21世纪放疗发展方向及多叶光阑的进展

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21世纪放疗发展方向及多叶光阑的进展

王琦（第一军医大学生物医学工程系　广州市　510515）

于晓宝（第一军医大学生物医学工程系　广州市　510515）

1　21世纪放射治疗的发展方向
　　随着计算机技术、三维图像重建技术、CT技术的高速发展，它们在放射治疗领域所带来的革新也越来越大。放疗技术正在由早期的普通低精度放疗向着高精度适形调强放疗的方向发展,放疗的新技术层出不穷，伽玛刀放射治疗、X刀放射治疗以至现在的"体刀"放射治疗，都是沿着这样的一条道路发展。可以这样预言，3P技术是21世纪放疗界发展的方向。3P技术就是指精确定位(precise localization)、精确计划(precise planning)以及精确治疗(precise treatment)。
　　伽玛刀、X刀属于立体定向放射手术，放射线剂量集中于肿瘤靶区，靶外剂量递减陡峭，具有刀的特征，而适形放疗、调强放疗可以看作是常规放疗技术的发展，是由二维的平面放射治疗向三维的空间放射治疗的延伸，它们的剂量分布梯度变化相对而言比较缓慢，不具备刀的特征，主要的临床适应症是针对头颈部以及体部的形状复杂、体积较大的肿瘤，但由于此项技术采取了精确定位、精确照射，使得对肿瘤的控制率(TCP)大为提高，对提高病人的生存质量大为有利，因此愈来愈受到放疗界的重视欢迎。而适形放疗、调强放疗的关键技术之一就是多叶准直器系统(MLC)，可以这样讲，离开了多叶准直器系统，适形放疗、调强放疗就是一句空话。
2　国内外多叶光阑系统的研制进展
　　目前国内外有许多厂家都在研制多叶准直器系统，最早在1966年日本NEC公司在NELEC1006医用电子直线加速器上配置了一组多叶光阑，共有8对叶片，中央6对可以由伺服系统控制，叶片宽度33mm。之后东芝公司在LMR—20MDX医用电子直线加速器上也配置了多叶光阑，共有11对，中间9对叶片宽度20mm，两侧叶片宽度60mm；荷兰飞利浦公司在它的直线加速器上安装了多叶光阑，共有80对叶片，分成两组，每组装40片，每片叶宽10mm，在等中心处可形成最大照射野40cm×40cm，与两组光栅相垂直的方向上还有两对防泄露挡板。最近德国的BrainLAB公司也生产出一种微型多叶光阑，用于脑部及颈部肿瘤的治疗，每片光阑都由独立的马达驱动电路驱动，叶片宽为3mm，共有14对，边缘叶片宽度为5.5mm，共有12对，可以与VARIAN生产的各类型加速器相匹配，但是目前产品做得比较成功的还属美国的瓦里安(Varian)公司、瑞典的医科达(ELEKTA)公司。最近瓦里安公司在CLINAC—2100医用电子直线加速器上配置了多叶光阑，叶片增至26对，叶片宽度10mm。据瓦里安公司的产品宣传资料讲：它们现在已有120叶的多叶光阑，叶片宽度可至5mm，可以更好地实施调强放疗。不过在99'北京国际医疗仪器设备展览会上，瓦里安公司并没有参展，关于它们的多叶光阑发展近况详情不甚了解。瑞典医科达公司近几年来不断发展壮大，1994年对美国国际精密治疗公司(Precision Therapy)、1996年对Cordis公司、1997年对荷兰Philips放疗系统以及对法国Dee Med公司的兼并使医科达公司获得了新鲜血液，在产品范围以及技术实力方面得到了很大的提高。1985年医科达公司推出了第一个全数字化的SL系列直线加速器，随后发展了多叶光阑。最近他们推出新一代的SLi系列数字化直线加速器，全面集成化了多叶光阑(MLCi，字母i代表许多新的进展)，SLi、MLCi由集成化软件控制，当病人射野被确定后，系统将自动地调出MLCi参数，结合直线加速器的数据加以验证并实施治疗。医科达公司参加了设备展览会，据其提供的资料,集成多叶光阑置于机头之内，机头保持不变。整个多叶光阑由40对叶片组成，并有备份光阑以保证漏射符合国际标准；多叶光阑的控制全部集成在加速器控制系统中，便于使用和完成复杂的治疗方案；叶片位置由光学系统控制。据参展人员介绍：叶片厚5mm，有过中行程，螺纹驱动，叶片呈凹槽形，以减少射线泄露量，目前他们正在申请美国的FDA验证，一旦通过即推向市场。
　　国内厂家是近几年才开展多叶光阑系统的研制，目前还处于手动阶段。做得比较好的有北京大恒医疗设备有限公司和第一军医大学生物医学工程系X刀研制组。北京大恒的多叶光阑叶片数从34对到40对，叶片厚2.5mm，等中心野尺寸约140cm×140mm，高100mm左右。从形成病灶的投影形状到叶片固定都采用手动的方式。推动光阑形成病灶的投影形状时，首先由计算机给出病灶沿射线照射方向的投影外形，然后采用切割有机玻璃片的方法形成一个病灶外形的仿真物，将此仿真物置于多叶光阑的内部，然后由两边推动光阑的叶片直到接触到有机玻璃的外沿为止，然后锁紧多叶光阑的叶片，进行照射。若在照射过程中，在MLC射野内设置剂量补偿调整器(Compensator),就可以做多野的适形调强放疗。这种方案的优点是投资少，适合国内的中小规模的放疗科进行精确治疗；缺点是对于不同的病灶靶区因为剂量分布的不同，可能需要大量不同类别的补偿调整器，才能进行调强放疗。而且因为多叶光阑是手动的，增加了医护人员的体力强度，因为对于每个不同的照射角都需要进行多叶光阑的适形，即确定多叶光阑的形状以形成不同照射角度时病灶的投影轮廓；而且松开多叶光阑叶片的锁紧螺钉后，要靠人力将多叶光阑的叶片复位。第一军医大学生物医学工程系X刀组研制的多叶光阑原理上同大恒都是一致的，但该组研制的多叶光阑准确地讲是一个半自动的系统，形成病灶的投影外形时不需要手工推动即可自动地形成病灶的投影外形，可以减轻医护人员的体力强度。
　　手动光阑仅是电动光阑的过渡产品，最终要研制我们自己的电动多叶光阑系统。目前各厂家对光阑叶片的选材已无疑议，选用的都是钨铅合金，但研制多叶光阑系统的难点在于叶片的传动与监控设备。80年代末，沈阳军区总医院和中日友好医院先后引进日本三菱公司的11对光阑加速器，11对MLC装置运行10年来，三菱公司曾对光阑控制电路部分进行多次改造，以确保系统的可靠性和精度。由此可见，多叶光阑还处于临床应用与完善阶段。本着独立自主的原则，我们要研制自己的多叶光阑，一则节省国家购买国外医疗仪器投资，二则更进一步地提高我国的放射治疗水平