医用直线加速器技术简述

子射野影像系统（Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅ
Ｐｏｒｔａｌ ｌｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，ＥＰＩＤ）。
可以用于治疗前的定位验证和治疗过程中的验证照相。既
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２０１ １年第２６卷０４期
Ｖ（Ｒ，．２６Ｎｏ．０４
万方数据
ｐａｔｔｅｍ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｕｓｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ０１．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ
Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｎｅｕｒａｌ
【１７】ｓｕ Ｙ，Ｍｕｒａｌｉ ＴＭ，Ｐａｖｌｏｖｉｃ
ｏｆ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｇｅｎｅｓ ｂａｓｅｄ ａｔｉｃｓ，２００３。１９：１５７８—５７９．
Ｖ，ｅｔ
ｏｎ
ａ１．ＲａｎｋＧｅｎｅ：ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄａｔａ［Ｊ］．Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
加速管，二者区别见表１。 表１行波加速管和驻波加速管的区别
图３电子线和ｘ线出束原理
越高，且故障率也越高。计算机控制的电动多叶准直器 （ＭＬＣ）在今天几乎成为加速器上的标准配置，用于生成临 床所需的Ｘ线射束形状。使用ＭＬＣ与使用挡铅块相比，可 以大幅度地提高效率。是三维适形放射治疗和调强放射治 疗的必备装置。当前多叶准直器在治疗平面投影的叶片宽 １．３加速电子的高频功率源（即微波发生器Ｊ 大功率微波源分为磁控管和速调管两类，二者区别见 表２。 表２磁控管和速调管的区别 度通常在１０ｍｍ以内，宽度在５ｍｍ或更小时一般称为高精 度ＭＬＣ系统；总的叶片数量在２７—８０对之间，以４０或６０ 对比较常见。 多叶准直器可以是南加速器生产商提供并直接内置在 加速器中，亦可以由第ｉ方生产由用户安装在加速器的机 头下方，称为外挂式ＭＬＣ。一般内置式ＭＬＣ效率较高、使 用方便、通用性较强；后者通常可满足一些特殊可求，如 较低的成本或特别高的精度或特别的治疗模式。现在临床 上使用比较多的还是内置式ＭＬＣ系统。
Ｎａｔｉｏｎａｌ
【１４】Ｇｕｉｌｌａｍｅｔ Ｄ，Ｂｒｅｓｓａｎ Ｍ，Ｖｉｔｒｉａ Ｊ．Ａ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｎｏｎ—ｎｅｇａｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｌｏｃａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ［Ｃ】．ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ．Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＮＩＰＳ）．
Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯ，ＵＳＡ：ＭＩＴ Ｐｒｅｓｓ，２００１，５５６—５６２ 【１２】Ｌｉ Ｓ Ｚ，Ｈｏｕ Ｘ Ｗ，Ｚｈａｎｇ Ｈ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｌｅａｒｎｉｎｇ ｓｐａｔｉａｌｌｙ
ｌｏｃａｌｉｚｅｄ，ｐａｎｓ—ｂａｓｅｄ ＩＥＥＥ
Ｃｈｉｎａ
【文章编号】１６７４—１６３３（２０１ ｌ，Ｄ４—００８５－０２
医用直线加速器ＭＬＡ自２０世纪７０年代产生至今已被 广泛应用于肿瘤患者的放射治疗，它利用电离辐射来治疗 肿瘤，对于鼻咽癌、扁桃体癌、喉癌以及前列腺癌等疗效 较好，且对一些晚期肿瘤患者也可以进行姑息性治疗以达 到止痛、止血、消炎等目的，从而减轻患者的痛苦，改善 患者的生存质量。 目前，按产生射线能量，ＭＬＡ可分为低能单光子 （４－－６ｍＶ）和高能双光子带电子线两大类。临床实践证明， 约８０％的深部肿瘤可以用６ｍＶ的ｘ线进行治疗，现在绝 大部分的医用电子直线加速器均包含这一能量。其它在Ｉ临 床上常用的中高能ｘ线为１０ｍＶ、１５ｍＹ和１８ｍＶ，如较深 部位（腹部）需ｘ射线１６—１８ｍＶ；对于比较表浅的肿瘤， 有时也使用４～２２ＭｅＶ的电子柬进行治疗。由于放射线不可 避免地同时存在治疗和损伤作用，该类设备配置的需全面 考虑以保证其射线范围、定位、强度和剂量精准，操控智 能便捷，维护维修成本低，不仅关系到疾病的治疗效果和 效率。而且关系人体正常组织器官健康甚至生命安全。 医用直线加速器的工作原理，如图ｌ、图２。
２００７。ＬＮＣＳ４６８１，７９２－８０２．
ｍｏｎｏｃｙｔｅ’’ｄｅｒｉｖｅｄ ｎｅｕｔｒｏｐｈｉｌ——Ａｃｔｉｖｉｎｇ ｐｅｔｉｄｅ ｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｎｇ ＨＬ６０ １９８９．９：１９４６—１９５７．
ｐｒｏｍｙｅｌｏｃｙｔｅｓ［Ｊ】．Ｍ０１．Ｃｅｌｌ．Ｂｉｏｌ，
【１ １】Ｌｅｅ Ｄ Ｄ，Ｓｅｕｎｇ Ｈ Ｓ．Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ Ｎｏｎ—ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｆａｃｔｏ ｒｉｚａｔｉｏｎ【ｃ】．Ｌｅｅｎ Ｔ Ｋ，Ｄｉｅｔｔｅｒｉｃｈ Ｔ Ｇ，Ｔｒｅｓｐ Ｖ．
ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ
Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ。２００１，１：２０７一！ｌ
【１３１ Ｗａｎｇ Ｙ，Ｊｉａ Ｙ，Ｈｕ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｆｉｓｈｅｒ ｎｏｎ—ｎｅｇａｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ
ｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ
ｌｏｃａｌ
ｆｅａｔｕｒｅｓ【Ｃ１．Ａｓｉａｎ
【１５】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｂｉ．ａｃ．ｕｋ／ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ—ａｓ／ａｅｒ／ｊｓｐ／ａｅ—ｖｉｅｗ— ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ｊｓｐ？ａｃｃｎｕｍ＝Ｅ—ＧＥＯＤ一２６８５．
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ［Ｊ］．Ｍａｃｈｉｎｅ 【１０】Ｘｉａｎｇｚｈｅｎ
Ｌｅａｒｎｉｎｇ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００４，５：１４５７．
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ２
【１９】任海萍。等．一种基于图像正交矩的肿瘤细胞识别技术研 究ＵＪ．中国医疗设备，２００８，２３（８）：１０—１１． 【２０ｌ昊跃文，何扬，等．胃癌中胰岛素样生长因子结合蛋白一２， 胰岛素样生长因子一１和增殖细胞核抗原的表达和临床意 ａ－ＩＪ］．中国临床医学，２００８（１）：７０－７２． 图
台
图２磁控管（治疗头部分）设备原理图 构简单，易于加工、安装和检修，可单独从加速管上拆卸 更换，使医用直线加速器的维修停机时间最短。 １．２匹配加速电子的相位变化和速度的真空波导系统（即 加速管） 根据微波在加速管中不同的工作方式分为行波和驻波
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万方数据
２核心软件功能
２．１调强放射治疗功能（ＩＭＲＴ） 本技术是随着计算机控制的电动多叶准直器和治疗计 划系统的发展而得到广泛应用的一项放疗技术。ＩＭＲＴ可 １．４将电子束引向最终治疗部位的磁场偏转系统 磁场偏转还可起到束留稳定控制器的作用，它分为 ９０。和２７０。，二者区别见表３，电子线和ｘ线出柬原理见 图３。 袁３ ９０。和２７０。的区别 以对极不规则的肿瘤靶区进行高适形度的治疗，使得放疗 的适用范围和治疗效果都得到了有效的提高。当前调强技 术主要分为静态调强（ｓｔｅｐ ａｎｄ ｓｈｏｔ）和动态调强（Ｓｌｉｄｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）两种方式，这两种技术的差别主要表现在治疗所 需的时间上，静态调强在给靶区投照２Ｇｙ剂量所需要的时 间一般为１５—４０ｒａｉｎ，而动态调强照射同样的剂量所需的时 间在１０ｒａｉｎ以下。一般而言，调强放疗技术的治疗效果要 优于常规的放疗技术，但其应用所需的技术力量和设备都 较多，治疗时间也比较长。 ２．２电子射野影像系统 射野影像系统（Ｐｏｒｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）是在射束透过靶 １．５替代射野挡铅并可灵活调节进行调强治疗的多叶准直 器（ＭＬＣ） 由钨和钨合金制成的单个梯形截面叶片，目前多用 ２０－６０对叶片，叶片越薄适合度越好，但制作越难，造价 区后的出射方向采集影像的装置，早期系统为光激荧光板 影像系统，现在通常为非单晶硅Ｘ线探测板系统，称为电
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ，Ｋｏｒｅａ，２００４．
上证。电子射野影像系 统可以为放疗计划提供最为直观的验证，以保障治疗的质 量，同时使用ＥＰＩＤ系统的效率较高通常只需要１－２ｍｉｎ。 ２．３图像引导放疗技术 图像引导技术一直伴随着放射治疗的发展而不断进步， 从广义上说，所有的影像设备（如ＣＴ、ＭＲＩ、Ｘ线机）均 可以用于确定肿瘤靶区和危及器官位置，也就是引导放射 治疗。现在所说的图像引导放疗，一般指的是在治疗室采 集病人影像并用于提高放疗精度的技术。以直观的影像证 据确定了在放射治疗每次摆位时，肿瘤靶区误差的数值 大小。在２００２年、２００３年和２００８年，Ｖａｒｉａｎ、Ｅｌｅｋｔａ和 Ｓｉｅｍｅｎｓ公司分别发布了各自的加速器机载ｋｖ影像系统， 可以在治疗时在治疗位置对病人采集ｘ线透视和锥形束 ＣＴ影像，如瓦里安的Ｔｒｉｌｏｇｙ、Ｃｌｉｎａｃ ｉＸ，Ｅｌｅｋｔａ的Ａｘｅｓｓｅ、 Ｓｙｎｅｒｇｙ、ＳｙｎｅｒｇｙＳ和Ｓｉｅｍｅｎｓ的Ａｒｔｉｓｔｏ ２．４容积旋转调强技术 ２００８年以来，Ｖａｒｉａｎ、Ｅｌｅｋｔａ分别推出了ＲａｐｉｄＡｒｅ和 ＶＭＡＴ的容积旋转调强技术，这一技术在做加速器出柬时， 同时进行机架旋转速度、多叶准直器形状、输出剂量率等 多个设备参数，可以在２～３ｍｉｎ内对靶区投照２Ｇｙ的剂量， 并达到不低于调强治疗（ＩＭＲＴ）的剂量分布效果。从而极
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｅｍｎｅｅ．
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｌｉｎｅａｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｒｅｌｅｖａｎｔ
ｊｏｂ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｄｉｃａｌ ｌｉｎｅａｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ；，ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ；ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
帆艇
图１速调管设备原理图
１医用直线加速器的核心硬件
１．１为加速器提供电子束的电子枪 目前普遍采用的三级栅控电子枪比二级枪增加了一个 控制极（栅极），通过其在阴极上加负电压，截止阴极发射， 从而对电子注流进行控制。枪结构有一定的耐压强度，结
收稿日期：２０１０—１２—２４ 作者邮箱：ｂｙｓｙ＿ｃｗ＠１２６．ｃｏｒｎ
ｏｎ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ（ＰＮＡＳ）ＵＳＡ，２００４，１０１（１２）：４１６４． ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｃａｎｃｅｒ
【８】Ｇａｏ