自上世紀70年代以來(lái)，中國的放療產(chǎn)品事業(yè)取得了很大的發(fā)展，在歷經(jīng)北京醫療器械研究所、廣東威達醫療器械集團公司、山東新華醫療器械有限公司、揚州海明醫療器械公司、沈陽(yáng)東軟醫療系統有限公司，以及眾多后起之秀如上海聯(lián)影、廣東中能等為代表的國產(chǎn)放療設備供應商的不懈努力之下，在清華大學(xué)等科研單位的大力支持下，目前國內的放療產(chǎn)品技術(shù)研究水平取得了長(cháng)足的進(jìn)步，在技術(shù)的先進(jìn)性、質(zhì)量的可靠性、產(chǎn)品的一致性和穩定性方面都得到了不同維度的飛躍性的進(jìn)步。

通過(guò)對醫用加速器、TPS（放射治療計劃系統）、CT-SIM（CT模擬）機、X線(xiàn)模擬機、后裝機、電動(dòng)多葉光柵、三維劑量場(chǎng)分析系統、X-刀、三維移動(dòng)激光燈、RTIS（放療信息系統）、OIS（腫瘤信息系統）、各種定位輔助固定裝置的不斷投入和研制，國產(chǎn)放療設備已經(jīng)形成了一個(gè)完整的產(chǎn)品供應體系，具備了提供整套放療解決方案以服務(wù)于患者治療的能力。

更為可喜的是，這些年不斷在質(zhì)子重離子治療方面的投入，為患者腫瘤治療又提供了一大重要手段！

進(jìn)入21世紀后，從國際領(lǐng)域的范圍來(lái)看，醫用加速器發(fā)展得特別快，可以用眼花繚亂來(lái)形容近些年的加速器方面的發(fā)展。但是如果我們總結醫用加速器的發(fā)展歷程，我們依然可以梳理出來(lái)加速器的發(fā)展脈絡(luò )和發(fā)展維度。

即無(wú)論加速器怎么發(fā)展，實(shí)際上都是沿著(zhù)以下三條主線(xiàn)：

• 精準：即IGRT方向的差異化演進(jìn)，主要解決的是治療準確性的問(wèn)題，關(guān)注的是靶區的實(shí)際大小、實(shí)時(shí)邊界形狀和在人體中的實(shí)際時(shí)空位置，重點(diǎn)解決的是“所見(jiàn)即所治”。

• 精確：臨床技術(shù)與手段的差異化演進(jìn)，主要解決的是照射劑量場(chǎng)和腫瘤靶區組織立體適形和生物適形、靶區內劑量分布均勻的問(wèn)題，重點(diǎn)解決的是“所治即所見(jiàn)”。

• 關(guān)注用戶(hù)體驗：在此基礎上，衍生出來(lái)我們在如何滿(mǎn)足用戶(hù)使用舒適度的方向上的差異化演進(jìn)，即關(guān)注用戶(hù)（廣義性質(zhì)的）使用體驗。

下面對這幾個(gè)方面予以詳細介紹。

精 準

所謂精準，準確地說(shuō)是關(guān)于IGRT方面的發(fā)展，即放療結合影像，準確告知腫瘤治療過(guò)程中它的位置、形狀、大小，以便調整加速器射線(xiàn)的輻照方向以及強度，使得射線(xiàn)準確的包裹腫瘤而避免傷及無(wú)辜。

以前的傳統的加速器，基本上通過(guò)模擬機定位（X線(xiàn)模擬機或CT模擬機或模擬解決方案）以后，將腫瘤靶區的位置通過(guò)在人體外表上的標記予以呈現，并借助之拉票機房?jì)鹊墓潭す鉄魜?lái)定位靶區位置。

由于實(shí)際治療過(guò)程中靶區的實(shí)際位置與靶區標記位置存在無(wú)法對應的情況，因此實(shí)際上這種定位的方法還是被歸屬于盲打治療階段。樣式見(jiàn)下圖。其特點(diǎn)是：

• 一般采用懸臂結構；

• 定位擺位方便。

 ▲ 模擬機定位

到了上世紀90年代，為了解決腫瘤靶區的定位問(wèn)題，先后發(fā)展了EPID、動(dòng)態(tài)X線(xiàn)、CT等圖像引導設備，我們將這種圖像引導的加速器治療技術(shù)稱(chēng)為IGRT。具體情況介紹如下。

1

EPID引導   

EPID實(shí)際上是一種能夠承受MV級高能射線(xiàn)照射的二維X線(xiàn)平板探測器，其圖像引導的特點(diǎn)是：

• MV射線(xiàn)錐形束成像，軟組織圖像模糊，只能利用骨骼影像和模擬機系統傳過(guò)來(lái)的圖像做配準，主要用于擺位驗證；

• 2D影像（拍片模式）；

• 理論上可任意選擇拍片角度操作簡(jiǎn)單，成本低、容易實(shí)現，既可以離線(xiàn)校正驗證射野的大小、形狀、位置和患者擺位，也可以直接測量射野內劑量，是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的二維影像驗證設備。

缺點(diǎn)是該模擬過(guò)程中常常無(wú)法直接或完整看到腫瘤侵犯范圍，通常需要借助骨、氣腔和體輪廓線(xiàn)等標志等來(lái)間接確立放療臨床靶區。應用該種技術(shù)進(jìn)行放療模擬定位時(shí)存在諸多的問(wèn)題。主要表現在：

• 所獲得影像是二維的，前后位影像重疊失去了諸多前后位解剖學(xué)信息；

• 無(wú)法勾畫(huà)出腫瘤和正常組織和器官幾何體積；

• 基本無(wú)法進(jìn)行三維治療計劃設計和劑量分布的顯示；

• 無(wú)法與其它來(lái)源影像進(jìn)行融合來(lái)共同確定腫瘤的臨床靶區。

因此，該種影像用于惡性腫瘤放療特別是根治性放療的計劃設計存在很大限制。但由于獲得該影像經(jīng)濟實(shí)惠，影像的整體感強，連續采集能獲得動(dòng)態(tài)信息，因此目前該種影像多用于姑息性治療靶區確定和用于治療計劃設計、實(shí)施等方面的驗證。

但是，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，基于非晶硅平板探測器的EPID，可以直接測量射野內劑量，是一種快速的二維劑量測量系統，用EPID系統進(jìn)行劑量學(xué)驗證的研究開(kāi)始不斷增多，逐漸興起并推向臨床。相信EPID會(huì )迎來(lái)DGRT的春天。

 

▲ EPID引導

2

CBCT圖像引導   

CBCT系統實(shí)際上是一個(gè)X線(xiàn)系統動(dòng)態(tài)平板。CBCT獲取數據的投照原理和傳統扇形掃描CT不同，X線(xiàn)球管以較低的射線(xiàn)量圍繞患者做環(huán)形DR（數字式投照），獲得的圖像數據在計算機中重建后進(jìn)而獲得三維圖像。

從成像結構看，CBCT用錐形束X線(xiàn)掃描代替常規診斷CT的扇形束掃描；與此相對應，CBCT采用一種平板探測器來(lái)代替常規診斷CT的線(xiàn)狀探測器。

因為數據獲取的方式不一樣，常規診斷CT的投影數據是一維的，重建后的圖像數據是二維的，后處理工作站上的三維圖像是連續多個(gè)二維切片堆積而成的；CBCT的投影數據是二維的，重建后直接得到三維圖像。

顯然，CBCT采用錐形束X線(xiàn)掃描可以顯著(zhù)提高X線(xiàn)的利用率，只需旋轉360度即可獲取重建所需的全部原始數據，其特點(diǎn)是：

• kV射線(xiàn)錐形束成像，通過(guò)軟件圖像重建，呈現3D影像和DRR圖像，即錐形束CT；

• 可360°旋轉，部分設備突破360°；

• 由于利用的是錐形束和KV平板，射線(xiàn)散射較大，圖像清晰度有限；

• 可以做組織彈性配準，由于器官邊沿分辨度不高，精確度有限。但是對于部分組織例如頭部等器官，骨骼剛性配準就比較精確；

• 適合三位配準和二維配準；

• 成像軟組織分辨率和空間分辨率均比較差，成像劑量要比常規診斷CT高一個(gè)數量級別。

 

▲ CBCT引導

3

CT引導   

從某種程度上來(lái)說(shuō)，CT引導是真正意義上的IGRT。

CT影像是組織影像，不僅包含組織器官的位置信息，也包含組織器官的密度信息，因此它不但能夠做圖像位置定位，還能夠利用CT影像對治療計劃進(jìn)行離線(xiàn)調整。其特點(diǎn)如下：

• 能提供3D和2D圖像組織配準；

• 成像速度快，圖像質(zhì)量好；

• CT不僅能提供靶區位置、體積、結構信息，最主要的還能夠提供組織密度信息，提供放療計劃修正的便利，部分承擔CT模擬機的功能。該能力在分次放療中，可根據腫瘤退縮或周?chē)鞴僮兓鲞m應性計劃優(yōu)化甚至分次治療過(guò)程中的再計劃。這是CT-linac的最大的優(yōu)點(diǎn)。

其缺點(diǎn)是CT掃描層面和加速器治療層面不同面，因此導致通過(guò)CT的擺位和定位位置校正確認后，患者還需要挪動(dòng)位置，挪動(dòng)后的位置精度無(wú)法確認和驗證。

 

▲ 西門(mén)子的CT引導加速器（面對面方式）

▲ 上海聯(lián)影醫療的CT引導加速器（前后緊貼式）

4

雙X線(xiàn)系統正交影像引導   

這種成像技術(shù)把兩套kV級X線(xiàn)以正交的角度安裝，同時(shí)對病人進(jìn)行照射。先在病人體內植入金球或者以病人骨性標記為配準標記。使用治療室內兩個(gè)交角安裝kV級X線(xiàn)成像系統，等中心投照到患者治療部位，追蹤金屬標志的位置變化，或者根據拍攝的低劑量骨骼圖像，與先前儲存在計算機內的圖像進(jìn)行比對，以便決定腫瘤的正確位置, 并將數據輸送至控制加速器的計算機中用以控制加速器的工作。

與EPID MV級射線(xiàn)攝野片相比，骨和空氣對比度都較高,軟組織顯像也比較清晰。

目前主要是賽博刀(Cyber knife)系統在使用這種方式，當然也有在以前的不具備IGRT功能的常規加速器系統中增加這樣一套定位系統的，例如江蘇瑞爾醫療科技公司就主要從事類(lèi)似的雙X線(xiàn)圖像引導系統的研制和安裝使用，并取得了不錯的反響。

 

▲ Accuray(安科銳)公司的雙X線(xiàn)正交圖像引導系統

5

MV級的扇形束CT影像引導   

這種機型比較少，主要是TOMO在采用這種圖像引導方式，如下圖。

▲ Tomotherapy的MV級射線(xiàn)扇形束圖像引導系統

采用這種方式來(lái)做圖像引導其實(shí)也是一種無(wú)奈。這種機型最初的設計其實(shí)是含有CT影像系統的，且CT掃描層面和治療層面是共面的?？墒强紤]到CT成像和加速器治療兩者之間的系統要求差異較大，例如轉速。要解決這個(gè)問(wèn)題，整體結構和系統會(huì )極其復雜，于是無(wú)奈將CT系統減掉，變成了現在我們看到的這樣子。

也就是說(shuō)，最初的設想，TOMO其實(shí)也是想用kV級射線(xiàn)來(lái)做圖像引導的。但是實(shí)際上由于實(shí)現起來(lái)難度很大，所以不得已才直接采用加速器的MV射線(xiàn)來(lái)做圖像引導。不過(guò)考慮到6MV射線(xiàn)對人體傷害過(guò)大，就將6MV射線(xiàn)能量降低到3.5MV，以降低圖像成像過(guò)程中對正常組織的傷害程度。這款機型在是在美國威斯康辛研制出來(lái)的，但是在美國本土銷(xiāo)售得并不好，在中國大陸反到比較受歡迎和鐘愛(ài)。個(gè)中原因耐人尋味。

6

MRI引導   

在放療過(guò)程中，靶區組織的位置和結構形狀會(huì )根據治療過(guò)程、人體應激反應、呼吸、情緒等因素隨時(shí)間而變動(dòng)，這就導致了靶區的3D信息是不夠的，還需要加入時(shí)間因子，然后實(shí)現實(shí)時(shí)圖像引導，實(shí)時(shí)放射治療。

無(wú)論是EPID還是CBCT或者普通CT引導，目前都做不到實(shí)時(shí)圖像引導放療?；蛘呤且驗槌上駮r(shí)間較長(cháng)，或者是因為成像和治療過(guò)程不同步，或者是因為影像角度與治療角度存在固有偏差。

這樣要實(shí)現呼吸門(mén)控治療，一般都是通過(guò)以下兩種實(shí)施：

• 紅外監控呼吸幅度；

• 通過(guò)4DCT采集呼吸時(shí)相規律然后納入到治療計劃中。

前者屬于間接監控腫瘤靶區隨呼吸的運動(dòng)，誤差較大；后者則是將靶區隨呼吸運動(dòng)的變化抽象化和簡(jiǎn)單化，沒(méi)有考慮靶區隨呼吸運動(dòng)的頻率及幅度在不同時(shí)間和條件下的會(huì )有不同呈現的復雜性。

就目前而言，只有MRI有機會(huì )提供了這一種實(shí)時(shí)成像的可能。

同時(shí)，由于MR是一容積性影像采集裝置，能獲得高空間分辨率和高對比度任意層面和方向的解剖影像，尤其是對于確定頭頸、中樞神經(jīng)、脊髓和軟組織等部位腫瘤臨床靶區有極大幫助。

由于MR成像取決于物質(zhì)的質(zhì)子密度，T1加權、T2加權和血管流空效應，因而MR較CT影像含有豐富的信息，而且磁共振檢測序列的選擇和優(yōu)化可有效地提高腫瘤與周邊正常組織的區分能力，因而MR是顯示組織密度對比差異小的區域，如頭頸、中樞神經(jīng)、脊髓、軟組織、宮頸、前列腺以及骨轉移處腫瘤臨床靶區的一種重要手段。

和CT等不同，MRI可以通過(guò)梯度場(chǎng)的變化提供任意方向的2D圖像，且圖像的成像速度快，1幀不超過(guò)10ms，這就相當于實(shí)時(shí)影像了，目前這種2D圖像主要用于門(mén)控系統，實(shí)際上放療呼吸門(mén)控或跟蹤要求時(shí)間尺度是300ms（~0.1個(gè)呼吸周期），這包括圖像采集、重建靶區、勾畫(huà)（判斷）、開(kāi)關(guān)射線(xiàn)，這樣圖像重復率至少需要4ftps，圖像延遲不超過(guò)100ms，MRI完全滿(mǎn)足這種需要。

MRI-Linac機器主要有四家在做：

• 醫科達(Elekta)的 Unity (1.5 T)

• ViewRay的MRIdian (0.35 T)

• The Australian MRI-Linac program (1.0 T)

• MagentTx Aurora-RT (0.5 T)

▲ 醫科達(Elekta)的 Unity

▲ ViewRay的MRIdian

MRI引導的優(yōu)點(diǎn)：

• 無(wú)附加劑量、軟組織對比度高、可以進(jìn)行治療中引導。

  
  

• 實(shí)時(shí) MRI引導軟組織擺位和在線(xiàn)劑量預測 ：病人每日治療的擺位可直接利用 MRI 影像針對靶區位置做定位，讓對位更精準，并且病人在治療床上，能利用門(mén)卡預測當前放療將要投遞的劑量。

• 術(shù)中適應性放射治療(on-table Adaptive RT)：在分次放療中，根據腫瘤退縮或周?chē)鞴僮兓鲈诰€(xiàn)適應性計劃優(yōu)化； 直接使用MR圖像進(jìn)行物理劑量計算存在困難：MR上的像素量與物質(zhì)內質(zhì)子有關(guān)而與核外的電子密度不相關(guān)，因而無(wú)法直接利用磁場(chǎng)信號進(jìn)行物理劑量的計算。解決此問(wèn)題辦法有兩個(gè)，一是將MR影像融合疊加到CT影像上，用MR和CT影像進(jìn)行靶區的勾畫(huà)，用CT影像中CT值進(jìn)行物理劑量計算；二是通過(guò)數學(xué)模型將磁共振信號轉變成電子密度用于劑量的計算。

• 治療中實(shí)時(shí)追蹤腫瘤(Real-Time Tracking)：治療全程連續造影，系統透過(guò)軟組織追蹤和自動(dòng)化的射線(xiàn)控制，當腫瘤組織移動(dòng)超過(guò)醫師定義的追蹤界限，射線(xiàn)會(huì )自動(dòng)暫停照射，當靶區移回界線(xiàn)內的范圍，治療會(huì )自動(dòng)恢復。

7

PET引導   

目前在海外，已經(jīng)有研究單位在研究PET引導放療的技術(shù)。

PET是一種新型發(fā)展迅速的能檢測腫瘤和正常組織代謝差異的功能性影像學(xué)技術(shù)，其基本原理是將利用能發(fā)射正電子的放射性核素（如18F、11C、15O和12N）標記到某種物質(zhì)上，將這些物質(zhì)注射到人體內，通過(guò)體外裝置進(jìn)行檢測并進(jìn)行顯像，可以靈敏準確地定量分析腫瘤能量代謝、蛋白質(zhì)合成、DNA復制增殖和受體分布等。目前，較為常用的為18F和11C標記的顯像劑。

由于PET 可以用于測定腫瘤細胞代謝狀況，并可以定量和三維顯示腫瘤內諸如乏氧、增殖、新生血管狀態(tài)、凋亡和性激素受體狀態(tài)等生物學(xué)信息的一種新的功能性影像技術(shù)。

從理論上推測它可用于捕捉活體內腫瘤生物學(xué)信息并將其用于指導放療計劃的設計。

然而，PET影像用于腫瘤臨床幾何靶區確定時(shí)尚存在一些問(wèn)題：

• 相比于CT和MR影像，現有PET影像分辨率仍較低（僅2mm～7mm），解剖結構顯示較差；

• 影像分辨率仍較低；

• 影像掃描方式需要改進(jìn)，目前無(wú)法實(shí)現連續步進(jìn)式掃描，這樣會(huì )丟失部分組織信息；

• 目前尚無(wú)定量客觀(guān)反映實(shí)體瘤大小。

總之，時(shí)至今日——

• 放射治療是建立在影像基礎上的系統工程。

• 現有影像引導設施為放療計劃精確實(shí)施提供了一定的保證。

• 不同來(lái)源的影像為腫瘤放療靶區確定提供了不同信息，多種影像共同參與將有助于提高靶區設計的精確性。

• 功能性影像具有臨床應用巨大的潛力，也是腫瘤放療個(gè)體化設計依據的重要來(lái)源。

需要注意的是，放療設備的本質(zhì)還是放療，不是診斷。兩者之間的重要性權重應該處于合適的位置。片面追求影像的先進(jìn)而忽視了放療技術(shù)的發(fā)展，一定會(huì )對放療設備發(fā)展本身帶來(lái)其他問(wèn)題。另外一個(gè)問(wèn)題是考慮到影像系統主要還是為治療系統進(jìn)行定擺位，因此單純就這一點(diǎn)而言，影像成像層面和加速器治療層面共面時(shí)其系統性誤差能大大縮小。反之其由于部件運動(dòng)（例如CT-linac定位和擺位過(guò)程中治療床的轉動(dòng)或前后移動(dòng)）帶來(lái)的固有誤差難以通過(guò)軟件算法以及機械結構的設計來(lái)予以保證。對于這一點(diǎn)希望大家有一個(gè)清醒的認識。

總體而言，核磁已經(jīng)接近實(shí)時(shí)軟組織成像，這種邊看邊打的方式極大地提高了放療的準確性，既然已經(jīng)能夠實(shí)時(shí)看到并定位腫瘤，影像引導技術(shù)是不是可以說(shuō)已經(jīng)摸到了天花板呢？這個(gè)方向的下一階段發(fā)展路線(xiàn)理論上恐怕很難再有創(chuàng )新性空間?；蛘哒f(shuō)，如果還希望在這個(gè)方向繼續發(fā)展下去，成本與代價(jià)也會(huì )推高到市場(chǎng)難以承受的地步。

精 確

精確的概念推廣，主要來(lái)源于用多葉準直器（多葉光柵，即MLC）來(lái)從事適形治療后興起的概念，主要陳述的是CRT（適形放療）、3D-CRT（3D適形放療）、SRT、S-IMRT（靜態(tài)調強）、D-IMRT（動(dòng)態(tài)調強）、VMAT（容積旋轉調強）等放療技術(shù)的發(fā)展和應用。至于是否可以將筆形束治療技術(shù)應用如SRS治療技術(shù)概念也納入這個(gè)概念里，目前沒(méi)有定論，但是也沒(méi)有人反對。我的意見(jiàn)是它們都是精確放療的技術(shù)手段。

不管怎么樣，我們的精確放療的前提條件都是基于將腫瘤組織假定為剛性的、固定位置的、密度均勻的靶區組織。只有在這一個(gè)前提下，我們對腫瘤靶區的定義（位置、體積、形狀）和放療計劃的制定才變得可知、可信也可控。

整體而言，對于治療而言，目前存在三種治療射線(xiàn)形態(tài)，即錐形束、扇形束和筆形束，其中以錐形束治療最為主流。三種不同的射線(xiàn)成野方式，決定了相對應的臨床技術(shù)在不同的道路上發(fā)展。

1錐形束臨床技術(shù)   

先來(lái)看錐形束的放療技術(shù)的發(fā)展。我們知道，從加速管出來(lái)的射線(xiàn)之所以能形成不同的射線(xiàn)形狀，其實(shí)主要是由準直器形狀決定的。

形成錐形束的是如下圖所示的二維多葉光柵，葉片的運動(dòng)主要由螺旋電機來(lái)驅動(dòng)：

 

等中心平面內，錐形束的射野現在一般是40cm*40cm，個(gè)別的是28cm*28cm（例如Halcyon）。以前的常規傳統加速器，35cm*35cm比較常見(jiàn)。

下表主要是關(guān)于錐形束加速器臨床技術(shù)的發(fā)展演變情況。

（點(diǎn)擊圖片可放大觀(guān)看）

如果從劑量場(chǎng)的分布角度來(lái)看，這些技術(shù)之間的臨床表現差異也是很大的，我們先來(lái)整體了解三維適形和三維調強的劑量場(chǎng)分布差異：

很明顯，從上圖看出，5野的IMRT和傳統的6野三維適形相比較，前者提高了對腫瘤形狀的適應性。紅色區為95%的等劑量線(xiàn)包括范圍。

那么，VMAT和IMRT相比有什么不同？旋轉調強技術(shù)是近十年來(lái)最具有臨床價(jià)值的放療技術(shù)之一。它將弧形治療和動(dòng)態(tài)調強治療技術(shù)合二為一，發(fā)展和創(chuàng )造出來(lái)一種新型的臨床技術(shù)。

這方面的技術(shù)應用，典型機型可能是Varian的TureBeam和Elekta的Axesse機型。

▲ Varian的TureBeam

 ▲ Elekta的Axesse

2扇形束臨床技術(shù)   

除了錐形束的旋轉調強之外，還有利用筆形束從事立體定向放射治療的射波刀（Cybro-knife），以及利用扇形束做IMRT治療的Tomotherapy系統，這些都是在臨床技術(shù)進(jìn)行差異化設計的比較成功的案例。

錐形束主要由二維MLC形成，扇形束則是由一維二元光柵形成了，二元光柵葉片的運動(dòng)主要由氣動(dòng)裝置來(lái)驅動(dòng)，只有開(kāi)合兩種位置狀態(tài)：

 

第一個(gè)廣泛使用的商售扇形束IMRT系統是由NOMOS公司生產(chǎn)的Peacock。此技術(shù)是把一個(gè)狹長(cháng)的準直器裝到傳統的機器上面，得到大約20cm寬、1-4cm長(cháng)的扇形束。隨著(zhù)機架的旋轉，扇形束能夠在患者的橫截面上形成一個(gè)條狀的照射野。在機架旋轉過(guò)程中，準直器的葉片在計算機的控制下進(jìn)出，來(lái)調節每個(gè)扇形部開(kāi)或關(guān)的時(shí)間，達到調強的目的。如果要治療整個(gè)靶區，就需要順序照射若干個(gè)窄條野。為避免窄條野間連接處出現較大的劑量錯誤，就要保證治療床運動(dòng)精確性，這要由廠(chǎng)家提供的叫做“Crane”的治療床步進(jìn)完成。

另外一個(gè)采用扇形束治療的就是Tomotherapy專(zhuān)用加速器了。Tomo加速器的二元光柵，葉片位置有三個(gè)，1cm/2.5cm/5cm，因此扇形束在等中心平面內形成的最大射野面積是40cm*5cm。最小射野面積只有0.3cm*1cm。實(shí)際治療的時(shí)候，其有效治療范圍達40cm ×160cm。

 

 

因為扇形束調強的原理和傳統加速器不一樣，所以應用于錐形束的TPS系統不能直接應用于扇形束治療計劃。該TPS只能使用Accuray公司提供的專(zhuān)用TPS，在做治療計劃時(shí)需要考慮如下因素：

• 重要靶區的處方劑量

• 射野寬度（Field)

• 螺距（Pitch)

• 調制因子（MF）

• 各劑量限定的優(yōu)先權重

TOMO相對于傳統療法，最大的優(yōu)點(diǎn)是腫瘤適形度更高。腫瘤劑量強度調整更為精準，腫瘤周?chē)＝M織劑量調節比較精細。該系統集成治療計劃、劑量計算、兆伏級CT掃描、定位、驗證和螺旋放射功能于一身。治療擺位和驗證自動(dòng)化程度較高。

3筆形束臨床技術(shù)   

早期在常規加速器上要形成筆形束，主要用限光筒，也就是在加速器配置限光筒和立體定位頭架，這就是曾經(jīng)風(fēng)行一時(shí)的X刀。

 

但是X刀由于精度的難以保證，更主要的是加速器和X刀在醫院屬于不同的科室，X刀屬于立體定向放射外科設備，屬于神經(jīng)外科，加速器屬于放療科，兩者從屬于不同的科室，結合后沒(méi)有在市場(chǎng)上形成化學(xué)反應，最著(zhù)名的筆形束設備其實(shí)就是專(zhuān)用于立體定向放射外科的伽馬刀了。因為不屬于加速器，我這里就不展開(kāi)論述。

和TOMO同時(shí)發(fā)展起來(lái)的CyberKnife其實(shí)也是一種X刀系統，不過(guò)它是一種專(zhuān)用于立體定向放射外科的放療設備。

 

和伽馬刀類(lèi)似，筆形束治療，采用的都是等中心點(diǎn)聚焦模式。筆形束治療腫瘤的直徑不大于6cm，且主要用于腦部治療。這樣，筆形束對小腫瘤的治療已經(jīng)被證明其有效性是得到行業(yè)認可的。但是近些年隨著(zhù)IGRT的發(fā)展和應用，有將筆形束用于體部大腫瘤治療的拓展其臨床領(lǐng)域的趨勢。但是隨之而來(lái)的問(wèn)題是，如果用筆形束治療體部大腫瘤，至少在治療效率方面將自身處于極為市場(chǎng)中的不利的地位。

筆形束治療一般采用大分割臨床技術(shù)，也就是說(shuō)大分割放療在筆形束治療中取得了大量的臨床數據，有助于我們對大分割進(jìn)行進(jìn)一步的研究、利用和推廣到扇形束和錐形束放療中。

需要提出的是，筆形束和扇形束基本上利用的都是FFF的射線(xiàn)，沒(méi)有FF射線(xiàn)模式。因為FFF模式能夠顯著(zhù)提升射線(xiàn)劑量率，因此目前錐形束也在逐步采用FFF模式進(jìn)行臨床應用。

不過(guò)在這里需要提及的是，不要把臨床方案和臨床技術(shù)能力進(jìn)行混淆。例如上面提到的比較受人重視的大分割技術(shù)，本質(zhì)上是一種臨床或者說(shuō)是治療方案。它的實(shí)現本身不是一種需要在加速器進(jìn)行特別設計的臨床功能和技術(shù)。但是支持這種大分割放療后帶來(lái)的用戶(hù)體驗方面的技術(shù)改進(jìn)，例如錐形束設備的FFF，那就是另外一種關(guān)注點(diǎn)了。

上面提及的所有的臨床治療技術(shù)，都是基于腫瘤組織是剛性和固定位置的前提下進(jìn)行的技術(shù)的演進(jìn)。但是由于實(shí)際上腫瘤組織存在很大的柔性且具備一定的（自我或被動(dòng)）運動(dòng)性，且隨著(zhù)治療的進(jìn)行，腫瘤的體積和形狀也在發(fā)生改變，因此，我們必須對腫瘤靶區的定義進(jìn)行修正，引進(jìn)靶區勾畫(huà)PTV概念、追求實(shí)時(shí)追蹤放療、4D時(shí)相/呼吸門(mén)控放療、自適應治療等技術(shù)手段，都是對腫瘤基于剛性概念等條件下的計劃和治療過(guò)程進(jìn)行的修正、補充和優(yōu)化。采用的手段有超聲實(shí)時(shí)引導、紅外門(mén)控、MRI實(shí)時(shí)引導、視頻影像實(shí)時(shí)引導、X線(xiàn)實(shí)時(shí)引導等等。

關(guān)注用戶(hù)體驗

作為放射放療領(lǐng)域的三大先鋒（瓦里安、醫科達、安科銳）之一，瓦里安在開(kāi)發(fā)Halcyon?之前，調研了超過(guò)100家腫瘤醫院，來(lái)考察他們關(guān)于在5到10年時(shí)間內運營(yíng)一家放療機構的主要挑戰在什么地方。除了技術(shù)層面的問(wèn)題，調研者們總結了三個(gè)尚未解決的困難：

• 如何擴大獲得高質(zhì)量治療的需求？

• 如何簡(jiǎn)化操作流，減輕醫生的工作？

• 如何改善治療環(huán)境，增加病人的舒適度？

然后，瓦里安在Vienna舉辦的第36屆ESTRO大會(huì )上發(fā)布了最新的治療系統——Halcyon?。作為一個(gè)全新的設備，Halcyon?給行業(yè)帶去了耳目一新的感覺(jué)。該設備作為關(guān)注用戶(hù)體驗的典型設備，其新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的立腳點(diǎn)和初衷，值得我們學(xué)習和感悟。

 

其實(shí)，關(guān)注用戶(hù)體驗，不是最近出現的新概念。盡管以前我們可能沒(méi)有對這個(gè)理念進(jìn)行明確，但是無(wú)意間我們也設計了很多給用戶(hù)帶去很好的感受的技術(shù)和概念，例如FFF技術(shù)。

伴隨著(zhù)大分割放療技術(shù)的應用，加速器劑量率不足而使得接受大分割放療的患者由于一次治療時(shí)間過(guò)長(cháng)而出現各種不適，FFF的出現，很好的兼顧了大分割技術(shù)的采用帶來(lái)其他問(wèn)題，因此我們說(shuō)，我們在設計加速器的過(guò)程中，關(guān)注用戶(hù)體驗一直在進(jìn)行中。

我這里把關(guān)注用戶(hù)體驗拿出來(lái)，把它定義為設備正在發(fā)展的一個(gè)維度和方向，等于是把它從技術(shù)的領(lǐng)域提高到產(chǎn)品戰略的領(lǐng)域，其實(shí)也是有道理的。個(gè)人認為，除了瓦里安總結出來(lái)的改善病人舒適度這個(gè)需求，我們至少還可以從以下四個(gè)環(huán)節入手來(lái)考慮用戶(hù)體驗的問(wèn)題。

我們先來(lái)看看以往我們的加速器差異化設計，在哪些方面遵循了這些理念。

隨著(zhù)放療在腫瘤治療應用的普及，而在中國裝機量又嚴重不足的，使得我們相當長(cháng)時(shí)間內不得不面臨著(zhù)大量的患者需要放射治療的問(wèn)題，這不可避免將導致部分醫務(wù)工作者簡(jiǎn)化治療流程且常常工作到深夜，治療質(zhì)量得不到保證，工作者也苦不堪言。因此為了緩解這個(gè)突出的矛盾，我們不得不關(guān)注以下事項和需求：

• 加速器的大劑量率；

• 加大FFF的臨床研究和普及應用；

• 大分割技術(shù)的推廣與應用；

• 最大限度地提高放療射線(xiàn)的利用率；

• 在保證治療精確性的基礎上，臨床上多應用動(dòng)態(tài)調強，包括VMAT等，有助于縮短治療時(shí)間的先進(jìn)技術(shù)；

• 治療過(guò)程的流程化；

• 加速器的一鍵操作；

• 質(zhì)控的標準化。

需要說(shuō)明的是，有些技術(shù)本身并不是為了加快治療速度而發(fā)展起來(lái)的，例如，大分割放療技術(shù)，其發(fā)展的本質(zhì)是基于其生物效應優(yōu)勢。但是我們不能否認，該技術(shù)的發(fā)展確實(shí)減少了定擺位的累計次數和時(shí)間，等于是減少了整個(gè)的治療時(shí)間，有利于在同樣多的時(shí)間里可以治療更多的患者。同樣，多采用VMAT技術(shù)，和普通IMRT相比，也能減少工作時(shí)間。如下圖所示：

 

所以說(shuō)，盡管有些技術(shù)發(fā)展出來(lái)的初衷不是在顧及用戶(hù)的使用體驗，但是不可否認這些先進(jìn)的放療手段和技術(shù)，確實(shí)照顧到了用戶(hù)的關(guān)注。

未來(lái)，基于用戶(hù)體驗的要求，我們加速器的研發(fā)除了上面提到的幾點(diǎn)差異化設計需求，還需要在以下方面進(jìn)一步發(fā)展：

• 發(fā)明與創(chuàng )造能夠提高工作效率的新的臨床治療模式（包括閃療）；

• 治療過(guò)程的自動(dòng)化和模式固化；

• 自動(dòng)定位、自動(dòng)QA/QC；

• 互聯(lián)網(wǎng)+；

• AI的應用。

這里要插一句的是，相對于扇形束和筆形束，站在用戶(hù)體驗的角度來(lái)看，錐形束對射線(xiàn)的利用效率要比扇形束的高很多。這也許能夠用來(lái)解釋為什么TOMO一直未能在市場(chǎng)上占據主流市場(chǎng)的原因。同樣，本來(lái)在立體放射外科上很有優(yōu)勢的用于小腫瘤治療的筆形束，如果把它用于體部大腫瘤的治療，先不說(shuō)其他，至少其對射線(xiàn)的利用率是三者之間最低的。

總之，隨著(zhù)放療的臨床要求不斷提升，所需的放療技術(shù)也隨之提升，從常規放療（Conventional RT）→調強放療（Intensity Modulated RT）→影像引導放療（Image Guided RT）→自適應放療（Adaptive RT），隨之而來(lái)的是要求治療的精度更高、正常組織的損傷更小、病人的治療過(guò)程更舒適、使用更方便，維護更簡(jiǎn)單有效等。因此對設備的要求也更加全面，目前放療設備已經(jīng)從一個(gè)以加速器為主的相對單一體系發(fā)展成以加速器+高精度MLC+高精度定位系統+影像系統+計劃軟件&信息管理軟件+各種輔助設備的綜合性治療平臺。放療產(chǎn)品的差異化發(fā)展維度，已經(jīng)不再只是集中在加速器系統本身，更不應該只是集中在影像系統方面。關(guān)注用戶(hù)體驗，堅持夠用就好的原則，相信這必將成為我們下一輪差異化發(fā)展的領(lǐng)域。