多源多束igrt系统

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1、最近有文章介绍了“KV/MV同源双束”加速管技术的进展状况，说明IGRT正在不断地发展中。“同源双束”加速管技术引起了不少放疗技术专家的关注。今天，本文试图将“同源双束”应用再作进一步拓展，结合“双源CT”原理，构成“多源多束”概念，把TomotherapyIGRT系统设计和功能再次拓展一下。热忱欢迎提出宝贵意见。为方便称呼，此处先给出本文中有关概念的英文名称：•同源双束Homo-SourceDual-Beam简称HSDB•多源多束Multi-SourceMulti-Beam简称MSMB•双源CTDualSourceComputerizedTomography简称

2、DSCT•双源MV投照DualSourceMVTreatment（Delivery）简称DSMV一、“双源三束”系统在1993年版的Tomotherapy原型结构中，保留原来的一个KV成像系统，而把MV加速管更换为“同源双束”HSDB加速管，就构成了所谓的“双源三束”系统——两个KV束+一个MV束。结构原理见下图示。在这个“双源三束”系统的“三束”中，有两束是KV成像用的，而且，互成90°位置。这样就与Siemens的“双源CT”（DualSourceCT，DSCT）的结构互相一致了。双源CT结构原理图如果把DSCT的技术优势融合到TomotherapyIGRT系

3、统中，自然而然地把DSCT的优点赋予了Tomotherapy的成像特性上，例如：1.大幅提高扫描速度/时间分辨率。按照“双源CT”的理论，“双束双扇区成像”将把时间分辨率提高四倍。对于Tomotherapy来说，现在最快的机架旋转速度为10sec/圈，在不改变机架旋转速度的情况下，单扇区数据采集的时间分辨率将提高为2.5sec。机架只需旋转90°，即可获得180°的数据。这样就可以（在适当使用呼吸延长技术时）从容地应用于胸腹部的成像，减低呼吸运动对成像的影响。如果改用C/X波段，加速器的重量可以大幅度减小，旋转时的惯量减小，旋转速度可以进一步提高，那么，时间分辨率

4、参数将更好，更有利于胸腹部的成像。2.用于成像的放射剂量输出减少50%。同样的道理，时间分辨率提高了四倍，在双束成像时，放射剂量输出减低一倍。3.“双能减影”成像。如果KV/MV同源双束加速管在输出KV束时的“管压”为180KV，设置那个单独的KV球管输出管压在80~100KV，（并对管电流进行适当的调整以保证输出能量）。进行双能量的CT扫描后对图像进行减影处理，可以用于分离解剖结构，分别获得关于骨骼、软组织的图像。骨骼图像具有的清晰的骨性标记，十分有利于根据骨性标记进行摆位校正和定位配准；软组织图像将有利于检查肿瘤组织在疗程中的变化，利于自适应计划。4.与使用单

5、个同源双束加速管设备相比，2KV1MV双源三束系统的磁控管的运行寿命可以得到有效地延长。因为同源双束加速管在输出KV束时，扫描时间减半，磁控管高压负载时间也因此可以缩短。二、“双源四束”系统如果将“双源三束”系统中的那个单独的KV球管再更换为“同源双束”加速管，整个系统由两个“同源双束”加速管组成，就构成了所谓的“双源四束”系统。这是一个全新概念的“多源多束”IGRT系统。见下图示。Tomotherapy2KV2MV多源多束系统在这个“多源多束”MSMB系统中，两个加速管的KV/MV能量均可不同设置，例如，KV能量将分别为180KV/80KV，MV能量将分别为6M

6、V/15MV。其KV成像原理仍旧类似如上所述的“双源CT”DSCT的原理。在此不再赘述。Tomotherapy投照原理是基于“CT投影重建的逆向投照原理”，其数学理论基础就是“RadonTransformation”——拉东变换。Tomotherapy投照原理与CT成像原理共同建立在一个数学原理之上，只是互为逆向的关系。因此，理论上，CT的基本原理及其发展都将直接影响并引发Tomotherapy投照技术的原理和发展。在这个“双源四束”系统中，互相成90°位置的双能量MV束的结构，将具有所谓“双源CT型投照”的特点，在本文中，称之为“双源MV投照”方法。从“双源CT

7、”的理论可以直接拓展到“双源MV投照”技术。其设想的特点如下：1.大幅提高投照治疗的速度。在采用超高速运动的二元气动多页光栅的情况下，原来需旋转一周进行投照，现在只需要旋转半周即可完成。在机架旋转最高速度不变的情况下，治疗速度提高一倍。即，机架旋转到半圈时，治疗床即可前移一格（不一定是一个螺距的距离，依据治疗计划而定）。2.单个加速管用于治疗的剂量输出减小一半。例如，原来要求加速管输出剂量率最大在600MU/min，采用“双源MV投照”方法后，单个加速管的输出剂量率可以降低到300MU/min，且保证等中心仍旧保持600MU/min的投照剂量。这将有利于大幅减低对

8、加速管、电