我们应该做什么样的加速器?(一)

◎ 本文作者:田新智,新里程医用加速器(无锡)有限公司总经理,目前正在组织研发新一代全图像引导螺旋调强加速器的研发。


前言

2017年的时候,我通过《世界医疗器械》杂志以及一些网络平台发表了我的一篇文章《国产医用加速器何处去?—国产医用加速器发展战略思考》,文章中提出了在加速器设计中要避免盲目差异化需要把握的四个原则,但是对于差异化设计的路径问题以及如何确认差异化方向并没有提出来相应的思路。文中针对差异化思想只是比较宽泛的提出了四个观点,1、差异化设计现实天然存在;2、当前各类放疗技术不存在绝对的先进和绝对的落后,各项技术从治疗原理、适应症、可用性等多个方面形成有效互补而不是绝对的替代关系,所有这些设备的技术发展和应用都是差异化设计思想下的产物;3、随着用户对设备的应用需求趋向多元化,未来的放疗产业的发展方向也是多元的;4、通过对医疗单位在设备应用过程中痛点的把握,通过和医疗单位的合作,提出我们自己的解决方案,认为这才是我们放疗产业的发展之道。时过境迁,我发现目前在加速器差异化设计过程中我们有时候用力过猛,存在一些过度差异化而不自知甚至自以为得意的问题。本文则希望对各类放疗设备从技术发展、临床需求、产品规划方向等几个维度进行系统性分析,在如何进行差异化设计方面提出自己的个人思考。

一、概况

众所周知的是,放射治疗是肿瘤治疗的三种手段之一,其既可以作为其它治疗方式的补充,又可以独立完成治疗过程,在肿瘤治疗的贡献上渐渐达到了手术的程度。也就是说,随着微波技术、控制技术、影像技术和IT 技术的发展,放射治疗的治愈率(或者说5 年生存率)得到了非常大的提高。下图是世界卫生组织(WTO)对三种肿瘤治疗手段的治愈率做出的一个统计。

1.png

1各种手段的肿瘤治愈率统计(2000 VS 2013年)

从图1中可以看到从2000 年到2013 年,肿瘤的综合治愈率从45%提升到67%,其中放射治疗的贡献最大,从18%提高到30%,尤其对比化疗的有限的提升率更为明显。而这段时间恰好是X射线放疗技术从常规放疗→精确放疗→影像引导放疗的发展时期,同时也是粒子放疗技术逐渐成熟得到大力推广、普及和应用的时期。很显然,设备学的飞速进步对放疗手段丰富和治愈率的提升起到了关键性的作用。

随着临床技术和设备的发展,现在实现肿瘤治疗的手段和技术层出不穷,放疗市场的逐步扩大,这对于有意从事肿瘤治疗行业的投资商以及工程人员来说,既是机会也是挑战。机会是随着整个社会经济水平的提升以及对自身健康和生命的关注,肿瘤治疗行业特别是放疗设备的市场空间越来越大,肿瘤放疗装备行业有逐步从亏损经营到多年盈亏持平再到短期内就有望赢得巨大盈利和发展空间的方向转变,研制、生产与市场营销,目前正逐步由以前的冷门行业向热门行业迈进。挑战在于,社会的发展同样意味着对设备本身的要求(技术、质量)越来越高,从事肿瘤治疗设备行业的技术门槛越来越高(相对其他医疗器械设备特别是其他行业装备,放疗产品的投资大、开发周期长),竞争越来越激烈(竞争者和潜在竞争者越来越多),产品发展的方向越来越多元化,产品规划的难度越来越大。

如何在产品规划和产品设计过程中来把握和创造真正的竞争优势呢?怎样评价一个产品规划和设计的成功与失败是我们接下来需要思考的一个课题。

二、放疗设备与技术跟随临床需求的发展

1.放疗设备的发展历史

1895年伦琴发现了X线,1896年即用X线治疗了第1例晚期乳腺癌。1896年居里夫妇发现了镭,1913年研制成功了X线管,可控制射线的质和量,1922年生产了深部X线机。1951年制造了钴60远距离治疗机和电子加速器,开创了高能X线治疗深部恶性肿瘤的新时代。1957年在美国安装了世界上第一台直线加速器,标志着放射治疗开始形成为一个完全独立的学科。20世纪80年代-90年代,随着计算机的应用和CTMRI影像的在放疗中的应用,我们逐渐开发出来了三维治疗计划系统和多叶光栅,逐步实现了三维适形放疗,放射治疗学进入了从二维到三维治疗的崭新时代。20世纪90年代电动多叶光栅的出现,改变了一个时代,从此放射治疗技术开始摆脱人工的束缚,开创了调强放射治疗(IMRT)时代。

近二十年来,我们更是广泛地发展了立体定向放射外科、三维适形放疗、调强适形放疗、容积旋转调强、图像引导放疗、FFFSBRT、靶区追踪等放疗新技术。从而涌现了一批批高科技含量的放疗设备,例如西门子的ONCOR系列和PRIMUS系列、瓦里安的Clinac2100C/D23EX系列、UNIQUETure Beam系列以及Halcyon等、医科达的CompactSyergy系列、AxesseVersa HDUnityMRIlinac)等、ACCURAY公司的CyberknifeTOMOtherapy。还有富士康投资的ZAP-X等等。总的发展趋势,是从常规放疗到精确放疗,从固定束治疗到移动束治疗,从盲目放射到精准放射(从二维位置验证到三维配准定位)、从医学影像引导到功能影像引导再到分子影像引导、从离线ART治疗到实时在线ART治疗等等,可谓是精彩纷呈目不暇接。

可喜的是,在这一波风起云涌的放疗设备发展大潮中,我国的科技工作者的身影也从未缺席。在我国,1949年解放时,全国在北京、上海、广州及沈阳等地约有5家医院拥有放射治疗设备。1969年在山东新华医疗器械厂首先研制成功直立式源钴60治疗机。1970年北京东方红医疗器械厂开始批量生产250KV深部X治疗机。这些治疗设备的生产打破了当时国外封锁中国肿瘤治疗设备局面,装备了一批肿瘤医院。20世纪80年代后到20世纪90年代,中国的放疗技术进一步发展,以北京医疗器械研究所、广东威达医疗器械集团公司为代表的国产企业相继研制高效率直线加速器、高容量后装治疗机、高通量钴60治疗机、模拟定位机等设备应用在医疗上,进入21世纪,更有一批国产企业先后为中国广大的肿瘤患者的治疗服务做出了巨大贡献,今天,山东新华医疗、沈阳东软医疗、上海联影、苏州雷泰、广东中能、西安大医等先后进入放疗领域,以各自的方式做出贡献。

实际上,除了医用电子直线加速器在不断的发展,我们也在发展其他的放疗设备。到今天为止,目前世界上针对肿瘤进行放射治疗的装备大致还有如下几种:

1  外照射远距离治疗机:深部X线治疗机、同位素远距离治疗机、医用电子直线加速器、医用质子加速器、医用重离子加速器、医用中子发生器、硼中子(1eV10keV的慢中子)俘获治疗装备、医用π-介子发生器

2  内照射近距离治疗机:γ射线后装机、中子后装机

3  立体定向放射外科治疗装置:γ-刀、X-刀、质子刀、中子刀

正如临床的需求每家医院都有不同一样,设备形态、功能和技术的应用也是多样的。指望发展方向只有一条是机械论的观点。市场和设备之间的竞争之所以存在,正是因为这种需求多样性导致!

为此,我希望在这眼花缭乱的设备形态和技术的背后,寻找出放疗设备的发展方向,希望在众多的满足用户需求的技术展现的背后,找到发展的逻辑与路径,而避免被这些技术展现本身所误导。

既然支持设备的技术本身是服务于客户需求,那么发展放疗设备的发展也必须从用户需求的方向上来梳理。总体来说,设备的发展既然不是随意的,那它必须是在某种规范下被驱动而逐步前进,这种规范和驱动力,既不是现有的市场上已有的具体的参考对象,也不是高、精、尖的技术本身,回到需求方向来整理的话,我们发现,实践过程中不断丰富内容和提升境界的临床需求决定了放疗设备和技术应用的发展方向。

2.放疗的临床技术需求

1)     常规放疗技术的需求&设备的要求

常规放疗技术从放疗伊始一直到现在还在临床中得到广泛的应用,其主要特点是临床的操作要求相对简单,放疗计划的制定也比较简单,多使用规则的射野,辅以楔形档块和外挂铅档块等方式对射束进行一定的修正。常规放疗是现代放疗技术的基础,尽管现在逐步被更先进的放疗技术所取代,但一些根本性的束流指标仍然是放疗设备的基础,对放疗设备的开发仍然具有很强的指导意义。

2.png

常规放疗技术比较简单,主要使用规则野对靶区进行射线覆盖,通常会从不同的角度使用几个射野,有时也会使用楔形档块或者外挂铅档块来修整射束形状(即等剂量曲线),或使用弧形治疗,非共面治疗等。总之,常规放疗基本还是基于规则图形射野的放疗技术,其必然难免对靶区的适形不是非常的理想;另外,一些正常组织和危及器官紧邻靶区的部分也无可避免的会受到过量的照射。而如果考虑到对正常组织和危及器官耐受剂量的限制,往往会导致对靶区加量不足。所以,常规放疗最大的问题在于无法解决如何在靶区加量同时又能保护正常组织和危及器官这一个矛盾。

常规放疗主要要求放疗设备的核心出束系统,即以加速管为核心的微波系统具备稳定和可靠工作的能力,束流的变化将直接影响治疗的效果,因此输出射线的能量和剂量率的稳定至关重要。因此在选取RF系统部件的时候要尽量考虑一定的功率冗余能力。

这里需要特意提及一下粒子放疗技术。粒子加速器治疗技术手段目前从临床技术本身上来说我把它纳入到常规放疗技术中,他们和光子治疗不同的地方在于,其射线的PDD曲线中存在明显的布拉格峰特征(见图2),且粒子治疗的生物效应即RBE值也不一样(见图3),一个需要关注的方面是:不同类型的放射线照射机体后所产生的生物学效应也存在一定差异,从理论上讲:X射线对癌细胞的杀伤相对较轻,肿瘤细胞存在一定程度上修复的可能性,相比之下质子对肿瘤则体现出较强的杀伤力,但它们也多只具备击断DNA单链效果;而重离子束(碳素)又有着更强大的破坏力,更多的是直接击断DNA双链,杀死细胞。按照这个趋势来推测,是否意味着未来放疗领域内更强大的放射线及其对应的治疗技术有望被应用于临床?

理想的放射治疗的必要条件是杀死肿瘤中的全部癌细胞,不伤害患者的正常细胞,且没有复发的后效应等。从医学和经济综合观点来看,尽管质子和重离子是一种先进的治疗粒子,但是也还不是理想的粒子。质子和重离子的治疗也有其有特定的医疗范围。如果按照“只要使肿瘤处照射足够大的使癌细胞致死的剂量,而尽量使肿瘤周围正常细胞少受照射,使副作用最小”的原则来看,只要放疗严格按照质量规范来执行,都是满足此条件的,但是也有30%的局部肿瘤,用常规治疗根本找不出能控制的剂量值。这就需要用质子和重离子来治疗了。

1  质子和重离子适合于治疗那些接近敏感器官,属于不可手术或用X射线和电子治疗难以达到局部控制的肿瘤。

2  原来用常规放疗也能治好但是副作用难以全部消除且复发率高的肿瘤。

3  大量儿童患者,由于正常组织处于发育期,一旦放疗受损就会产生畸变致残停滞发育等严重后果的。

4  许多不规则形状的肿瘤,即使用X射线调强治疗也费时费力的肿瘤。

5  X射线和电子线甚至于质子也难以治疗的具有抗阻性、乏氧型肿瘤,就只能用重离子治疗了。

3.png

2各种射线在人体中的不同深度处的剂量分布

4.png

3各类放射线的相对生物学效应比较

2)精确(调强)放疗技术的需求&设备的要求

精确放疗技术的出现为解决上文提到的在对靶区加量的情况下保护危及器官提供了一个解决方案。我们知道,由于X 射线的天然特性,其射线的剂量衰减曲线是随进入深度而衰减的。换句话说,就是射线到达物体内部的靶区时,其在整个路径上的剂量分布却是外层的器官受量大而靶区受量小。这是电磁类射线的共性,无法克服,因此如果要在内部靶区实现剂量聚焦,则需要在多个方向完成投照,方向越多,则在某一确定方向上接受的剂量会被平均的越小。事实上,和X 射线性质类似的伽玛射线装置就很好的应用了这个原理,对靶区使用几十甚至上百个Co60 源来达到病灶边缘剂量陡降的效果。精确放疗技术其实也就是在多方向投射的基础上再结合电动多叶光栅的2D 平面的不规则形状的适形能力来达到整个3D 空间的剂量适形。因此,我们整理了精确放疗的要求如下:

5.png

针对上述需求,现已开发的精确放疗技术主要如下:

i.      调强技术,分为静态调强(step & shoot IMRT)和动态调强(dynamic IMRT)或称“滑动窗”技术(sliding window);

ii.     容积旋转调强技术(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)。

调强技术的出现是放疗发展的里程碑,这种方式主要通过装有多叶电动光栅(MLC)来实现。自此,MLC 首次成为和加速器出束装置并重的分系统。并且,在21 世纪初期,计算机技术的发展为制定复杂的调强计划提供了良好的硬、软件环境;计算一个复杂的计划不会需要等待很长的时间,这就为调强走向实用奠定了很好的基础。调强主要通过在多个方向投射预先由治疗计划系统(Treatment Planning System, TPS)计算的多个不规则子野(Segment)来完成上述精确放疗的目的。调强技术出现的最大意义在于给与了一种实用的技术手段能够保证在靶区注入更高剂量但同时能够把周围的危及器官的剂量压低,这改变了常规放疗经常在权衡这两者时陷入两难境地的局面。因此,放疗从此走入了精确放疗时代。不过,调强技术的出现对加速器提出了更高的要求。首先,它需要MLC 和原有加速器部分一起配合完成投射;而且针对不同的调强技术对加速器有不同的技术要求。例如,对剂量率的爬升特性要求、剂量率伺服、MLC和微波出束系统的通讯延迟要求等。

VMAT 技术是基于调强技术基础上并结合弧形治疗的优势开发出来的目前兼具良好靶区剂量分布和高速治疗效率的新一代调强方式。它将成百上千的子野分布在一到几个弧上,目前有取代传统静态和动态调强技术的趋势,其临床效果也业已稳定,综合评价和传统调强或者TOMO 相比都不相上下。但是它也是对加速器要求最高的一种调强技术,除了动态调强对可变剂量率和叶片的要求,VMAT还要求机架的变速转动能力。换句话说,它要求通过改变叶片速度、剂量率和机架转速来得到最好的剂量分布。目前,医科达的VMAT 功能设备在执行计划时是可以改变机架转速,而瓦里安设备因为剂量率裕量足够大而更多的采用恒定机架速度的方式。可以预期,未来更先进的放疗设备也一定是以VMAT 作为基石继续向前发展的。

3)影像引导放疗技术的需求&设备的要求

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的狠,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。影像引导放疗的主要要求如下:

6.png

 IGRT 技术将影像技术和治疗结束进行了结合,也定义了医用加速器的一个发展方向,如图4 所示。在影像技术引入放疗系统之前,以微波器件组成的射线发生装置占据主要地位;精确放疗技术的应用大大提升了MLC的地位,尤其动态调强的应用,将MLC 从以通过适形调节剂量分布变成了适形结合速度共同调节剂量分布的设备;而影像引导系统的引入则彻底将放疗设备从单一的射线产生设备为主的系统变成了一个影像引导下的精确治疗系统。高精度、高速治疗头和更好的成像设备和射线发生系统取得了并重的位置。

7.png

医用直线加速器各部分技术重要性的变迁

首先,平板型EPID 被开发出来用于在出束前对靶区在2D 方向上做一个位置确认,使用和治疗射线相同的射线源,因此它探测的是MV 级的射线。MV 级图像质量一般,无法反映出解剖图的细节,因此这算是一种非常初级的图像手段。不过,瓦里安已经对这个技术进行了进一步的升级,它在最新的设备上使用约2.5MV 的射线进行成像,相比较完全使用治疗射线,其成像质量已经有了大幅的提升,但这需要可变能量的加速管。此外,EPID 的非晶硅探测平板也可以用于进行剂量验证工作,但这需要开发单独的软件配合使用,目前瓦里安和医科达以及一些第三方厂商都可以提供这样的解决方案,这可视为EPID 的另一个有用的功能。EPID 相比较CBCT 一个比较大的优势是,成像和治疗的射线源同源,这样得到的图像反映的就是治疗的实际位置。

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。这通常需要在臂架上安装一个X线球管和一个平板探测器来实现,也被称为on-board 方式。类似于螺旋CT 成像原理,它们需要转动一定的弧度才可得到靶区的3D 图像。CBCT 主要用于在治疗前获取靶区图像和计划的图像进行配准以验证目前的摆位是否正确。此外,它还可以用于观察一定时间治疗后的靶区变化,为是否需要调整计划提供判断判据。KV CT 图像的质量相比较MV EPID 有了质的提升,虽然距离诊断级CT 的图像质量还有一定的差距,但是用于验证位置已经足够好了。另外三维方向上的靶区的图像定位也要比二维准确的多,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。

4D 成像技术在3D 成像技术的基础上,通过获取运动器官不同时相的图像来判断其最大权重位置,这样可以有效缩小靶区外放的边界,有利于正常组织和危及器官的保护。

6D 床是在4D 床(上下、左右、前后,等中心转动)的基础上,单独提供一个增加了俯仰和翻滚功能的床面。各种倾斜的角度不会很大,主要用于对摆位误差的微修正。6D 床通常用于在CBCT 图像配准完成后的步骤,如果控制集成做的出色,可以进行自动修正。目前医科达的6D 床还需要单独的控制系统。

门控技术通常是应用一个外置的门控设备来控制射线,使之只在平静呼吸过程的特定阶段或预先设置好的窗口下打开,然后给予照射。这里对这个技术就不做过多展开了。

以上这些手段的主要目的其实还在于对靶区位置的再确认,用于纠正人工摆位的误差或认为错误。IGRT 的技术开发在精确放疗之后,这主要由于人们非常担心精确放疗万一打偏了而会产生的巨大负面后果,因此它的应用往往和调强放疗结合在一起。但这里谈到的IGRT 又并非人们想象的看着靶区,引导射束实时对准,达到那样的水平还需要设备的更大进步。但毫无疑问,目前调强技术和IGRT已经组成了现代放疗的主要内容,我们所做的一切都在围绕着它们进行进一步提升。

另外,随着放疗系统走向综合治疗平台,对各个部分的控制同步、信号集成也提升了要求。以往的设备的控制主要用于控制束流,如能量、剂量率等参数,也可以对治疗头进行一些设定,并不需要各个部分的及时通讯联系。自调强技术的广泛应用后,尤其针对动态调强,需要束流输出和MLC 的配合,但数据交换量并不太大。而基于影像技术则不仅需要控制系统的更进一步集成,而且数据交换量发生了质的提升。因此未来放疗设备的控制系统需要更宽的数据带宽才能满足影像数据的传输。目前虽然主流放疗设备厂商都开放了基于数字技术的控制平台,但是并没有把最先进的控制技术应用到他们的产品上,因此控制系统的集成度并不高,比如医科达的6D 床就需要单独的控制工作站,其影像系统也需要一个单独的工作站做在线图像处理等。这就造成了操作技师在使用设备时感觉非常不方便,操作体验不会太好。另外,通讯速度的限制也制约了实时射线追踪技术的发展。一个很显而易见的道理:太长的通讯延迟如果长于人体器官的自然呼吸周期,那么开放这种技术是没有意义的。

因此,现代放疗系统应改变以前在以加速器为主的控制基础上拓展其它部分的理念,应从最初就至少基于射线出束部分、治疗头部分、和影像部分进行更全面的考虑,加快通讯和数据处理的速度,提升用户的操作体验。从这个意义上来说,IGRT 越想更无缝的融入放疗系统,则越需要控制系统的提升。

4)快速治疗技术的需求&设备要求

快速治疗并不仅仅指提高单次执行的速度,还包括尽量减少常规分次的次数,即人们经常提到的SBRT

8.png

目前,已经开发的各种能够加快治疗的主要技术如下:

i.      大分割放疗技术

ii.     体部立体定向放疗(SBRT;

iii.    FFFflattering filter free;

iv.    大剂量率加速管

v.     VMAT

vi.    高速光栅。

FFF 技术即去掉用于修整射线的均整块,使用含有大量软射线的打靶后的原始射线来代替平坦的均整后的射束,这样剂量率将显著提升,通常会获得上千MU 的剂量率。配合高速光栅,再结合VMAT 的技术优势,这三者的结合会使一次治疗的效率大大提高,以前需要10 几分钟的普通调强治疗可以缩短到几分钟内,并且并不牺牲治疗的质量。这其中FFF+高速光栅起到了至关重要的作用。必须两者的合理配合才能发挥出最大的威力,可以真正提升治疗效果和效率,增强整个放疗系统的性能。

SBRT 近来重新回到人们的视线中,一来由于其临床上的优势,二来尽管单个分次的投射剂量变大,但是总个疗程的总剂量实际减小,实际有利于正常器官的保护。但不同于常规放疗时代的SBRT,目前普遍认为只有结合高性能的设备,才能最大限度的发挥SBRT。例如,SBRT 主要通过提高单次投放剂量来减少总照射次数,而如果使用常规剂量率设备,单次照射时间会大大增加,而病人在长时间的照射下会不可避免的产生较大范围的呼吸活动,这就必然导致治疗效果的降低。而使用FFF 模式下的高剂量档则可以避免出现上述的问题。并且SBRT 要求的摆位精度也高于一般的放疗技术,因此影像手段也不可避免被用到。

5)射线追踪治疗技术的需求&设备要求

在放疗进入影像引导时代后,人们就始终无法回避一个问题,为什么不能“看”着靶区投射射线,并且根据靶区的变化指挥射线进行相应的调整。尽管目前的技术无法支持这样的需求,但是这也许是目前能看到的放疗设备发展的终点。不仅要有设备硬件上的提升,还要求软件上一样取得巨大的进步。比如:TPS的在线优化功能,而且是多目标的优化,解决靶区由于器官运动产生形变的弹性配准等功能。尽管我们离最终目标还有很大的距离,但还是取得了一些阶段性的成果。

9.png

射线追踪治疗的主要技术如下:

a)     分次内影像引导技术:正交平板成像技术,CBCT成像技术,超声成像技术,CT引导技术、磁共振引导技术、射线追踪技术;

b)     床的实时移动修正能力,MLC 叶片实时修正能力。

目前比较成熟的影像引导技术并不能提供实时成像,而放疗界对精确定位的要求则日益提升,最终希望能够做到“看”着靶来打。所以分次内的影像引导技术被提上日程,以瓦里安Trilogy 系列为基础开发的Novalis Cyberknife 提出了一种交叉成像的技术,即将一对X 射线球管和一对平板探测器正交摆放。但其立体成像能力有限,只能提供几个标记点的位置,无法呈现整个器官的运动图像。CBCT 对于呈现比较清晰的器官立体图像具有很大的优势,但需要转动一段弧度才可以完成成像过程,因此医科达提出的解决方案是第一个弧成像,第二个弧执行计划时对第一个弧的图像结果做出靶区位置修正,应该说这只是一种近似的实时概念。超声成像可以做到实时监测器官运动,但适应症非常有限,目前比较成熟的临床方案是针对前列腺的。而且它做为一个独立的第三方装置,需要和加速器控制进行通讯沟通。RF 探测技术首先需要在人体的靶区里面植入一些射频信号源,通过体外的探测器收集它们发出的信号来监控靶区的移动情况。对于MRI 图像引导技术,瓦里安给出了分体方案,医科达给出了一体方案,看来医科达的方案更受到业界的欢迎,而且其设计目标是希望在MRI 引导下实现真正的、软硬件高度集成配合自适应跟随靶区的放疗技术。

当然仅仅能够看到靶区运动是不够的,临床需要在看到后能够有下一步的动作,目前能够做到的就是在靶区移出计划范围后中止射线,即影像门控。但更吸引人的方案是射束能够做出实时跟踪调整,即射线实时跟踪靶区(tracking)。目前给出的方法一个是通过移动床来弥补位置上的偏差,但这个方案只是处于大学实验室研究阶段,而且涉及移动患者使之感觉上有不舒适感。另一个可能更快用于临床治疗是MLC 叶片修正,即用MLC 叶片的位置来补偿器官移动或形变因此的偏差。这两个方案无论是哪个,都涉及到以下事项:

    计划的实时调整

    谁来对调整后的计划进行确认

实时射线跟踪技术需要图像引导和加速器的无缝配合才可达成,需要控制系统的高度集成,目前的主流加速器的控制架构很可能都需要做出较大的修改。因此迄今为止两个主要供应商都没有在这个方向上做出重大突破。

总而言之,综合以上描述,我们依然可以得出这样的结论,不管人们在设计加速器的时候,或采取不同的技术或采取不同的结构,但是无论采用何种形态,都在满足不同的客户的不同的临床需求。从本质上讲,临床需求依然是产品开发和市场定位的主要依据。而经过几十年的发展,放疗的临床需求也随之不断的将放疗设备的技术要求提升到更高的境界。如下图5所示。

10.jpg

放疗的基本临床要求

这种金字塔结构表明,放疗的临床要求不断提升,所需的放疗技术也随之提升,从常规放疗(Conventional RT)→调强放疗(Intensity Modulated RT)→影像引导放疗(Image Guided RT)→自适应放疗(Adaptive RT),随之而来的是要求治疗的精度更高、正常组织的损伤更小、病人的治疗过程更舒适等。因此对设备的要求也更加全面,目前放疗设备已经从一个以加速器为主的相对单一体系发展成以加速器+高精度MLC+高精度定位系统+影像系统+计划软件&信息管理软件+各种辅助设备的综合性治疗平台。

是不是这样就够了呢?回答是“NO”。

当各种技术应用到临床上的时候,随之而来的是对设备和技术的应用和维护方面带来了繁重的工作量和更强能力要求。自动QA/QC,自动摆位、一键操作、计划靶区的自动勾画、基于GPU的快速门卡剂量计算、云放疗、加速器赋能等等,无一不是为此发展而来!

那么,如何解决随之而来的随着技术进步带来的用户在体验上的需求?这涉及到了我们在进行加速器设计时所经常谈及的产品的差异化设计维度的问题。