放射线的来源

1．1．1 放射线的种类与来源

电离辐射线分为电磁辐射与粒子辐射两类。X、γ射线都属于电磁辐射线又称为光子束，X射线是从原子核外产生的，γ射线来自原子核内，均可用人工方法获得。例如高速运动的电子轰击靶物质产生X射线，放射性核素衰变释放出γ射线。X与γ射线在产生方式上不同，在本质上没有什么区别。它们都有一定的能量，在真空中的传播速度与光速相同。粒子辐射包括α粒子、电子、中子、质子、负π介子和其他带电重离子，主要是从各种类型的加速器获得，某些也可由放射性核素衰变产生。其中，X、γ射线与电子束已广泛用于临床放射治疗，中子、质子和其他重离子尚处于研究和临床试用阶段。

1．1．2 放射治疗设备与放射源

放射治疗有远距离和短距离两种基本照射方式。远距离治疗指从体外一定距离，定时、定向、集中照射人体某一部位。短距离治疗是将放射源植入组织间、放入人体天然腔道或敷贴在病变表面进行照射。

千伏级X线治疗机 如果在X射线管的阴极灯丝与阳极靶之间加上高电压，在电场的作用下电子被加速，当电子撞击靶物质时运动突然受到阻滞，一部分电子能量以轫致辐射和特征辐射的形式释放出来，即为X射线。由于轫致辐射是X射线的主要成分，因而X射线的能谱是连续的。X射线的峰值能量等于阴极与阳极间管电压值，平均能量约为管电压值的三分之一。常用半值厚(HVT)表示穿透能力。加速电场越强，发射出的X射线峰值能量越大，被加速的电子越多，产生的X射线强度越高。X线治疗机从结构上分为固定式和旋转式两种。主要由X射线管、高压发生器和冷却部分与控制部分组成。根据管电压可将X射线治疗机分为四档：接触X射线机10～60kV；浅层X射线机60～160kV；深部X射线机160～400kV；高压X射线机400kV～1MV。

钴－60治疗机 钴－60治疗机是放射治疗的常用设备。它是采用高强度的放射性钴－60制成密封型放射源，线束经准直后用于放射治疗的装置。钴－60是由钴－59在核反应堆中经热中子照射轰击产生的。钴－60的原子核不稳定，核中粒子不断运动并发生碰撞，能量在粒子间相互传递。核内中子不断地转变为质子并发射3－粒子，使钴－60成为受激状态的镍－60，释放出能量为1．17MeV和1．33MeV的两种γ射线(其平均能量为1．25MeV)后，变成稳定的镍－60。钴－60原子核的衰变符合指数衰减规律，半衰期为5．26年。附表1－1为钴－60衰变表。

钴－60治疗机有固定式和旋转式两种。由放射源、照射机头、线束遮线与准直、运动与控制部分组成。钴－60机遮线器分为放射源固定式和移动式。常用源皮距(SSD)为70～100cm。它造价低、操作维修方便、输出稳定。在我国，目前仍处于发展阶段。

主要适用于头颈部肿瘤放射治疗的铯－137治疗机也已被应用。铯－137产生能量为0．66MeV的γ射线，半衰期为30年。结构与钴－60机相似，一般源皮距不超过35cm。我国已有生产。

电子直线加速器 电子直线加速器是放射治疗的重要设备。它是利用微波电场在加速管中加速电子至较高能量的装置。电子加速过程实际上是电磁场能量转换成电子动能的过程。当电子被加速到一定能量后，引出再通过散射片即为用于治疗的电子束。如果电子直接打靶即可产生X射线束。电子直线加速器有行波与驻波两种加速方式。从能量上将医用电子直线加速器分为三档：小型机4～6MV；中型机8～14MV；大型机16～25MV。医用电子直线加速器主要由加速管、微波功率传输系统、电子枪与束流系统、真空、冷却、调制、控制和应用部分组成。常用源皮距为80～100cm。结构相对复杂，成本高，对维修要求也高。

短距离放射治疗源 短距离放射治疗源距离靶体近，吸收剂量在小范围靶体内减弱迅速。组织间插植和腔内照射是短距离放疗的常用方法，敷贴照射较少使用。组织间插植是将放射源制成针、丝、籽状植入靶体内。根据放射性核素的半衰期和能量，可将组织间插植分为永久性和短暂性插植。用于永久性插植的放射性核素半衰期相对短(几天)或能量较低，如金－198、碘－125等。用于短暂性插植的放射性核素半衰期相对长或能量高(大于100keV)，如铱－192。腔内照射是将装有放射源的各类容器放入病人体腔内，靶区参考点达到预定照射剂量后再取出。铯－137作为腔内放射源已代替了镭－226源被广泛采用。

短距离放射治疗亦可用后装放射源技术。短距离治疗常用放射源有关物理常数列于表1－1中。

表1－1 短距离治疗常用放射源物理常数