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
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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。
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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。
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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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1年第26卷叫羽
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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