔电场强度的大小和方向-直交替变 换，但电子却 吉处加速相位，所以，电子能屋可以得到持续增加，肓至达到我们所期望的电子能 虽。这就是驻波加速管的基木工作原理。46. 为什么说驻波加速管是单色结构？为什么驻波加速管对微波频率的要求更加严格？对特定工作模式的驻波加速管而言，它只能T作于单的微波震荡频率，频率偏离 之后，不但场强降低，还会破坏驻波形成条件，从而破坏

22、同步加速条件，所以，驻波加 速管只能丄作在单一微波频率上，这说明驻波加速管是单频微波器件.47. 行波和驻波加速管的参数有哪些？特性阻抗一般有多少？4&什么是加速管的工作特性？加速管的工作特性包括哪些内容?概念：加速管的工作特性是指加速管输出参数随输入参数的变化关系.内容：第 类工作特性一负载特性，包括三项：（1）能量-负载特性、（2）功率-负载特性、（3）强度-负载特性;第二类匸作特性一功率特性，包扌舌三项：（1）能址-功率特性、（2）功率-功率特性、（3）强 度-功率特性；笫二类工作特性一频率特性，包括二项：（1）能虽-频率特性、（2）功率-频率特性、（3）强 度频率特性。49. 请根据负

23、载特性曲线分析束流负载变化吋输出参数的变化规律。50. 要改变加速管的输出能量时，一般从哪几个要素入手，为什么?“加速电场”、“束流负载”、“同步条件”。“加速电场”、“束流负载”、“同步条件”是台医用电子直线加速器得以稳定运行的三 大基本要索，因此，要改变射线能量，必须从这=大要索入手。51. 行波加速管一般是采取什么措施来转换高能X-射线与低能X-射线的？通过偏转系统來筛选所设定的输出能量。52.驻波加速管可以采取哪两类措施來转换高能X-射线与低能X-射线?方武一：通过偏转系统来筛选所设定的输出能虽。方式一： “能址开关”技术。53. 为什么行波加速竹可以通过“跳频”来改变电子线的输出能虽

24、，而驻波加速管不可以？驻波结构的加速管容许微波频率的变化范较小。驻波结构的加速管只有个工作频率点。驻波加速管单位长度的能量增益较高，故整体结构较阪,但能谱鮫差，对微波频率的稳定性要求较高，能呈的改变与调节和对困难一些等特点。54. 医用加速器的核心部件“三管一枪”代表什么?55. 医用电子直线加速器般采用哪个频段的微波？其波长是多少?医川电了直线加速器一般采川S波段2998MIB或2856MIb （波长10cm）的微波频率，所 以吋称之为S波段医川电子血线加速器。微波是频率（波长）介于红外线与无线电波之间的一种电磁波，其频率范川人约是3X 103X10彻Hz （对M的波长范|书|是11000m

25、m）。56. 微波的基本特点有哪些?1. 高频特性2.範波特性3.散射特性4.穿透性5.虽了特性57. 微波源有那两种类型？两者的主要区别是什么？微波源的类：磁控管（Magnetron）是集微波产牛与功率放人丁体的人功率微波器件。 速调管（Klystron） 是种微波功率放人器件，其前端必须配备可以产 生小功率微波源的微波驱动器（RF Drivor）,两者共同构成人功率微波源。58. 微波在波导管中传播吋的相波长Xg少在口由空间传播吋的口由波长X Z间是什么关 系？为什么微波在波导管内传输时的相速度会大于光速？zsin 0既然传输频率f保持不变，而相波长儿变长，那么，唯一的解释就是微波在波导管

26、内的传输速度超 过了光速C,这是一个非常重要的新概念。59. 磁控管系统包括哪几个部分？各起什么作用？磁控管系统的皋木结构包括管体和管外磁铁两大部分，而管体乂可分为阴极和阳极两个主更部分。管外磁铁的作用是：为管体提供轴向磁场，是磁控管微波慮荡系统不可或缺的匝要组成部分。一般來 讲，小功率的磁控管多是采用永久磁铁，大功率的磁控管多是采用电磁铁。管体是：微波产个与发射的卞体结构；实践小，当谈到磁控管的时候，往往就是特指管体部分。60. 磁控管的振荡频率是由什么因素决定的？磁控管的微波频率调节原理，般是在阳极的谐振腔中插入根金丿曲杆来丁扰内部的谐振条件以改变微波频率，通过调节插入深度，就町以在一定范

27、丽内得到不同频率的微波。61. 在磁控管没有轴向磁场的情况下，是否可以施加径向高电压？不可以施加径向高电压。B尸0时，R无穷人，电了沿包线全部打到阳极上，这就是只加径向直流电压，不加轴向磁 场时的情况。由于这时人最高速电了打到阳极上，会引起温度剧增，因此，无轴向磁场时是 不允许施加直流电压的！62. 何谓磁控管的工作特性？通常，是在负载匹配的悄况下，以阳极匚作电用为纵坐标，以阳极匚作电流为横坐标， 由牛产厂家通过实验测最并据实绘制“等磁通Illi线”、“等功率Illi线”和“等效率Illi 线”。63. 通常情况下，应该如何选择磁控管的工作点？般来讲，工作点应选定在工作特性Illi线图上工作区

28、域的右上方比较合适。64. 什么是磁控管的负载特性？磁控管的负载特性，是指输出功率与输出频率随微波负载阻抗匹配情况而变化的棊木规律65. 速调管系统包括哪几个部分？各起什么作用？速调管系统主要市微波射频驱动器(RF Driver)、速调管(Klystron)和套在管外的聚焦线圈二人部分构成C微波射频驱动器：向速调管注入微波。速调管：是个微波功率放 人器。聚焦线圈：対髙速运动的电子产牛更人的径向样聚作用。66. 简述速调管的基木工作原理?当速调管工作时，首先要注入低功率微波源，让四个谐振腔受激产金谐振。这时，由电 子枪注入的初始电子朿流处于相对松散的状态，当这些电子高速运动经过输入腔杷口时，只

29、耍相位合适，必然会通过能量交换來加强腔内的初始振荡功率，而电子本身的动能会降低， 其结果是处于正半周的电了被减速。同样原因，处于负半周的电了会被加速。在经过“漂移 管”时，前边的电了和后边的电了会进一步向一齐靠拢，这种电了向一起汇聚的现象称为电 了的“群聚”效应。当达到最后个谐振腔，即输出腔吋，nJ将“群聚”电了团看成个个 携带巨大电量与能量的小“电子球”，这些球与球之间的距离正好就是电磁振荡的个周期, 丁是，就町以在最后一个腔的出口处输出频率由驱动器确定、|佃功率被I幅放大的微波能量。67. 微波传输模式？矩形波导和圆形波导传输最低模式是什么？68. 行波加速器与驻波加速器的微波传输系统各有

30、什么特点？两者Z间有什么区别？行波医用电了宜线加速都是以磁控管作为微波源。行波低能医用加速器般只能输出 个单光了能量，而行波高能医川加速器通常町以输岀双光了，并冃町以输出多档电了射线。 行波医川加速器的微波传输系统包括微波输入和微波输出两部分。rtr丁行波电场的反射功 率不人，一般的铁氧体部件就能吸收，所以，行波加速器通常只需要配置一只谐振式隔离器 就能满足需要。行波加速器不同，驻波加速器的微波系统不是分为两段，而是连为个整体。驻波加 速器的微波能量 般是从加速管中段注入。驻波加速器上也仃吸收负载，但不是接在末端, 而是接在四端坏流器上，具作川不是吸收剩余微波能量，而是为了吸收失配时的反射波，

31、以 避免影响甚至损坏微波源系统也必须采用四端口环流器进行隔离反射功率也通过端口 3 联接的人功率吸收负载消耗掉。69. 从微波系统上区分，医用驻波加速器可分为哪两种类型？各有什么特点?医用驻波加速器吋分为高能和低能两种类世驻波加速器。低能驻波医用电了肓线加速器是采用磁控管(Megnetron)作为微波源，所以常被称为M 型驻波加速器。由于驻波加速管是一个高Q谐振腔，微波频率稍冇变化就会引起失谐，容易 形成全反射，泮通的谐振式隔离器承受不了这么高的反射功率，所以必须釆用四端口环流器进行隔离。反射功率可通过端口 3联接的大功率吸收负载消耗掉。髙能驻波医川电子血线加速器多是采丿IJ速调管(Klystron)作为微波源，所以常被称为 K型驻波加速器。驻波高能保用电了直线加速器多是配用速调管，不能9机架一起转动，必 须配用旋转波导，这是驻波高能医用电了肓线加速器微波系统的技术难点之。这种