医用加速器差异化设计思想的探讨上(4)

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摘要：（5）所有弧形照射野的累计通量分布与计划期望的分布一致，达到调强目的。 利用VMAT模式进行放射治疗，理论上比利用动态IMRT进行治疗的速度要快。但

（5）所有弧形照射野的累计通量分布与计划期望的分布一致，达到调强目的。

利用VMAT模式进行放射治疗，理论上比利用动态IMRT进行治疗的速度要快。但是这种治疗速度实际上也受制于加速器剂量率以及部件运动速度的限制。

目前医科达的VMAT功能设备在执行计划时可以改变机架转速，而瓦里安设备更多采用恒定机架速度的方式。相对而言，笔者认为改变机架运动速度是万不得已的方式，毕竟机架的转动惯量太大了，难以保证其可控性和即时性。可以预期，未来更先进的放疗设备也一定是以VMAT技术作为基石继续向前发展的。

1.2.4 影像引导放疗技术的需求和设备的要求

上面提及的所有的临床治疗技术，都是基于肿瘤组织是刚性和固定位置的前提下，但是由于实际上肿瘤组织存在很大的柔性且具备一定的（自我或被动）运动性，且随着治疗的进行，肿瘤的体积和形状也在发生改变，因此，我们必须对肿瘤靶区的定义进行修正，例如引进靶区勾画PTV概念、追求实时靶区跟随放疗、4D时相/呼吸门控放疗以及自适应治疗等临床需求，都是在IGRT条件下对肿瘤基于刚性假定的计划和治疗过程进行修正、补充和优化。

也就是说，IGRT技术的运用是放疗发展史上第二个里程碑，基于人们对精确放疗技术满足了打得狠，但无法确定是不是打得准这一担忧，IGRT开始被开发出来并逐渐进入临床阶段。本质上IGRT追求的是对放疗靶区（实时）可视化监测及其放疗计划的实施和修正。由此，笔者整理出来影像引导放疗的主要应用需求如表3所示。

广义的IGRT其实也包含了多模态影像融合条件下的TPS计划，只是它属于制定准确的放疗计划的临床需求。IGRT技术将影像技术和治疗技术进行了结合，从而定义了医用加速器发展过程中的追求精准放疗的一个维度。加速器本体、精确放疗以及影像引导在临床上发展的权重变迁，可以如图4所示来进行形象展示。

图4 医用直线加速器各部分技术重要性的变迁Fig.4 Changes in the technical importance of various parts of the medical linear accelerator

1.3 对比

在常规放疗时代，以微波器件组成的射线产生装置占据主要地位；精确放疗技术的临床应用大大提升了MLC的地位，尤其动态调强的应用，开始利用MLC 将通过有限的适形野来调节剂量分布变成了通过理论上无限的适形野的共同聚合来调节剂量分布；而影像引导系统的引入则彻底改变了以往临床放疗的盲目性，精确地将靶区的位置、形状、体积的变化呈现在我们的面前，两者结合，将放疗时代导入了一个广阔的高速发展时代。

1.3.1 EPID引导

EPID实际上是一种能够承受MV级高能射线照射的二维X线平板探测器，其图像引导的特点是：

（1）MV射线锥形束成像，软组织图像模糊，只能利用骨骼影像和模拟机系统传过来的图像做配准，主要用于摆位验证；

（2）2D影像（拍片模式）；

（3）理论上可任意选择拍片角度，操作简单，成本低、容易实现，既可以离线校正验证射野的大小、形状、位置和患者摆位，也可以直接测量射野内剂量，是一种简单实用的二维影像验证设备。

该模拟过程中常无法直接或完整看到肿瘤侵犯范围，通常需要借助骨、气腔和体轮廓线等标志来间接确立放疗临床靶区。应用该种技术进行放疗模拟定位时存在诸多的问题。主要缺点表现如下：

表3 影像引导放疗的应用需求Tab.3 Application requirements for image guided radiotherapy

（1）所获得影像是二维的，前后位影像重叠失去了诸多前后位解剖学信息；

（2）无法勾画出肿瘤和正常组织和器官几何体积；

（3）基本无法进行三维治疗计划设计和剂量分布的显示；

（4）无法与其它来源影像进行融合来共同确定肿瘤的临床靶区。

因此，该种影像用于恶性肿瘤放疗特别是根治性放疗的计划设计中存在很大限制。由于获得该影像经济实惠，影像的整体感强，连续采集能获得动态信息，因此目前该种影像多用于姑息性治疗靶区确定和用于治疗计划设计、实施等方面的验证。

但是，随着技术的发展，基于非晶硅平板探测器的EPID，可以直接测量射野内剂量，是一种快速的二维剂量测量系统，用EPID系统进行剂量学验证的研究开始不断增多，逐渐兴起并推向临床。相信EPID会迎来DGRT的春天。

1.3.2 CBCT图像引导

为了满足在3D方向上得到清晰图像的需求，人们又开发了基于kV射线的CBCT的成像技术。CBCT系统实际上是一个X线系统，动态平板。CBCT获取数据的投照原理和传统扇形扫描CT不同，X线球管以较低的射线量围绕患者做环形DR（数字式投照），获得的图像数据在计算机重建后进而获得三维图像。从成像结构看，CBCT用锥形束X线扫描代替常规诊断CT的扇形束扫描；与此相对应，CBCT采用一种动态平板探测器来代替常规诊断CT的线状探测器。因为数据获取的方式不一样，常规诊断CT的投影数据是一维的，重建后的图像数据是二维的，后处理工作站上的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的；CBCT的投影数据是二维的，重建后直接得到三维图像。显然，CBCT采用锥形束X线扫描可以显著提高X线的利用率，只需旋转360o即可获取重建所需的全部原始数据，由于CBCT提供的三维方向上的靶区的图像定位比二维影像准确得多，因此可以说CBCT的出现引领放疗进入了真正的图像引导时代。其特点是：

文章来源：《市场周刊》 网址: http://www.sczkzz.cn/qikandaodu/2021/0328/1113.html

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