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1、医用电子直线加速器硬件系统探究进展与临床应用［摘要］医用电子直线加速器(LINAC)是肿瘤放射治疗中应用最广泛的设备。近年来关于提高肿瘤治疗精度的多叶准直器、图像引导、六维床技术以及加快治疗速度的容积旋转调强放疗和无均整技术的研究取得一系列的突破和发展。本文主要介绍上述技术发展的特点和临床应用情况，并展望LINAC未来发展趋势。［关键词］医用电子直线加速器；多叶准直器；图像引导技术；六维床技术；容积旋转调强放疗；无均整技术［中图分类号］R197.39［文献标识码］A［文章编号］1673-9701(2013)27-0019-03
2、随着人类寿命的延长、生活水平的改善，肿瘤的发病率呈现上升趋势，WHO预计到2020年癌症的发病率和死亡率将会是现在的两倍［1］。作为肿瘤治疗的三大主要手段之一，放射治疗在现代肿瘤临床治疗的地位举足轻重，约70%的肿瘤患者需要接受放疗来治愈或改善病情，并且这一比例将随着放射治疗技术的提高而增加。近年来，放射治疗主要设备医用电子直线加速器(LinearAccelerator,LINAC)在多叶准直器(Multi-leafCollimator,MLC)精度、治疗床位置精度特别是6维床技术、图像引导放疗(ImageGuidedRadi
3、otherapy,IGRT)等技术方面有了进一步发展，容积旋转调强放疗和无均整器(FlatteningFilterFree,FFF)技术令治疗速度明显加快。本文对其研究进展和临床应用做一综述。1医用电子直线加速器的发展历程在居里夫人发现天然放射物质镭后，人们就开始探讨放射线在医学特别是肿瘤治疗中的应用。深部X线治疗机最早应用于临床，因其能量不足，一直处于放射治疗的次要地位。60Co治疗机因放射性同位素60Co在衰变过程中释放平均能量为1.25MeV的V射线[2],基本达到了肿瘤治疗要求。放射物理学研究显示，能量越高的光子线其皮
4、肤表面剂量显著降低，百分深度剂量明显增加，适用于深部肿瘤的治疗；而且60Co源更换、保管以及报废处理时容易出现意外照射事故，60Co治疗机已逐渐被LINAC所取代。LINAC是上世纪40年代开始研发的放射治疗设备[2],使用人工产生的放射源安全性能明显提高。第一台LINAC于1953年在伦敦Hammersmith医院安装，可以产生8MV能量的光子线。现代LINAC已经可以可靠、灵活、精确地提供多档高能量的光子线和电子线。目前世界上LINAC的生产份额主要由美国Varian和瑞典Elekta两家跨国公司占据。Varian公司生产
5、的Tr订ogy机型专为实施适型调强放射治疗(Intensity-modulatedRadiationTherapy,IMRT),可通过LINAC机架旋转、MLC动态变化以及剂量率改变，进行容积旋转调强放疗(VolumetricModulatedArcTherapy,VMAT),明显提高肿瘤放射治疗的速度；并通过图像引导技术进行IGRT,明显提高了放射治疗的精度。NovalisTX是Varian公司Trilogy机型与Brainlab公司合作的专为立体定向放射外科治疗(亦称X刀)设计的放疗装置，内置120片高精度的MLC,叶片投
6、影宽度中心部分0.25cm,周边为0.5cm。搭载了红外追踪装置、机载影像系统用于精确体位固定、IGRT和计划验证，位置精度控制系统(ExacTracX-ray)提高摆位精度，有专用于X刀治疗的1000MU/min高剂量率模式。Varian公司最新机型TrueBeam直线加速器提供6MV和9MV两档高剂量率模式光子线，采用FFF技术，剂量率可达2499MU/min,不仅具有很高的放射生物学效应而且极大地缩短了治疗时间。Elekta公司SynergyVMAT搭载锥形束CT、电子射野影像装置(ElectronicPortalIma
7、gingDevice,EPID),可以做IMRT、VMAT、IGRT等对设备精度要求极高的放疗技术。2013年研发、尚未销售的VersaHDTM可进行X刀治疗，搭载160叶的高速高精度MLC、FFF技术、六维床，以期提高治疗的精度。2医用直线加速器的硬件原理与结构的发展现代LINAC添加了各种技术和人性化设计，特别是聚集精确控制、安全联锁保护，如重要的信号端都会留出指示灯或接口方便检修；界面包含几乎所有的功能调试、安全联锁和故障报错；设备与网络系统、数据库系统完整的兼容，方便病人数据调用、传输、存储。其基本构造与早期设备相比也
8、有明显改进：包括提供电子加速场所的加速管，用于加速电子的微波场的源器件即磁控管或速调管，产生高频脉冲的脉冲发生器，产生大量电子的电子枪以及射线束发生及修饰组件等等。以下分四个部分来重点讲述.2.1电子产生及加速装置现代LINAC的电子枪可以单独拆卸、便于更换，数字化的控制栅极
