雖如此，國(guó)內(nèi)電子直線加速器高端市場(chǎng)仍主要為醫(yī)科達(dá)、瓦里安、西門子等三家進(jìn)口企業(yè)占領(lǐng)。國(guó)產(chǎn)廠商包括新華醫(yī)療、東軟醫(yī)療、海明醫(yī)療、利尼科、廣東中能、海博科技等主要還是以中低端產(chǎn)品為主，上海聯(lián)影近幾年也涉足了放療領(lǐng)域，但還未見(jiàn)產(chǎn)品正式上市。
本篇主要以電子直線加速器的基礎(chǔ)概念知識(shí)為主，在下一篇中，器械之家將主要針對(duì)國(guó)內(nèi)電子直線加速器市場(chǎng)及品牌做重點(diǎn)闡述。
電子直線加速器的工作原理
醫(yī)用電子直線加速器是利用微波電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加速，產(chǎn)生高能射線，用于人類醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的遠(yuǎn)距離外照射放射治療活動(dòng)的大型醫(yī)療設(shè)備.
它能產(chǎn)生高能X射線和電子線，具有劑量率高，照射時(shí)間短，照射野大，劑量均勻性和穩(wěn)定性好，以及半影區(qū)小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種腫瘤的治療，特別是對(duì)深部腫瘤的治療。
醫(yī)用電子直線加速器的分類
01
按輸出能量劃分
按照輸出能量的高低劃分，醫(yī)用電子直線加速器一般分為低能機(jī)、中能機(jī)和高能機(jī)三種類型。不同能量的加速器的X射線能量差別不大，一般為4、6、8MV，有的達(dá)到10MV以上。
低能醫(yī)用電子直線加速器
低能醫(yī)用電子直線加速器是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的放射治療裝置，可以滿足約85%需進(jìn)行放射治療的腫瘤患者的需要，而需要進(jìn)行放射治療的腫瘤患者又占全部腫瘤患者的70%左右。
(1)只提供一擋X-輻射，用于治療深部腫瘤，x-輻射能量4—6MV，采用駐波方式時(shí)加速管總長(zhǎng)只有30cm左右，無(wú)需偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，同時(shí)還可省去聚焦系統(tǒng)及束流導(dǎo)向系統(tǒng)，加速管可直立于輻射頭上方，稱為直束式。直束式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是靶點(diǎn)對(duì)稱。
(2)加速管輸出劑量率經(jīng)過(guò)在大面積范圍均整后一般為2-3Gy/min·m，設(shè)計(jì)良好時(shí)可達(dá)4-5Gy/min·m，一次治療時(shí)間僅約需1min。由于只有一擋X-輻射，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
低能電子直線加速器
中能醫(yī)用電子直線加速器
中能醫(yī)用電子直線加速器除能治療深部腫瘤外，還可以治療大部分表淺腫瘤，表淺治療深度可在2—5cm范圍內(nèi)，由于中能治療范圍較低能擴(kuò)大，是大中型腫瘤醫(yī)院需要的主要放射治療裝置。
(1)除提供兩檔X-輻射(6-8MV)供治療深部腫瘤外，還提供4-5擋不同能量的電子輻射(5-15MeV)供治療表淺腫瘤使用，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
(2)加速管較長(zhǎng)，需要水平放置于機(jī)架的支臂上方，束流需經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后打靶產(chǎn)生X輻射或直接將電子束從引出窗引出使用。大都采用 消色差偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使偏轉(zhuǎn)后的靶點(diǎn)保持對(duì)稱，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)比較復(fù)雜。
(3)輻射頭內(nèi)除一擋用于均整X-輻射的均整過(guò)濾器外，還采用多擋使電子輻射分布均勻的散射過(guò)濾器。為了調(diào)節(jié)電子輻射野，在電子輻射治療時(shí)需附加不同尺寸和不同形狀的限束器。
中高能電子直線加速器
高能醫(yī)用電子直線加速器
(1)提供兩檔X-輻射，商業(yè)上稱為雙光子方式，個(gè)別產(chǎn)品甚至可以提供三擋X-輻射，稱為三光子方式，多檔設(shè)置目的是實(shí)現(xiàn)X-輻射深度劑量特性的調(diào)節(jié)，因?yàn)椴捎酶叩蛢蓳跄芰縓-輻射組合照射，相當(dāng)于調(diào)節(jié)能量。(圖1-20)
(2)可提供更高能量的電子輻射，一般電子輻射分5-9擋，最高能量可達(dá)20-25MeV，擴(kuò)大了對(duì)表淺腫瘤的治療深度范圍(2-7cm)。
此外，按照X射線能量的檔位劃分，醫(yī)用電子直線加速器可以分為單光子、雙光子和多光子。
02
按照加速管工作原理方式
按加速管工作原理方式劃分，醫(yī)用電子直線加速器有兩種加速方式：行波加速方式和駐波加速方式。
(1)行波加速方式：是在網(wǎng)波導(dǎo)中周期性插入帶中孔的圓形膜片，依靠這些膜片的反射作用，使中孔部分中傳播的電磁場(chǎng)相位傳播速度慢下來(lái)，甚至光速以下，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子的同步加速。這種波導(dǎo)管，稱其為盤荷波導(dǎo)(加速管，取圓形膜片對(duì)波導(dǎo)管加載之意。
行波醫(yī)用電子直線加速器示意圖
(2)駐波加速方式：是在加速管左右兩端適!與位置放置短路板，形成一種電磁振蕩的駐波狀態(tài)，加速管結(jié)構(gòu)中所有的腔體都諧振在一個(gè)頻率上，相鄰兩腔間的距離為D，而腔間電場(chǎng)相位差剛好為180°，即腔間電場(chǎng)剛好方向相反。
駐波醫(yī)用電子直線加速器示意圖
醫(yī)用電子直線加速器的優(yōu)點(diǎn)
1、加速器的射線穿透能力強(qiáng)
各種射線穿透組織的能力與其本身所具備的能量成正比。一般X線治療機(jī)輸出的射線能量只有200千伏左右，60鈷治療機(jī)發(fā)生的γ射線也只能達(dá)到1.25兆伏。而加速器輸出的能量則可達(dá)到6兆伏甚至更高，且可根據(jù)病人不同情況對(duì)輸出能量的大小進(jìn)行調(diào)整。因此，加速器對(duì)深在的體積較大的腫瘤病灶，能夠給以更有效地殺滅。
2、加速器既可輸出高能X線，也可輸出高能電子線
電子線到達(dá)預(yù)定部位后能量迅速下降，因而能大大減少射線對(duì)病變后面正常組織的危害，特別適于體表或靠近體表的各種腫瘤。例如，采用電子線治療乳腺癌，肺部及心臟損害就比60鈷少得多。
3、皮膚并發(fā)癥顯著減少
放療引起的皮膚并發(fā)癥，與射線具備的能量成反比。X線以皮膚吸收能量最高，60鉆7線最大能量吸收在皮下4-5毫米的深度。加速器的高能X線最大能量吸收在皮下15~30毫米的深度，在治療內(nèi)臟腫瘤時(shí)，皮膚及皮下組織吸收的射線很少，會(huì)顯著減少皮膚及皮下組織的損傷。
4、加速器的射線能夠被有效控制
由于配有精細(xì)的腫瘤病灶定位裝置，可保證射線集中于腫瘤組織，腫瘤旁的正常組織影響很小。特別是腫瘤病灶附近有重要器官時(shí)，加速器的這種優(yōu)點(diǎn)尤其突出。
5、加速器一次可輸出很高的能量，能大大縮短照射時(shí)間，故可用于手術(shù)中照射。
手術(shù)切除腫瘤時(shí)，有時(shí)難免有肉眼看不見(jiàn)的腫瘤細(xì)胞或手術(shù)難以切凈的腫瘤病灶殘留在患者體內(nèi)，可能導(dǎo)致日后局部復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。一般的放療設(shè)備對(duì)此無(wú)能為力，而加速器可以相對(duì)容易的消滅這些腫瘤細(xì)胞。
第六，加速器停機(jī)后放射線即消失，不存在60鈷等具有的射線泄漏和衰減問(wèn)題，有利于保護(hù)環(huán)境和保證療效。
醫(yī)用電子直線加速器的缺點(diǎn)
和任何尖端醫(yī)療設(shè)備一樣，加速器也有不足之處：
1、加速器不能用作腔內(nèi)照射，故宮頸癌、宮體癌仍主要依靠131依或60鈷等來(lái)治療;
2、包括加速器在內(nèi)的所有放療手段均為局部治療，對(duì)癌細(xì)胞廣泛轉(zhuǎn)移以及有癌性胸腹水的患者不可能有滿意的療效;
3、腫瘤病灶中的缺氧細(xì)胞和處于休止期的細(xì)胞抵抗力相當(dāng)較強(qiáng)，是放療失敗的重要原因。加速器只能提高療效，但同樣不能從根本上問(wèn)題;
④加速器技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)要求高，價(jià)格昂貴，治療費(fèi)用也較高，因此還有待廣泛推廣。
醫(yī)用電子直線加速器用于放療的適應(yīng)癥
1、常規(guī)放療時(shí)的適應(yīng)癥：
醫(yī)用加速器適應(yīng)癥廣泛，可用于頭頸、胸腔、腹腔、盆腔、四肢等部位的原發(fā)或繼發(fā)腫瘤，以及手術(shù)后殘留的術(shù)后或手術(shù)前的術(shù)前治療等。
單純根治的腫瘤：鼻咽癌、早期喉癌、早期口腔癌、副鼻竇癌、早期惡性淋巴瘤、髓母細(xì)胞瘤、基底細(xì)胞癌、肺癌、精原細(xì)胞瘤、食道癌等。
與化療合并治療腫瘤：小細(xì)胞肺癌、中晚期惡性淋巴瘤等。
與手術(shù)綜合治療：上頜竇、耳鼻喉癌、膠質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞瘤、肺癌、胸腺瘤、胃腸道癌、軟組織肉瘤等。有計(jì)劃性的術(shù)前放療、術(shù)中放療、術(shù)后放療。
姑息性放療：骨轉(zhuǎn)移灶的止痛放療、腦轉(zhuǎn)移放療、晚期腫瘤的姑息減癥治療。
2、三維適形放療(3D-CRT)及調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)時(shí)的適應(yīng)癥：
顱內(nèi)腫瘤：特別是位于重要解剖結(jié)構(gòu)，形態(tài)不規(guī)則不適合外科手術(shù)或手術(shù)難切除的腫瘤;
頭頸部腫瘤：包括術(shù)后、常規(guī)放療后殘留或復(fù)發(fā)的腫瘤，如鼻咽癌、顱底腫瘤;
脊柱(髓)腫瘤;
胸部腫瘤：如縱隔腫瘤、肺癌、胸壁腫瘤;
消化、泌尿、生殖系統(tǒng)腫瘤：如肝癌、胰腺癌、前列腺癌;
全身各部位轉(zhuǎn)移癌
