瓦里安加速器漫谈

治疗机头


● 典型的第4代或第5代电子直线加速器治疗头的 重要部件有： — 多个可回收式X射线靶 — 均整滤过器与电子散射箔（也称散射滤过器） — 初级与可调式次级准直器 — 双通道透射电离室 — 射野指示灯与测距仪 — 可回收式楔形滤过板选件 — 多叶准直器（MLC）选件
心 脏 全 肺 脊 髓
PT V
逆向优化参数
限制项目

剂量 ≤ ≥ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 6600 6000 6500 3800 2000 3000 3000 5000 5800 cGy cGy cGy cGy cGy cGy cGy cGy cGy
优化权重 800 1000 700 1000 600 500 300 200 400



●临床治疗用光子射线束由靶-均整滤过器组合 产生。 ● 临床治疗用电子射线的产生需要将可回收式 的X射线靶和均整滤过器从电子路径上移走 ● 初级准直器确定了最大的圆形射野。这个最 大射野被一个可调的矩形准直器进行再限制，可 调式准直器由两对各自独立（可以非对称运动） 的上、下遮线器组成，在机器等中心平面可形成 的最大射野为40 × 40 cm2。IEC建议，矩形 准直器对于初级X射线的穿透剂量不应大于开野 剂量的2%。
计划设计



适形放疗也可以采用四野共面照射，即前 后对穿及斜对穿。 五野照射的适形度优于四野照射，保护了 健侧肺及心脏等危及器官，而全肺受量不 一定增加。 前斜野（Beam-2）可以增加适形度，不会使 脊髓受量增加过多。当靶区靠近胸部后侧， 为避免射线损伤过多肺组织，可改为后斜 野。
计划设计
3、调强放疗 逆向调强放疗一般采用5-9个共面野，围绕 等中心均匀分布。靶区、脊髓、肺等器官 受量均作为优化参数。在优化过程前（中） 将上述参数输入计划系统。计划系统最终 会按照给定的参数，设计和筛选出基本合 适的方案。物理师还要做适当修正。如果 计算结果与目标相差很多，就要核对各ROI， 检查、调整优化参数，再次进行优化。
加速器操作室
垂直照射
病人固定，机头旋转照射
机头旋转中
加速器治疗室
体膜固定
精确摆位
激光灯准确显示病人体表上的3个中 心
激光定位系统
技师在仔细摆位
利用弓形尺精确定位
鼻咽癌病人头颈肩膜固定
确定摆位标记
找3-5个体位固定不动的点，可以是 骨性标记，记录其坐标值。
真空垫固定病人体位
计划设计
二、周围型肺癌
食管癌放疗计划的设计
5野照射
6野照射
采用5野、6野照射的剂量分布图
计划设计
1、常规放疗： 在模拟机定位下，一般采用前后对穿射野， 照射范围为局部病灶及累及的淋巴结。照 射量为50-66Gy。
计划设计
2、适形放疗： 一般为四--五野共面照射。前后两个野为 主，两个侧野避开脊髓。或可加一个同侧 前斜野增加适形度。
逆向优化参数
限制项目

剂量 ≤ ≥ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 6600 6000 6500 800 2000 3000 1000 2500 5500 cGy cGy cGy cGy cGy cGy cGy cGy cGy
优化权重 800 1000 700 600 500 400 300 200 400






1956年，谢家麟在美国制成能量最高为45Mev行波医用 电子直线加速器。 1970年，美国Sable等开发出4Mev驻波医用电子直线加 速器。 1947年，英国Fry等，1948年美国Hansen等各自独立 发明行波电子直线加速器。 1972年，瑞典Reistad等研制成医用电子回旋加速器。 1976年，瑞典Scanditronix Medical研制成 MM50ARTS医用电子回旋加速器。 1977－1983年，中国北京上海及南京先后研制成行波医 用电子直线加速器。 1987年，中国北京研制成驻波医用电子直线加速器。
瓦里安直线加速器漫谈
肿瘤科平阴县医院
贺振河
2017-5-19
概述

放疗是目前治疗肿瘤的三大治疗手段之一，而电 子直线加速器是其主要的治疗设备，自1951年电 子直线加速器应用于临床以来，经过国内外几代 人的艰辛探索，刻苦攻关，现已形成了一种配套 齐全，功能完善，世所公认的肿瘤治疗手段。为 满足肿瘤患者的治疗需求，我院引进了由美国瓦 里安生产，目前世界上最先进的医用直线加速器 系统。该设备性能国际领先，疗效可靠，即能开 展常规放疗，又能开展精确放疗，从而满足了各 种病人的需求。
简要技术说明及主要技术性指标

瓦里安电子直线加速器具有光子线能量为6、 10MV，电子线能量为6～16MeV，能适应 全身深、浅各部位肿瘤治疗的需要。配备 了内置的多叶光栅（MLC）；引进了瓦里 安公司的放射治疗计划系统（TPS）；同时 配备了高性能的模拟定位机。该设备还装 备了高精度的定位激光灯，能准确的勾画 出病人体表上的三个中心，保证了病人定 位及每次治疗的复位精度。
常用放疗设备

60X线治疗机
Co治疗机 医用直线加速器 模拟定位机 CT sim 近距离后装治疗机 其他






1885年，德国科学家伦琴发现了X射线。 1898年，法国科学家居里夫妇发现了天然放 历史回顾 射性核素226Ra。 1910年，美国Coolidge研制成钨丝阴极X射 线管。 1913年，美国Coolidge研制成140Kv X射线 机。 1922年，美国Coolidge研制成200Kv X射线 机用于放疗，以后还有过800Kv和1000Kv X 射线机。 1931年，美国Van de Graff发明电子静电加 速器。 1940年，美国Kerst发明电子感应加速器。 1944年，苏联Veksler提出电子回旋加速器原 理。 1949年，美国用电子感应加速器进行放射治 疗。
PTV:




最大剂量点 100%体积 10%体积 脊髓: 最大剂量点 全肺： 15%体积 7%体积 心脏： 50%体积 30%体积 Ring: 最大剂量点
计划对比
1、普放—适形放疗—调强放疗三种方式的剂 量分布比较：
普放
适形
调强
计划对比
2、普放—适形放疗—调强放疗三种方式剂量 体积直方图(DVH)比较：
放疗辅助产品
弓形尺
定位托架
体膜
面膜
头颈肩膜
利用TPS系统做适型计划
精确设野
一丝不苟
技术精湛
模拟定位机
技师在调控模拟机
剂量仪
加速器治疗室
放疗辅助产品
弓形尺及小激光灯点定位
头枕
体Hale Waihona Puke Baidu固定
恒温水箱
候诊大厅
TPS工作站
水箱、剂量仪
确定摆位标记
找3-5个体位固定不动的点，可以是 骨性标记，记录其坐标值。

该加速器具有CT MRI融合技术，可在图像引导 下开展精确适形调强放疗；它融合了现代医学影 像技术、立体定位技术、计算机、核医学、放射 物理、自动化智能控制等多种现代高新科技，可 实现对全身肿瘤的常规放射治疗、三维适形放疗、 逆向调强放疗、立体定向放射外科治疗(俗称X-刀 治疗)等。并且配备了专职的放射物理人员对患者 整个治疗过程进行质量控制，以确保患者所接受 的放疗按照计划准确无误地执行。

此项技术的开展，填补了我县肿瘤放射治 疗的一项空白，具有副作用小、无痛苦、 不受年龄限制等优点，从真正意义上实现 了恶性肿瘤的精确定位、精确计划、精确 治疗。该设备即能进行常规放疗、又能进 行精确放疗，能满足不同层次病人的需求。 投入临床应用后必将进一步提高我院的社 会效益、经济效益及技术效益，从而进一 步造福于广大患者。




医用电子直线加速器是一种比较复杂的大型医疗 设备，涉及到诸多学科和技术，如加速器物理， 核物理，无线电，电工学，自动化控制，电磁学 微波技术，电真空，机械，精密加工，电子计算 机，制冷，流体力学等。 :电子直线加速器通常为为等中心安装，整机大 致分为5个部分： ● 旋转臂架 ● 机架支座或支撑底座 ● 调制器柜 ● 病人支撑组件(如治疗床) ● 操作控制台
Beam-4, 180度
Beam-1, 0度
Beam-5, 310度
Beam-3, 130度
Beam-2, 50度
计划设计
3、调强放疗： 步骤同中心型肺癌调强放疗。由于周围型 肺癌病灶偏离体中心，照射野等中心(ISO) 位置尽量要放置在体中心附近，但又不能 造成过度的偏野照射。
此例为六野照射
PTV:




最大剂量点 100%体积 10%体积 脊髓: 最大剂量点 全肺： 25%体积 15%体积 心脏： 50%体积 30%体积 Ring: 最大剂量点
计划对比
1、普放—适形放疗—调强放疗三种方式的剂 量分布比较：
普放前程 前后对穿照射
普放后程 斜野对穿照射
适形放疗
调强放疗
计划对比
2、普放—适形放疗—调强放疗三种方式剂量 体积直方图(DVH)比较：

● 射野指示灯和测距仪为根据标记点进行 临床治疗摆位的工作提供了方便的目测方 法。射野指示灯在病人皮肤上照亮与放射 治疗的射野一致的照射野范围；而测距仪 则用于将病人置于正确的治疗距离，它投 影在病人皮肤上的厘米刻度值可以测量距 离加速器等中心的垂直距离。



● 笔形电子束通过束流输运系统从一个很薄的窗 口引出。引出窗通常用金属铍制造，铍的低原子 序数特性会使笔形电子束的散射和韧致辐射都很 小。 ● 从笔形电子束生成临床治疗用的电子射线束的 方法有： — 对笔形束进行散射。在相当于X射线模式的均 整滤过器位置放置高原子序数材料（铜或铅）做 的薄箔，可以将笔形电子束散射至可达25 × 25 cm2范围的放射治疗用射线束。
计划设计
一、中心型肺癌。
计划设计
2、适形放疗： 一般以五野共面照射多见。前后两个野为 主，两个侧野避开脊髓，加一个同侧前斜 野增加适形度。当肿瘤形状很不规则，或 剂量分布不理想时，可以根据靶区的形状 适当增加射野。
具体实施


首先，医生提出对靶区的剂量要求和危险 器官的剂量限制 其次，物理计划师针对要求合理选择射线 性质、能量、射野多少、入射方向、组织 补偿等
计划对比
IMRT 5Gy 20Gy CRT 普放
全肺受量对比
IMRT CRT 普放
脊髓受量对比
IMRT CRT 普放
心脏受量对比
计划对比



保护肺功能方面，普放具有一定优势，但 对脊髓心脏等器官的保护不理想。 适形放疗能满足绝大多数剂量要求，对危 及器官保护较为理想。当靶区不规则时， 可将靶区分段布野，然后进行剂量衔接。 调强放疗能明显降低肺V20及其他危及器官 受量，但由于子野数目过多，容易造成肺 低剂量区（V5）扩大。
加速器放疗的适应症



神经系统肿瘤 ：包括神经胶质细胞瘤、垂 体瘤、脑膜瘤、脑转移瘤、生殖细胞瘤、 髓母细胞瘤、颅内淋巴瘤、脑干肿瘤、脊 髓肿瘤等。 头颈部肿瘤 ：包括鼻咽癌、喉癌、上颌窦 癌、口腔癌及中耳癌等。 胸部肿瘤 ：包括肺癌、食道癌、纵膈肿瘤 及乳腺癌。




腹部肿瘤： 包括胰腺癌、肝癌、胆管癌、 肠癌等。 泌尿及生殖系统肿瘤： 包括前列腺癌、肾 癌及盆腔肿瘤等。 骨肿瘤 ：包括骨肉瘤、软骨肉瘤、纤维肉 瘤等。 其他：血管瘤、恶性肉芽肿瘤等
基本原理

电子直线加速器是利用微波电磁场加速电 子并且具有直线运动轨迹的加速装置。目 前，在放疗中使用最多的是电子直线加速 器。




.在直线加速器中，电子在一个称为加速波导管 的特殊真空结构沿直线轨道加速。 注入器为电子束流源，实质上是一个简单的静电 加速器， 称之为电子枪。 电子由被加热的电子枪阴极热发射出来，经弧形 的聚焦电极聚焦成笔形射束，然后由阳极电压加 速并穿过阳极的小孔进入加速波导管。 用于加速电子的加速波导有以下两种类型： (i) 行波加速结构。 (ii) 驻波加速结构。
IMRT CRT 普放
5Gy
20Gy
全肺受量比较
IMRT CRT 普放
脊髓受量比较
IMRT CRT 普放
心脏受量比较
计划对比



简单的周围型计划中，三种方式均能较好 保护肺组织； 适形与调强由于布野角度多，增加了脊髓， 心脏等器官的受量；但较好的适形度可以 减少肺的高剂量区； 周围型与中心型相比，脊髓受量容易限制， 所以布野角度，照射野数目，照射野的能 量可以根据靶区的实际情况调整，删减， 以更好的保护危及器官。