伽马刀基本功能和结构

伽马刀是采用多个钴-60源和非共面小野（如201个准直器孔的小野），应用立体定向框架，以一种非常准确的方式，把高的放射剂量投照到小的肿瘤靶区上，这是一种单次的大分割放疗。伽马刀并不是真正意义上的手术刀，“刀”的意思是指在短时间内对肿瘤组织进行大剂量的照射，产生类似于外科切除的效果。但医生并没有给病人开刀。取而代之的是伽马刀将放射线精确地聚焦在颅脑肿瘤、损伤或其他病灶区。伽马刀使用的射线为伽马射线。放射性元素钴-60通过β衰变产生2种单能的γ射线，分别为1.17 和 1.33 MeV。钴-60伽马射线的深度剂量分布与4MV 的X线类似，钴-60的半衰期为 5.27年。

第一台伽马刀于1967年研制成功，采用179个钴-60放射源，固定在半球样的头盔里，另配有三种可变换的外准直器，使射线束的直径分别为4、8、14mm。1974年第二台伽马刀在瑞典Karolinska医院安装，1984年第三台在阿根廷的Buenos Aries安装，1985年第四台在英国的Shiffield 安装，后两台伽马刀的放射性钴源增加到201个。1987年第五台伽马刀在美国 Pittsburg 大学医学院安装，增加了直径18mm的准直器，并且引入计算机系统使不同准直器可以根据治疗容积的大小在剂量计划中综合应用。此后伽马刀日趋完善，并逐步扩展到了世界各地。

立体定向伽马射线治疗系统的基本结构大体相同，根据其运行的方式主要分为直射式和旋转式两种结构。直射式结构较为简单，在球形外壳上直接设定准直器圆孔，治疗时根据临床解剖需要选择对应坐标的准直器插入放射源即可。旋转式立体定向伽马射线治疗系统主要由放射外科系统、立体定向系统、治疗计划系统和控制系统等组成。

（一）放射外科系统

放射外科系统由射线源装置和屏蔽装置组成。在一个球形的壳体外表面准直器源孔内按一定的比例均匀的安装活度相同的钴-60放射源，根据靶区定位的不同，源体外壳带着放射源可在一个根据定位坐标计算预定的轴面内旋转。同时配合准直器可以根据肿瘤大小选择相应需要的直径。屏蔽装置主要包括屏蔽半球、屏蔽门、屏蔽棒和屏蔽地基等，以确保辐射防护安全。

（二）立体定向系统(https://www.daowen.com)

立体定向系统由立体定位框架、MRI/CT影像兼容适配图框及适配器、定位支架和治疗床组成。立体定向系统分成有创硬固定型和无创软固定型两种，具有三维坐标定位功能，适配器是立体定位框架与MRI/CT影像定位床相吻合的附件。MRI/CT影像兼容适配图框由特殊材料制成三维刻线，进行MRI/CT影像定位时，立体定位框架通过适配器与MRI/CT影像图框相配合，得到带有定位标记点的MRI/CT影像图像，在伽马刀TPS中通过软件测定CT/MRI上的定位标记点，用来确定肿瘤的位置坐标、大小和形状。治疗时，借助立体定向系统以实现对靶点的聚焦照射。定位支架是一个带有三维调节定位器的支撑设备，治疗时可实现支撑立体定位框架和治疗定位的作用。治疗床由固定床身和移动床组成，定位支架通过附件连接固定于移动床上，治疗时将患者送入放射源装置内，使预选靶点与射线焦点重合，治疗完毕后退出患者。

（三）治疗计划系统

治疗计划系统是立体定向γ射线治疗系统的重要组成部分，是一套集图像处理和剂量设计的计算机系统，可以进行各类影像数据图像的输入、三维图像的处理和文件的输出等。主要功能有图像处理、计划设计和治疗方案输出。通过DICOM标准接口可以输入带有坐标标记点的影像资料，可重建出患者体表轮廓、病变和重要器官及组织结构的三维立体图像。治疗计划系统的计算机软件可以设计射野入射方向、选择准直器大小和剂量权重及焦点位置等治疗参数，进行剂量计算和剂量评估，制订最佳治疗方案，同时还可以进行放射治疗计划的剂量和靶区质量控制和保证。治疗方案可以按照所要求的格式传输到立体定向γ射线治疗系统中，以进行病人的治疗。

（四）控制系统

控制系统主要包括：智能控制系统、监视对讲系统。智能控制系统可以读取患者治疗数据，监控机器各个部分的工作状态，有错误报警、紧急状态报警等功能。监视主要是闭路电视监视系统和对讲系统，用于监控治疗过程中的患者状态及和患者间的交流，保证患者治疗安全及紧急情况的及时发现和处理。