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医用加速器差异化设计思想的探讨上(3)
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摘要：常规放疗主要要求放疗设备的核心微波系统即以加速管为核心的微波系统具备稳定和可靠工作的能力，很显然束流品质的变化将直接影响治疗的效果，因此
常规放疗主要要求放疗设备的核心微波系统即以加速管为核心的微波系统具备稳定和可靠工作的能力，很显然束流品质的变化将直接影响治疗的效果，因此输出射线的能量和剂量率的稳定至关重要。在设计微波系统的时候：①要尽量考虑一定的功率冗余能力；②采用“DE-q”或其他技术手段稳定输出脉冲高压；③设计并采用束流伺服和剂量率伺服系统。
1.2.3 精确（调强）放疗技术的需求和设备的要求
我们知道，由于X线的天然特性，其射线的剂量衰减曲线是随着进入物体的深度而衰减的。换句话说，就是射线到达物体深部靶区时，其在整个放射路径上的剂量分布却是外层的部分受量大而靶区受量小。这是电磁类射线的共性，无法克服，因此如果要在内部靶区实现剂量聚焦，则需要在多个方向完成投照，方向越多，则在某一确定方向上接受的剂量会被平均得越小。事实上，和X 线性质类似的伽马射线装置就很好地应用了这个原理，对靶区使用几十甚至上百个60Co源来达到病灶边缘剂量陡降的效果。加速器精确放疗技术其实就是在多方向投射的基础上再结合电动多叶光栅的2D 平面的不规则形状的快速适形能力来达到整个3D 空间的剂量适形，从而解决在对靶区加量的情况下保护危及器官。为此我们整理了精确放疗的要求，如表2所示。
针对上述需求，现已开发的精确放疗技术主要如下：
（1）调强技术，分为静态调强（Step &Shoot IMRT）和动态调强（Dynamic IMRT）或称“滑动窗”技术（Sliding Window）；
（2）容积调制旋转调强治疗技术（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）。
调强技术的出现是放疗技术发展的第一个里程碑，这种方式主要通过电动多叶光栅（MLC）来实现，MLC的配置与否，也是区分加速器有无能力从事精确放疗的分界线。自此，MLC也成为和加速器系统并重的分系统。调强主要是通过在多个方向投射预先由治疗计划系统（Treatment Planning System,TPS）计算的多个不规则子野（Segment）来完成的，以达到精确放疗的目的。调强技术出现的最大意义在于给予了一种实用的技术既能够保证在靶区注入更高剂量的同时仍能够把周围的危及器官的剂量压低，这改变了常规放疗权衡这两者时经常陷入两难境地的局面。当然，调强技术的出现对加速器提出了更高的要求（见表2），呈现出与常规放疗加速器完全不一样的功能要求。
表2 精确放疗的应用需求Tab.2 Application requirements for precision radiotherapy
静态调强是指在照射过程中照射野的形状不变，但在相邻照射野中间改变，其同义词是 Step and Shoot或Stop and Shoot，照射过程中机架角度不变。每次准直器形成一个子野形状，或叫一个分野。各个子野的不同权重的强度分布的相加就得到了所期望的强度分布。静态剂量场强度分布，如图2所示。
图2 静态调强“像束”强度分布Fig.2 "Image beam" intensity distribution for static IMRT
但另一方面，由于静态调强剂量场分布的适形度不足，且治疗时间较长，所以后来就发展出来动态调强技术。在动态调强照射过程中，光栅的适形的形状是不断变化的，其同义词是滑窗（Sliding Window），即在照射过程中机架不动，MLC中每对叶片（一对叶片形成一个缝隙）都朝着一个方向以不同的速度运动，其速度大小是时间的函数。整个过程中叶片位置、叶片速度、输出的MU值和剂量率是相互影响的。所以需要设备具备剂量率伺服功能和光栅叶片位置精确控制能力（速度反馈、位置反馈、加速度反馈）。其剂量场分布，如图3所示。
图3 动态调强的“像束”强度分布Fig.3 "Image beam" intensity distribution for dynamic intensity modulation
从图2和图3可以看出，动态调强和静态调强在剂量场分布上，动态调强的剂量场适形度更细腻。
VMAT 技术是基于调强技术基础上并结合弧形治疗的优势开发出来的、目前兼具良好靶区剂量分布和高速治疗效率的新一代调强方式。它将成百上千的子野分布在1到几个弧上，目前有取代传统静态和动态调强技术的趋势。但是它也是对加速器要求最高的一种调强技术，其要求如下：
（1）机架运动中加入对运动速度和实时角度的精确要求；
（2）动态IMRT与弧形（Arc）治疗相结合，用旋转射束来实现优化的剂量分布；
（3）剂量率、机架速度、MLC叶片位置速度及角度等非均匀可调；
（4）机架围绕病人旋转，MLC叶片位置每隔10o变化一次以便跟随靶区形状。使用多个共面或非共面弧形照射野；
文章来源：《市场周刊》 网址: http://www.sczkzz.cn/qikandaodu/2021/0328/1113.html
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