在 MR-linac 上引入 VMAT UMC Utrecht 研究團隊在研究中使用的實驗裝置旁邊。從左到右：Bas Raaymakers、Pim Borman、Martin Fast 和 Peter Woodhead。(圖片來源：Martin Fast)

愛荷華大學和烏得勒支大學醫學中心的研究人員正在努力將容積調強弧形治療 (VMAT) 傳輸功能整合到 MR-linac 中。他們在《國際放射腫瘤學、生物學、物理學雜志》上發表了第一份比較 VMAT 和 MR-linac 上的調強放射治療 (IMRT) 的劑量評估報告。

“我們在愛荷華大學開展 MRI 引導放射治療已有大約五年半了，”資深作者、愛荷華大學醫學物理學家兼放射腫瘤學教授Daniel Hyer說道。“我們希望用 MRI 引導放射治療治療盡可能多的患者，并改善技術的應用，但我們也希望高效地進行治療，這樣我們就不會出現分次內運動。”

磁共振引導放射治療將磁共振成像 (MRI) 與放射治療相結合，用于治療癌癥。通過在治療期間提供內臟器官的實時圖像，臨床醫生可以更準確地將放射線對準腫瘤并保護健康組織。

目前診所中的 MR 直線加速器支持 IMRT，它以“步進式”方式提供輻射。對于許多治療部位，VMAT 通常比 IMRT 更受歡迎。VMAT 通過圍繞患者的一個或多個弧線連續提供輻射，在目標覆蓋、保護危及器官以及計劃和交付時間方面具有優勢。然而，到目前為止，VMAT 尚未在商用 MR 直線加速器上提供。

將 VMAT 傳輸功能整合到 MR-linac 中可以提高計劃質量和效率，并減少患者的不適。目前的 MR 引導放射治療工作流程要求患者在整個 MR 成像、輪廓配準、計劃優化、劑量檢查和計劃傳輸前的驗證掃描過程中躺在掃描儀孔上，這可能需要 20 多分鐘。

“當談到期望但目前缺失的 MR-linac 功能時，VMAT 是醫生最常問的問題之一。未來在 MR-linac 上配備 VMAT 將使更多患者能夠接受高精度 MRI 引導治療，”論文合著者、烏得勒支大學醫學中心副教授Martin Fast表示。

2022 年，Fast 團隊證明，VMAT 可以在Elekta Unity(一臺 1.5 T 磁共振直線加速器)上進行;但是，他們缺乏具有通量調節功能的臨床級 VMAT 計劃。一次偶然的會面幫助兩個團隊克服了研究中的障礙。

愛荷華大學研究人員 愛荷華大學目前的 MR-linac 團隊。從左到右：Blake Smith、Sam Rusu、Daniel Hyer 和 Joel St-Aubin。(圖片來源：Jillian York)

“丹的團隊和我們在烏得勒支的團隊分別致力于 MR-linac VMAT。丹負責規劃，我們負責交付，”Fast 解釋道。“丹的局限性在于他無法證明他的計劃是可交付的，而我們也沒有可供交付的高質量臨床級 VMAT 計劃。此次合作始于 2023 年 7 月在休斯頓的一次偶??然相遇，當時丹和我恰好在 AAPM 會前課程的同一場會議上發言。”

在目前的研究中，研究人員證明，VMAT 傳輸可以在 Unity 上進行，無需更改臨床硬件。回顧性研究表明，與標準步進式 IMRT 相比，綜合優化和傳輸時間縮短了 7.5 分鐘。

Fast 表示：“與傳統的步進式 IMRT 相比，VMAT 的傳輸速度幾乎提高了一倍，這意味著治療速度更快(即患者更舒適)且準確度更高(因為出現意外運動的可能性更小)。”

計劃分析 第一作者 Jeffrey Snyder 目前就職于耶魯大學醫學院，正在研究摩納哥治療計劃。(圖片來源：James Laird)

研究人員與Elekta合作開發了一款經過修改的軟件，使他們能夠使用 Unity 提供類似 VMAT 的計劃。對于之前接受過 1.5 T MR-linac 治療的 10 名前列腺癌患者，他們重新計劃了治療，以 5 次分劑量的形式提供 36.25 Gy，使用三種技術：步進式 IMRT 和臨床優化器;相同的優化器與 VMAT 技術;以及基于研究的優化器與 VMAT。

使用兩種優化策略將計劃調整到 MRI 數據集，以評估適應位置的計劃。團隊通過評估危及器官的保護來評估計劃質量，并通過測量優化時間、交付時間和總(優化加交付)時間來評估治療效率。交付準確性通過伽馬分析(2%/2 毫米)進行評估。

結果表明，與臨床優化器配合 IMRT 相比，優化時間加上交付時間可使 VMAT 優化和基于研究的優化器配合 VMAT 節省高達 7.5 分鐘的時間。適應位置計劃也顯示出類似的總時間減少。所有 VMAT 計劃的伽馬射線通過率均超過 96%，VMAT 計劃的交付效率接近 90%，而臨床 IMRT 的交付效率為 50%。

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“我們已經證明 [這項技術] 是可行的。我們交付了它，我們進行了質量保證，我們制定了計劃。我認為這是推動這項技術走向臨床實施的一個重要里程碑。而且目前沒有重大的物理或技術障礙需要清除——主要是工程……所以這是個好消息，”Hyer 說。

研究人員的下一步工作包括提供物理指導和質量保證測試，以便當 VMAT 在 MR-linacs 上臨床應用時，醫學物理學家可以提出實施建議。他們還在研究 VMAT 的門控治療、VMAT 輸送的運動管理策略和其他治療部位。