你所不知道的肿瘤放疗新挡件—— 快速成野多叶光栅

快速成野多叶光栅？？什么东东？？

看到这个名词很陌生吧？下面小编来给大家科普一下——

【科技解秘】

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其他粒子束等。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。

在CT影像技术和计算机技术发展帮助下，现在的放疗技术由二维放疗发展到三维放疗、四维放疗技术，放疗剂量分配也由点剂量发展到体积剂量分配，以及体积剂量分配中的剂量调强。多叶光栅是高端旋转放疗设备中射线适形调强、剂量精确控制的关键功能部件，决定着放疗设备的性能。

（多叶光栅）

多叶光栅（多叶准直器）

多叶光栅（Multi Leaf Collimator-MLC）是用来产生适形辐射野的机械运动部件，也被称为多叶准直器、多叶光阑等等。我们知道放射线从加速器中出来后是一种规则的形状，而肿瘤是不规则形状，为了使肿瘤周围的正常组织得到更好的保护，必须采用一定的设备对射野进行部分的遮挡。传统的挡块最初是用沉重的铅块制成，操作人员劳动强度很大，再者形状适合得不是很好。研发人员把铅块做成了薄片，厚度从几毫米到一厘米不等，用微电机来驱动，也就是多叶光栅MLC。此后，MLC的材质也从铅演化成了铝、钨等各种合金。

与传统射野挡块相比，MLC适形具有显著优势：能大幅提高适形治疗的效率，操作简便，不会产生有害气体或粉尘。但是，MLC的应用并没有局限在射野适形。它还广泛应用于旋转照射：在放射源旋转过程中，调节射野形状跟随靶区的投影形状；应用于调强放射治疗中：通过控制MLC叶片的运动，实现期望的剂量分布。多叶光栅是旋转放疗设备的核心使能功能部件，是治疗计划完成的关键。多叶光栅的速度、加速度等技术指标对放疗精度、效率等起到至关重要的作用。

（多叶光栅工作原理）

过去多叶准直器主要是围绕着提高适形度、减小透射半影、降低漏射、适应动态与动态楔形板等高级功能展开的。

叶片的宽度直接决定了多叶准直器所组成的不规则野与计划靶体积（PTV）形状的几何适合度（适形度）；叶片越薄，适形度越好，但加工也较困难，驱动电机等机构越多且复杂，造价相应提高，因此必须在适形度和造价之间作合理的折中选择。

叶片的高度必须能将原射线和辐射强度削弱到点5%以下。由于需保持叶片间低阻力的相对动态移动，叶片间常有一些漏射线，会降低叶片对原射线的屏蔽效果，叶片高度需适当加厚，一般不少于5cm厚的钨合金。如果将漏射线剂量降到2%以下，通常需7.5cm的钨合金厚度。

（多叶光栅）

清华大学的科研人员在螺旋放疗、射线精确控制技术研究基础上，以自主开发的微特直线电机为驱动元件创新研制了一种快速成野多叶光栅(F-MLC，Fast Multi Leaf Collimator)。快速成野多叶光栅是高端旋转放疗设备中射线适形调强、剂量精确控制的关键功能部件，保证最大限度杀灭肿瘤细胞并减少对正常组织辐射，是高端精准放疗的使能部件，其性能指标直接决定治疗质量。快速成野多叶光栅能够提高射线利用率；研究开发的F-MLC支持容积-断层调强模式，能够提高放疗效率，降低放疗副作用；基于F-MLC能够补偿因肿瘤运动而引起的误差，从而提高放疗精度。快速成野多叶光栅的出现填补了国内空白，叶片速度、加速度等动态性能指标达到国际领先水平。

（第一台原理样机）

（产品化试验样机）

快速成野多叶光栅相较于多叶光栅又有哪些优势呢？让我们一起往下看~

快速成野多叶光栅优势

1.结合连续式和开关式多叶光栅的优点，既能实现叶片行程的精确适形控制，又能实现高速、高加速度的二元动态控制。

2.与螺旋断层放射治疗系统(TOMO)二元气动光栅相比，降低噪声、提高直线加速器的射线利用率和效率，提高磁控管寿命，可替代TOMO光栅，降低成本。

3.与常规电动多叶光栅相比，速度快，效率高，噪声小，寿命长。

（试验样机的几代驱动器）

【应用价值】

1.更高的治疗精度

同一等中心高度与相同多叶光栅位置，叶片厚度越薄，理论调制分辨率越高。叶片高速高加速度能够提高射线适形和剂量动态控制精度。

2.治疗效率和动态响应性能高

高速、高加速度随动性能，允许机架旋转更快，有利于提高治疗效率。

3.射线利用率高

相比于VMAT调强MLC：高速高加速度可以获得更好的剂量分布调制能力。相比于TOMO二元气动MLC：可以获得更大的射线利用率。

4.肿瘤运动跟踪

在放射治疗过程中，由于呼吸导致肿瘤运动是产生规划剂量与实际剂量的偏差的重要因素，腹腔和胸腔等部位的肿瘤呼吸运动误差可以达到12~75mm。快速成野多叶光栅可以对呼吸运动实现更好的跟踪。

5.治疗方式创新

基于快速成野多叶光栅，创新性地衍生出包络断层治疗方式，在控制精度、治疗效果等方面比过去都有很大提升。

快速成野多叶光栅与放疗设备联合应用，能产生良好的经济效益和治疗效果。此外，新研发的微特直线电机及其伺服驱动、基于高速总线的多轴运动控制和实时数据采集系统等核心技术，也能满足智能制造、机器人、高端制造装备等行业的需要，有广泛的市场需求。