如何评估机载成像组件，以支持精准放射治疗并提升医疗服务的可及性？ -Dunlee当立官网

如何评估机载成像组件，以支持精准放射治疗并提升医疗服务的可及性？

1901年，放射治疗首次成功地被用于癌症的治疗。自此，癌症治疗进入了一个新时代 ¹ 。如今，全球约有1万台直线加速器，然而每年接受放射治疗的患者已超过900万名 ² 。显然，这1万台直线加速器无法为所有需要治疗的患者提供服务。

据统计，预计约60%的新增癌症患者将需要采用放射治疗，但只有25%的新增患者会接受放射治疗。究其原因，要么是因为无设备可用，要么是因为放射治疗过于昂贵i 。在发展中国家，这种形势更加严峻。据估算，发展中国家还需要5000台直线加速器来满足需求 ⁱⁱ 。

如不着手改变，放射治疗的可及性在未来将更不容乐观。经预测，到2040年，癌症病例增长率将超过42%，其中70%的病例预计将出现在低收入和中等收入国家 ⁱⁱⁱ ，而这些地区的医疗服务可及性严重受限。

提高直线加速器产量十分必要，但同等重要的是， 确保这些直线加速器必须配备所需的先进技术 ，以实现精确定位肿瘤、提高其工作效率。

近年来，机载成像——将MV、kV CBCT，CT或MR成像纳入直线加速器，在许多国家已成为放射治疗的常见组成部分，因为它有助于肿瘤医生和物理师定位肿瘤的同时也保护患者的健康组织 ³ 。

1. 成像在放射治疗中的作用

长期以来，成像一直是放射治疗的重要组成部分，其提供了用于识别肿瘤的精确位置、大小和形状的图像，并用于制定治疗计划。然而，由于肿瘤的萎缩或增长、重量的减轻或内部移动，治疗时所用的原始影像可能已不再准确，这可能导致治疗效果不佳并损害健康组织 ⁴ 。

机载成像的不同之处在于， 它可在进行放射治疗之前对治疗位置进行即时成像 ，而不是在几天甚至几周前。从而，肿瘤医生和物理师可以使用这些即时图像来确认或调整治疗计划，以便在治疗中更精准地放射治疗患者的肿瘤。目前，最常见的机载成像形式是锥束计算机断层扫描(CBCT) ⁵ 。

与传统CT类似，CBCT利用X射线探测器来获得在患者周围旋转时所获取的投影X射线图像。这些来自不同角度的投影被汇编成容积图像。正如其名称所示，CBCT与传统CT不同之处在于，它使用锥形束，而不是扇形束或螺旋束。使用CBCT的 辐射比传统CT要少 ，而且不会干扰加速器的运动 ⁶ 。

2. 评估机载成像组件

用于图像引导放射治疗（IGRT）的直线加速器具有不同的组件，如X射线源、探测器或防散射滤线栅，这些组件可以影响图像质量。此外，由于治疗过程中会进行频繁成像，因此可及时调整辐射剂量以获得精准的结果。

IGRT的目标是在不牺牲准确性和精确度的情况下，提高放射治疗的效率 ⁷ 。因此当医院评估直线加速器时，我们建议同时评估其成像组件，以确保它们满足肿瘤治疗的特定需求。

用于提供肿瘤治疗所需的卓越的图像质量和可靠性的成像组件包括：探测器、X射线管和防散射滤线栅。

探测器

首先，具有大视场的探测器对肿瘤放射治疗成像优势倍显，它可以对患者需要治疗的整个区域进行成像。其次，探测器具备高帧速率，可以有效减少运动伪影，并实现快速成像。最后，探测器应提供出色的软组织可视化效果，以清晰的描绘癌变组织。

Dunlee的肿瘤放射治疗成像解决方案使用平板探测器 ，与图像增强器相比，它提供了更大的视场和高对比度的分辨率iv。 当立的平板探测器XD300 提供43 x 43厘米的视场和卓越的DQE、线性度和MTF性能，以及高达16位的动态范围。

探测器的复位光消除记忆效应，确保了在帧之间几乎没有残余信号，这大大有助于提高边缘的对比度和可见性，从而减少重新扫描的需要。

CBCT X射线管

首首先，用于机载成像的CBCT X射线管必须提供高正常运行时间，因为放射治疗对时间的要求非常敏感，治疗的延迟会导致治疗效果直接受影响。

其次， 小焦点尺寸可实现高分辨率成像 。例如， Dunlee的DA1094 X射线管具 有0.4/0.8的焦点尺寸，其低打火故障率大大减少了系统停机时间。

防散射滤线栅

防散射滤线栅，需要满足低剂量的要求。防散射滤线栅可吸收不参与成像的辐射，这是所有X射线成像的关键功能，但在肿瘤治疗中尤为重要，因为肿瘤治疗本身已经存在着健康组织暴露于辐射中的风险 ⁸ 。

Dunlee的纤维间隔防散射滤线栅 ，显著提高了软组织的可见性、对比度噪声比(CNR)* 和均匀性**，无需增加成像的辐射剂量，具备低剂量的优势。

3.成像产品组合，更便于集成到直线加速器中

Dunlee并不直接向医院销售CBCT组件。相反， 我们为直线加速器制造商提供根据IGRT系统的需求而定制的成像产品组合 ，该成像产品组合可轻松集成到其直线加速器中，从而帮助直线加速器制造商发展其IGRT系统。

由于 Dunlee的放射治疗成像产品组合，提供预处理软件包 ，故IGRT系统中不需要安装其他额外的硬件，如额外的处理单元。所有探测器的控制和校准均通过软件包进行处理，因此IGRT系统的集成将更为快速、简便。

Dunlee的成像产品组合还可以降低制造商进入直线加速器市场的门 槛，从而有助于缓解放射治疗系统的短缺问题。据估计，到 2030 年，如果每位需要放射治疗的患者都能获得治疗，每年将能拯救 近100万 生命 ^v 。

*参考资料：
1.肿瘤治疗历史：放射疗法 | 美国癌症协会
2.放射性药物作为癌症新疗法崭露头角 - 国家癌症研究所，全球癌症数据 | 世界癌症研究基金会国际部 (wcrf.org)，用于缩小放射治疗差距的线性加速器 - CERN Courier
3.用线性加速器来缩小放射治疗差距 - CERN Courier
4.采用图像引导放射疗法更好地治愈癌症 - PMC (nih.gov)，图像引导放射疗法 - PMC (nih.gov)
5.放射治疗计划中影像学的作用：过去、现在和未来 - PubMed (nih.gov)
6.锥束计算机断层扫描 - 维基百科，锥束计算机断层扫描 - 了解其秘密 - PMC (nih.gov)
7.图像引导放射治疗 - ACC | 宾夕法尼亚医学，IGRT - 图像引导放射治疗 (radiologyinfo.org)
8.防散射滤线栅-维基百科

* 与未进行校正相比，头部大小的物体的对比度噪声比平均提高了2.8倍，盆腔大小的模型对比度噪声比则提高了2.2倍。
** 头部大小的物体均匀性提高了90%，盆腔大小的物体均匀性提高了91%。

i.世界卫生组织(WHO) https://insights.omnia-health.com/medical-specialities/market-cancer-fighting-radiotherapy-and-proton-therapy-equipment-be-worth
ii.癌症护理中的放射疗法：面对全球挑战。国际原子能机构。第6页。https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/P1638_web.pdf
iii.用线性加速器来缩小放射治疗差距。CernCourier; 2021年12月21日。检索自：https://cerncourier.com/a/linacs-to-narrow-radiotherapy-gap/#:~:text=More%20than%2010%2C000%20electron%20linear,to%20treat%20patients%20with%20cancer.
iv.Loft R. 平板探测器 vs. 图像增强器：在C形臂中考虑什么。Cassling博客；2019年6月13日。检索自：https://www.cassling.com/blog/flat-panel-detector-vs-image-intensifier-what-to-consider-in-a-c-arm#:~:text=Flat%20panel%20technology%20can%20provide,extra%20benefit%20of%20additional%20grayscale.
https://www.cassling.com/blog/flat-panel-detector-vs-image-intensifier-what-to-consider-in-a-c-arm#:~:text=Flat%20panel%20technology%20can%20provide,extra%20benefit%20of%20additional%20grayscale.
v.Atun R, Jaffray DA, Barton MB等。2015年。在全球范围内提高放射治疗的可及性。《柳叶刀肿瘤学》16(10)：1153-86。