当立课堂丨放疗用球管和诊断用球管的区别是什么?

自从伦琴发现X射线的130年间,以X射线为核心的医疗设备成为全球最重要的医疗器械分支。所有的X射线类设备都是相同的,因为其核心均由球管和高压发生器组成;所有的X射线类设备也都略有不同,因其临床应用方向各有各的不同。


从临床应用角度,X射线类设备分为诊断用X射线类设备,如DR、动态DR、移动DR、乳腺X线机、多功能透视系统、牙片机、口腔CBCT、X线骨密度仪等;图像引导治疗用X射线类设备,如应用于介入治疗的DSA、应用于骨科手术的移动C形臂、应用于放射治疗的直线加速器等。【当立课堂】第3期,讨论放疗用球管与诊断用球管的区别是什么?

当立课堂丨放疗用球管和诊断用球管的区别是什么?

01 大放射治疗设备

 

从某种意义上,放射治疗就像不开刀的手术,其将能量聚焦在病灶,像用刀切除一样使肿瘤坏死消失,在破坏肿瘤的同时保护周围正常组织。因此,我们经常听到的射波刀、伽马刀、托姆刀、X光刀等,其实就是放疗设备。

 

如今,可将“刀”可分为光子束放疗设备(γ射线、X射线)和粒子束放疗设备(质子束、重离子束)。其中,最广为人知的是以X射线为核心的放疗设备,尤其是直线加速器,占放疗市场的绝大部分份额。

 

除治疗设备外,如想精确定点打击目标肿瘤,放疗还需要一双“眼睛”,而模拟定位机正是其不可或缺的“精确制导系统”,涵盖:X线模拟定位(X-sim)、CT模拟定位(CT-sim)、MR模拟定位(MR-sim)、PET/CT模拟定位(PET/CT-sim),等等。

大放射诊疗设备范畴(原创)

大放射诊疗设备范畴(原创)

02 搭载球管的放疗设备

 

众所周知,以直线加速器为代表的光子束放疗设备,会发出高能MV及以上的高能X射线,但其核心并不是球管,而是加速管。因此,早期的直线加速器没有球管。

 

在经历了适形放疗(CRT)、调强放射治疗(IMRT)后,图像引导放射治疗(IGRT)引领直线加速器的发展,球管也成为了直线加速器的标配。

以直线加速器为例,其机载影像从早期的EPID、KV-KV、KV-MV、MV-CBCT,发展到今天的KV-CBCT,即KV-CBCT-Linac。从硬件组成上,KV-CBCT的机载影像的本质是DR,其核心部件都是X线球管和平板探测器,通过容积扫描获得类CT图像,用于图像引导放射治疗。

 

与CBCT-Linac相同的是,Tomo、Cyber Knife机载影像的本质也是DR,其球管是X线球管。比如,Cyber Knife的机载影像其实是两组正交的KV级球管和探测器。

 

相较于目前绝大多数采用KV-CBCT作为机载影像的图像引导技术,CT-Linac、PET/CT-Linac机载影像的本质是诊断级CT和诊断级PET/CT,其球管是CT球管。

 

在模拟定位设备方面,X-sim、CT-sim、PET/CT-sim均含球管。不过,尽管《放射治疗类医疗服务价格项目立项指南(试行)》仍涵盖以X线为代表的简易模拟定位,但模拟定位CT基本已成为二级及以上医院放疗科的标配,而X-sim正在走向淘汰。因为,相较于X-sim,无论在图像质量还是在精准度方面,CT模拟定位都上了一个大的台阶。

诊断用球管和放疗用球管(原创)

诊断用球管和放疗用球管(原创)

03 放疗对球管的特殊要求

 

随着靶区剂量的不断地提升,放疗对位置的精确度要求越来越高,因此无论机载影像还是模拟定位,放疗的第一核心是“看的清”,即要求高质量图像。

 

那么,放疗对球管又有何特殊要求?


其实,放疗用球管和常规诊断用球管的区别微乎其微。以直线加速器搭载最多的KV-CBCT为例,因为要三维成像,其热容量比普通DR的300KHU或400KHU要大一些;因为要高分辨率成像,其焦点要比普通DR的0.6mm/1.2mm要小一些。比如,当立的图像引导放疗用球管DA1094 DU694 X 射球管,其热容量是570KHU,焦点为0.4mm/0.8mm。

放疗用X线球管

放疗用X线球管

至于CT-Linac机载影像的所搭载的CT球管,与常规CT球管,不能说一模一样,只能说别无二致。比如,当立CT4000系列球管,不仅大量应用在常规64排CT,还可应用于CT引导放射治疗系统。

放疗用CT球管

放疗用CT球管

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