关于医用电子直线加速器，你必须了解这些！（上篇）

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近些年，国内的医用加速器技术水平取得了较大进步，在技术的先进性、质量的可靠性，产品的一致性和稳定性方面都得到了不同维度的提升。大体而言，国产放疗设备已经形成了一个完整的体系，具备了提供整套放疗解决方案以服务于患者治疗的能力。

虽如此，国内电子直线加速器高端市场仍主要为医科达、瓦里安、西门子等三家进口企业占领。国产厂商包括新华医疗、东软医疗、海明医疗、利尼科、广东中能、海博科技等主要还是以中低端产品为主，上海联影近几年也涉足了放疗领域，但还未见产品正式上市。

本篇主要以电子直线加速器的基础概念知识为主，在下一篇中，器械之家将主要针对国内电子直线加速器市场及品牌做重点阐述。

电子直线加速器的工作原理

医用电子直线加速器是利用微波电场对电子进行加速，产生高能射线，用于人类医学实践中的远距离外照射放射治疗活动的大型医疗设备，通过下面这个视频来了解一下电子直线加速器的工作原理：

它能产生高能X射线和电子线，具有剂量率高，照射时间短，照射野大，剂量均匀性和稳定性好，以及半影区小等特点，广泛应用于各种肿瘤的治疗，特别是对深部肿瘤的治疗。

医用电子直线加速器的分类

01

按输出能量划分

按照输出能量的高低划分，医用电子直线加速器一般分为低能机、中能机和高能机三种类型。不同能量的加速器的X射线能量差别不大，一般为4、6、8MV，有的达到10MV以上。

低能医用电子直线加速器

低能医用电子直线加速器是一种经济实用的放射治疗装置，可以满足约85%需进行放射治疗的肿瘤患者的需要，而需要进行放射治疗的肿瘤患者又占全部肿瘤患者的70%左右。

(1)只提供一挡X-辐射，用于治疗深部肿瘤，x-辐射能量4—6MV，采用驻波方式时加速管总长只有30cm左右，无需偏转系统，同时还可省去聚焦系统及束流导向系统，加速管可直立于辐射头上方，称为直束式。直束式的一个优点是靶点对称。

(2)加速管输出剂量率经过在大面积范围均整后一般为2-3Gy/min·m，设计良好时可达4-5Gy/min·m，一次治疗时间仅约需1min。由于只有一挡X-辐射，整机结构简单，操作简便。

低能电子直线加速器

中能医用电子直线加速器

中能医用电子直线加速器除能治疗深部肿瘤外，还可以治疗大部分表浅肿瘤，表浅治疗深度可在2—5cm范围内，由于中能治疗范围较低能扩大，是大中型肿瘤医院需要的主要放射治疗装置。

(1)除提供两档X-辐射(6-8MV)供治疗深部肿瘤外，还提供4-5挡不同能量的电子辐射(5-15MeV)供治疗表浅肿瘤使用，扩大了应用范围。

(2)加速管较长，需要水平放置于机架的支臂上方，束流需经偏转系统后打靶产生X辐射或直接将电子束从引出窗引出使用。大都采用 消色差偏转系统，使偏转后的靶点保持对称，偏转系统比较复杂。

(3)辐射头内除一挡用于均整X-辐射的均整过滤器外，还采用多挡使电子辐射分布均匀的散射过滤器。为了调节电子辐射野，在电子辐射治疗时需附加不同尺寸和不同形状的限束器。

中高能电子直线加速器

高能医用电子直线加速器

(1)提供两档X-辐射，商业上称为双光子方式，个别产品甚至可以提供三挡X-辐射，称为三光子方式，多档设置目的是实现X-辐射深度剂量特性的调节，因为采用高低两挡能量X-辐射组合照射，相当于调节能量。(图1-20)

(2)可提供更高能量的电子辐射，一般电子辐射分5-9挡，最高能量可达20-25MeV，扩大了对表浅肿瘤的治疗深度范围(2-7cm)。

此外，按照X射线能量的档位划分，医用电子直线加速器可以分为单光子、双光子和多光子。

02

按照加速管工作原理方式

按加速管工作原理方式划分，医用电子直线加速器有两种加速方式：行波加速方式和驻波加速方式。

(1)行波加速方式：是在网波导中周期性插入带中孔的圆形膜片，依靠这些膜片的反射作用，使中孔部分中传播的电磁场相位传播速度慢下来，甚至光速以下，以实现对电子的同步加速。这种波导管，称其为盘荷波导(加速管，取圆形膜片对波导管加载之意。

行波医用电子直线加速器示意图

(2)驻波加速方式：是在加速管左右两端适!与位置放置短路板，形成一种电磁振荡的驻波状态，加速管结构中所有的腔体都谐振在一个频率上，相邻两腔间的距离为D，而腔间电场相位差刚好为180°，即腔间电场刚好方向相反。

驻波医用电子直线加速器示意图

医用电子直线加速器的优点

1、加速器的射线穿透能力强

各种射线穿透组织的能力与其本身所具备的能量成正比。一般X线治疗机输出的射线能量只有200千伏左右，60钴治疗机发生的γ射线也只能达到1.25兆伏。而加速器输出的能量则可达到6兆伏甚至更高，且可根据病人不同情况对输出能量的大小进行调整。因此，加速器对深在的体积较大的肿瘤病灶，能够给以更有效地杀灭。

2、加速器既可输出高能X线，也可输出高能电子线

电子线到达预定部位后能量迅速下降，因而能大大减少射线对病变后面正常组织的危害，特别适于体表或靠近体表的各种肿瘤。例如，采用电子线治疗乳腺癌，肺部及心脏损害就比60钴少得多。

3、皮肤并发症显著减少

放疗引起的皮肤并发症，与射线具备的能量成反比。X线以皮肤吸收能量最高，60钻7线最大能量吸收在皮下4-5毫米的深度。加速器的高能X线最大能量吸收在皮下15~30毫米的深度，在治疗内脏肿瘤时，皮肤及皮下组织吸收的射线很少，会显著减少皮肤及皮下组织的损伤。

4、加速器的射线能够被有效控制

由于配有精细的肿瘤病灶定位装置，可保证射线集中于肿瘤组织，肿瘤旁的正常组织影响很小。特别是肿瘤病灶附近有重要器官时，加速器的这种优点尤其突出。

5、加速器一次可输出很高的能量，能大大缩短照射时间，故可用于手术中照射。

手术切除肿瘤时，有时难免有肉眼看不见的肿瘤细胞或手术难以切净的肿瘤病灶残留在患者体内，可能导致日后局部复发或转移。一般的放疗设备对此无能为力，而加速器可以相对容易的消灭这些肿瘤细胞。

第六，加速器停机后放射线即消失，不存在60钴等具有的射线泄漏和衰减问题，有利于保护环境和保证疗效。

医用电子直线加速器的缺点

和任何尖端医疗设备一样，加速器也有不足之处：

1、加速器不能用作腔内照射，故宫颈癌、宫体癌仍主要依靠131依或60钴等来治疗；

2、包括加速器在内的所有放疗手段均为局部治疗，对癌细胞广泛转移以及有癌性胸腹水的患者不可能有满意的疗效；

3、肿瘤病灶中的缺氧细胞和处于休止期的细胞抵抗力相当较强，是放疗失败的重要原因。加速器只能提高疗效，但同样不能从根本上问题；

④加速器技术复杂，维护要求高，价格昂贵，治疗费用也较高，因此还有待广泛推广。

医用电子直线加速器用于放疗的适应症

1、常规放疗时的适应症：

医用加速器适应症广泛，可用于头颈、胸腔、腹腔、盆腔、四肢等部位的原发或继发肿瘤，以及手术后残留的术后或手术前的术前治疗等。

单纯根治的肿瘤：鼻咽癌、早期喉癌、早期口腔癌、副鼻窦癌、早期恶性淋巴瘤、髓母细胞瘤、基底细胞癌、肺癌、精原细胞瘤、食道癌等。

与化疗合并治疗肿瘤：小细胞肺癌、中晚期恶性淋巴瘤等。

与手术综合治疗：上颌窦、耳鼻喉癌、胶质神经细胞瘤、肺癌、胸腺瘤、胃肠道癌、软组织肉瘤等。有计划性的术前放疗、术中放疗、术后放疗。

姑息性放疗：骨转移灶的止痛放疗、脑转移放疗、晚期肿瘤的姑息减症治疗。

2、三维适形放疗（3D-CRT）及调强放疗（IMRT）时的适应症：

颅内肿瘤：特别是位于重要解剖结构，形态不规则不适合外科手术或手术难切除的肿瘤；

头颈部肿瘤：包括术后、常规放疗后残留或复发的肿瘤，如鼻咽癌、颅底肿瘤；

脊柱（髓）肿瘤；

胸部肿瘤：如纵隔肿瘤、肺癌、胸壁肿瘤；

消化、泌尿、生殖系统肿瘤：如肝癌、胰腺癌、前列腺癌；

全身各部位转移癌

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