放射物理与精准放疗工程 · 第 4 卷 / 共 11 卷
从准直系统到图像引导
本卷导读
讲解多叶准直器、机架构型、治疗床、EPID、kV-CBCT、FFF 模式、等中心与激光灯，并覆盖验收测试、束流匹配和常见机电故障。
知识结构
- 多叶准直器与射束整形
- 机架、治疗床与空间几何
- 机载影像与图像引导
- FFF 模式与特殊照射系统
- 验收、剂量刻度与故障排查
多叶准直器与射束整形
MLC 通过独立叶片形成动态射野，舌槽效应、叶片到位精度与漏射线直接影响剂量分布。
等中心是直线加速器中一个很重要的概念，模拟定位环节确定的参考中心，计划设计环节确定的治疗中心，治疗实施环节的摆位，以及计划验证、质控等环节都会涉及到等中心。
凡事被发明和使用，是因为它的价值和作用，等中心也是如此。在常规放疗（普放）中，不需要等中心的概念，因为摆位的时候，将照射野与皮肤上标记的照射野对好，再对准源皮距（放射源到皮肤的距离）就可以了，也称作源皮距照射，即使定义了等中心，也彰显不出他的优势来。
但放疗技术进入三维适形放疗（3DCRT）、调强放疗（IMRT）以及容积旋转调强放疗（VMAT）之后，源皮距照射就跟不上形势了，也就有了等中心照射，这时等中心就大显身手了。
一台新的直线加速器安装好后（俗称立机器），很重要的一个环节就是要找到加速器的等中心，工程师们会旋转机架、旋转小机头、旋转治疗床，利用激光测距仪，把等中心找出来，等中心往往不是一次就能找到，因此要反复地调整和修正。
并且，等中心不是一直不动的，而是有个活动范围，也就是我们说的等中心精度，由于受机架的旋转精度、小机头的旋转精度以及治疗床的旋转精度的影响，加速器的等中心精度也不一样，比如常见的等中心精度为1mm，或者2mm，有的加速器等中心精度能达到更高。等中心的活动范围，在三维空间中就像是一个半径为1cm或者2cm的球。
把等中心找出来之后，我们肉眼是看不到的，因此就想了一个办法，把等中心标识出来……
对于加速器的等中心点，我们肉眼是看不到的，因此人们就想了个办法，要把等中心标识出来，于是就有了激光灯。
激光灯像是个媒介，其实就是一个“灯”，帮我们照出了空间中等中心的位置。
既然是用激光灯标识出等中心来，就有对应一致性的问题，也就是偏差，最常见的是使用时间长了激光灯会发生偏移（常说的激光灯跑了），因此激光灯的质控是一项很重要的内容。如果激光灯超出了误差范围，就得调激光灯，调激光灯也是个细致活，有时得反复调，反复检测。
质控里很重要的一项内容，也是一道常考的题，根据TG142的质控要求，对于开展3DCRT和常规放疗技术（普放）的加速器，激光灯最大允许误差为2mm；对于开展IMRT技术（调强放疗）的加速器，激光灯最大允许误差为1.5mm，对于开展SRS/SBRT技术（立体定向放射治疗）的加速器，激光灯最大允许误差为1mm。也就是技术的不同，对精度的要求也有差异。
对于激光灯，一般有三组，加速器的两侧各有一组，每组又有两个，一个发出横线（水平线），另一个发出竖线（也就是在患者两侧形成的十字线）；纵向（治疗床床头方向）还有一组，发出的是纵线（跟患者的体中线平行），还有的单位会在加速器机架上方的天花板上安装一个激光灯。
加速器的激光灯，有外置的，也有内置的，临床中接触的大多数是外置激光灯（LAP的居多），也就是激光灯安装在墙上，TOMO的激光灯是红绿两组激光灯，Halcyon配置了内置激光灯（有些像CT机自带的激光灯）。
在治疗摆位时，要通过激光灯给患者摆位，然后移床，对治疗中心。
在移床对治疗中心时，方法是：把治疗中心对准三个方向的激光灯，也就是把治疗中心放到加速器的等中心点上。
常规模拟机、CT模拟定位机和MR模拟定位机也配有激光灯，一般是三维激光灯，激光线能够来回移动，这样移中心更加方便，而且CT和MRI的扫描床在左右方向是移动不了的。相比之下，加速器室配置的像是“点”激光灯，因为三组激光灯交于一个点（也就是等中心点）。
定位室的激光灯，有安装在墙上的，也有的采用龙门架（MR定位机居多）。
在放疗界，放疗技术层出不穷（从常规放疗到三维适形放疗，从三维适形放疗到调强放疗：IMRT、VMAT、TOMOTherapy；从调强放疗到影像引导放疗（IGRT），再到剂量引导放疗和自适应放疗等等），放疗设备和部件也随之不断地更新换代，直线加速器上集成的越来越多，功能越来越强大。
在放疗技术起步的阶段（常规放疗阶段），为了形成特定形状的照射野，根据金属块对射线的衰减特性（阻挡射线），通过制作铅挡块来形成特定形状的照射野：射线通过的区域用来照射肿瘤（消灭敌人），射线被挡住的区域用来保护正常组织，减少误伤（保护队友）。
为了制作铅挡块，也有相应的一套工具：热丝切割机、熔铅炉、泡沫板等等。这种方法有个弊端：制作铅挡块很繁琐，治疗时要把沉重的铅块挂到加速器的治疗头上，使用也比较繁琐，同时具有一定的危险性（安装不好会掉下来）。
既然铅挡块这种方法制作、使用都很麻烦，那能不能有种更简单、更方便的办法呢？能不能更简单地形成照射野，不用每次拆卸铅挡块，同时调制效果更好呢。
人们继续发挥聪明才智，找到了新的办法，而且一步步地进行改进和完善。
这种方法的原理是：用一片一片的铅块，来拼接成想要的形状，相当于把一整个铅块切成了一片一片的。
MLC：英文全名：Multi Leaf Collimator；中文名：多叶准直器，也称作多叶光栅。
MLC由许多个合金材料制作的叶片组成，通过这些叶片的运动，来形成照射野的形状，也就是要照射肿瘤的区域。
为了将一片一片的铅块形成特定的形状，就得有动力来源，也就是MLC的两个时代：手动多叶光栅和电动多叶光栅。
手动好理解：手动地推拉叶片，从而“塑造”出特定的形状来，虽然现在看起来很low，但当时这种方法跟制作铅挡块来比省事了不少。
随着技术的进步，叶片不再依靠手动，而是可以由电机驱动，于是有了电动多叶光栅。
丝杠技术，是丝杠上有个螺母，丝杠的一端连着一个电机，通过电机的转动，带动螺母上的物体实现左右平移运动，也就是将旋转运动转换成了平移运动。这种丝杠的方法，优势是运动精度更高。
对MLC来说，每一个叶片，都由一个电机来驱动，也就有了治疗头里的一排小马达。之所以采用这种技术，是因为运动精度和控制精度更高。
MLC叶片的形状，像一把菜刀，菜刀柄要跟丝杠结合。
在三维适形放疗（3DCRT）中，照射野的形状需要与靶区的形状保持一致，MLC替代了铅挡块，通过叶片的运动形成照射野的形状。在调强适形放疗（IMRT）中，通过MLC叶片的运动，在适形的基础上，还要完成调强的目的：通过形成照射野内许多个子野的形状来完成。
MLC原本是为了取代铅挡块，来适形，后来在调强放疗技术中更是大显身手，因为调强主要是靠一片片叶片来调节射线的强度。
MLC，更像是一个适形调强系统。形成特定的照射野形状，调整射线的强度，最终是调整某一位置的剂量。
MLC，可以看作是一个系统，这个系统里，有硬件部分：一片片的叶片，一根根丝杠，一个个小马达，还有软件部分：控制系统，而且得有位置文件，也就是让MLC走到相应的位置，形成子野，也就是用到了程序。
之所以这么形容，是为了接下来的动态静态和外置内置做铺垫。
根据MLC叶片运动状态与加速器出束之间的关系，调强放疗技术分为了动态调强和静态调强：
其中在MLC运动的同时加速器出束的技术为动态调强，也就是Sliding Window，常说的滑窗技术；在加速器出束时，MLC叶片从一侧滑向另一侧，像窗户的运动一样。
关于动态调强和静态调强，容易混淆：以为动态调强就是VMAT（容积旋转调强），静态调强就是IMRT，其实不能完全划等号。
因为VMAT（容积旋转调强）中采用滑窗技术（在机架旋转的过程中加速器出束，出束的同时MLC也在运动），也就是动态调强技术。IMRT也称作固定野调强（机架转到指定角度后，加速器再出束），有动态调强技术和静态调强技术之分（机架静止后，根据MLC运动状态与加速器出束之间的关系，区分出了动静态）。所以动态调强和静态调强是IMRT中的两个分支，现在大多数的IMRT也采用动态调强：MLC一边运动，加速器一边出束。
现在的MLC基本上都是电动多叶光栅，手动已经被淘汰了，而且除了比较早的加速器，大多数加速器也都配备了内置MLC。
对于MLC，有两个重要的参数：叶片的数目（有多少对，或者说有多少片）、叶片的厚度（在等中心处的投影宽度）。临床中比较常见的有1cm厚的、5mm厚的，更薄的还有2.5mm、2mm厚的，叶片有40对（80片）、60对（120片）以及80对（160片）等，形成的最大照射野（开野）为40cm*40cm。
（1）40对叶片，叶片厚度为1cm
（2）80对叶片，叶片厚度为5mm（elekta的Agility）
（3）汉堡组合（夹心组合）：60对叶片，中间40对叶片为5mm厚，两侧各10对叶片为1cm厚（varian的Mellinium MLC）
（4）另一种汉堡组合：中间32对叶片为2.5mm厚，两边各14对5mm厚（varian的HD 120，最大开野为22cm×40cm），也就是微型多叶准直器，用于替代锥形限光筒开展X刀。还有种外置微型多叶准直器（雷泰的小光栅，叶片最薄2mm），替代锥形限光筒实现X刀。
TOMO的MLC为气动二元多叶光栅，64片对插式，叶片厚度为6.25mm。
对MLC来说，更薄的叶片，调制越精细，适形度越好，但复杂度增加，故障率也跟着上升。
除了叶片数量和厚度，还有运动速度、透射/漏射率等。
透射是指射线穿过整个叶片；也就因此有了透射/漏射率。为了减少叶片间漏射，MLC叶片设计一般都采用凹凸槽形状。
MLC叶片的到位精度很重要，如果到位不准确，会影响照射野内形成的剂量分布：该挡住的射线没有挡住，该放行的射线没有放行，最终肿瘤和正常组织的受量会受到影响。因此MLC的到位精度是加速器质控一项很重要的内容。
位置关系：在varian加速器中，MLC位于铅门下方，离患者更近；而在elekta加速器中，MLC位于铅门上方，离靶更近。
MLC也沿着相似的轨迹，从单到双发展：从单层MLC升级为了双层MLC，瓦里安推出的速锐Halcyon采用的是双层MLC，并取代了以往加速器治疗头中常规配置的JAW（铅门），并起了一个很有诗意的名字双子星。
Halcyon的双子星中，两层MLC平行设计，降低了漏射/透射率。
并且，以外挂多叶光栅（MLC）作为主力产品之一的雷泰医疗，新推出的直线加速器VenusX中，采用的也是双层MLC，不过与Halcyon的双子星不同的是，两层MLC相互垂直，称作正交MLC。
机架、治疗床与空间几何
机架构型决定旋转范围与等中心稳定性，治疗床的刚度、索引锁定与六自由度校正决定摆位重现性。
治疗床（Couch）是电子直线加速器（Linac）很重要的组成部分。
加速器的治疗床是平的，这样设计的原因，是为了保证治疗床每一个位置对射线的衰减程度是一样的。如果是弧形床，那么厚的地方对射线的衰减多；薄的地方对射线的衰减少。
由于加速器的治疗床是平的，因此常规模拟定位机、CT模拟定位机（大孔径CT）以及MR模拟定位机的扫描床也要设计成平的（这也是CT模拟定位机区别于诊断CT的一个地方）。一部分单位在诊断CT机上做定位时，需要加一块平板床（也就有了要扛着床板去影像科）。
在进行剂量计算时，为了考虑治疗床对射线衰减的影响（保证剂量计算的精度），因此在做计划的时候，有一个环节就是添加床结构，简称“加床”。
加速器治疗床的两侧一般会设计有凹槽（elekta加速器的治疗床两侧会有孔），要能够卡住适配器（俗称固定条），通过适配器，将体位固定装置固定到治疗床上（防止摆位时发生移动）。
治疗床的运动方向：进出、升降和左右（三维方向），在X刀（立体定向放射治疗）中，需要采用非共面照射技术，因此需要转床角（公转）。
六维治疗床：常用的设计方法是在三维治疗床的底座基础上又增加了一个治疗床，除了能完成进出、升降和左右方向的运动外，还可以进行公转、左右倾斜和头脚倾斜。六维治疗床在X刀（SRS/SBRT）中应用的较多，可以提供更多的射线入射方向。
X刀：基于电子直线加速器开展的立体定向放射治疗，因为是借助加速器发射出的X线，因此称作X刀。
机架与治疗床相遇之后，会很麻烦：挤伤患者，治疗床被撞坏了或者治疗头被撞坏了（治疗头里有许多的部件和复杂的电路）。
常见的两种相遇（碰撞）情况：治疗床特别偏一侧，机架往一侧旋转（90度或者270度方向）的时候，碰上了治疗床或者患者；治疗床高度比较低，机架从上往下转（往180度方向）或者从下往上转（往0度方向）的时候，碰上了治疗床或患者。
治疗床偏一侧或者治疗床比较低，其实跟计划中设置的治疗中心（等中心）有关，也就是等中心设置的特别偏一侧（比如偏一侧的肺肿瘤或者单侧乳腺肿瘤）或者偏浅（比如胸壁肿瘤）。
同时在控制台操作时，要养成个习惯：转机架时要盯着监控，看机架是否会撞床（有人称作要“眼观六路……”）。
计划设计方面：有经验的物理师（剂量师）在做计划设置等中心时，考虑到机架是否会撞床的情况，对于特别偏一侧的肿瘤或者比较浅的肿瘤，治疗中心（等中心）此时不必非要放到肿瘤的几何中心，而是要往里收一下（偏一侧的肿瘤，等中心往内侧收一收；偏浅的肿瘤，往下方收一收），可以设置在肿瘤的边缘，或者离靶区比较近的地方，也就是要折中一下。
varian的加速器上也有防碰撞装置，是在机架上安装了的Laser Guard，红外激光探测的区域一旦出现物体，联锁开启，机架停止转动，不过有时OBI的影像板伸到特殊位置时，Laser Guard也有可能启动，也就是机架停止转动。
上述的情况，是针对C形臂机架（varian的Unique、Trilogy、TrueBeam和Edge等）和滚筒机架（elekta的Precise、Synergy、Infinity和Versa HD等），对于O形机架（TOMO、Halcyon以及Unity等）就没有了这个问题。
加速器常见的机架形状有C形臂、滚筒和环形机架。机架的结构跟加速器的核心-加速管有很大的关系。
C形臂：varian的加速器和shinva（新华）的加速器为典型代表，机架分为分为固定机架和旋转机架两大部分，旋转机架部分像一个C形。
varian和shinva（新华）的加速器采用驻波加速管，驻波加速管的体积较小，低能机的加速管竖直放置；高能机的加速管水平放置。
滚筒：elekta的加速器为典型代表，elekta的加速器采用行波加速管，跟驻波加速管相比，行波加速管较长，只能水平放置，有一面隔断墙，将治疗室与维修间隔开。整个机架的结构像一个滚筒，有人形容为滚筒洗衣机。
采用驻波加速管的Compact带着C形臂和滚筒的色彩。
环形机架：将加速管安装到了到滑环机架上，对于环形机架的加速器，由于体积的限制，加速管只能是驻波加速管，也称作O形机架。代表：安科瑞的TOMO；varian的Halcyon和elekta的Unity。
varian和elekta的新机型都一改往常的机架结构，尤其是elekta的Unity，采用了驻波加速管，都在不断地革新。
机载影像与图像引导
EPID 与 kV-CBCT 把治疗室内的解剖验证前置到出束前。影像质量、几何校准与配准算法共同决定引导精度。
复习一下：电子枪发射的电子，经过加速管的加速后，获得了很大的动能。高速运动的电子打靶，产生了高能X射线。高能X射线产生后，要一路经过初级准直器、均整器、电离室、次级准直器、三级准直器（铅挡块或者MLC）等站，最后到达战场-肿瘤区域，并把携带的能量投放到肿瘤上，完成任务后就离开了。
所谓既然做，就要做好，要不然有时还不如不做，反而增加了正常组织受量效果就不好了。
为了这个要求，就需要用到影像，在这方面影像系统就发挥出优势来了，因此影像与放疗就要结合了。
在影像设备中，有X光机、DR、CT、MRI等，这些设备陆续跟直线加速器进行了结合。凡事先从简单的做起，第一个当然是X光机（也就是DR，因为此时X光机基本进入了数字化时代）。
在成像方面，对于直线加速器来说，发射出的X射线已经有了，再需要一个负责接受X射线的影像板就可以了（当然还有相应的数字重建部分，可以重建出影像），因此研发工程师就在加速器治疗头的对面安装了一个影像板。在治疗期间，需要成像的时候就把板子伸出来，成像结束需要出束治疗的时候就把板子收回去。
EPID，全称：Electronic Portal Imaging Device，中文名：电子射野影像系统，既然是系统，就会有硬件部分（X射线源、影像板），也有软件部分（图像重建）。
虽然EPID名字里带着电子，成像用的却是X射线，这里的电子指的是数字电子技术。
EPID（电子射野影像系统）就地取材，射线源借助的是加速器发射出的MV级X射线，然后通过影像板来接收X射线而进行成像，EPID像是一个基于MV级X射线的DR（可以理解为X光机），这样加速器既可以用来放疗，也可以当做一台DR（不过能力有限。EPID的出现，像是给加速器上装上了导航，保证射线照射到正确的区域上。通过EPID，可以在治疗前进行位置验证，保证照射的位置没有问题。
在利用EPID进行位置验证时，通常要拍摄正位片和侧位片：机架在0度或者180度，拍摄一张正位片；机架在90度或者270度，拍摄一张侧位片。
影像板，专业名应该叫平板探测器（准确的说，影像板是CR中的一个装置）。影像板是EPID中一个很关键的人物，目前使用的影像板中主要为非晶硅平板探测器。
对于EPID，不同的厂家起得名字不一样（就像MRI中的序列，不同的厂家命名不同。）在varian的设备上，EPID称作Poratl Vision（PV）；在elekta的加速器上，EPID称作IviewGT。
复习一下：为了保证加速器发射的高能X射线能够准确地到达目的地（肿瘤区域），于是有了EPID（电子射野影像系统），从加速器的结构变化来看，在加速器治疗头的对面多了一块影像板（平板探测器）。
EPID像是加速器的导航，通过治疗前进行位置验证（位置验证的细节会在IGRT中介绍），保证照射位置的准确性。
加速器上有了EPID后，MV级的X射线既可以用来消灭敌人，也要可以用来成像，保证位置的准确性。
而且借助高能X射线成像，由于本身能量较高，因此存在剂量方面的影响。
为了获得KV级的X射线，研发工程师在加速器机架的一侧安装了一个X线球管，负责产生KV级的X射线；为了探测到X线从而获得影像，又在X线球管的对面（也就是机架的另一侧）安装了影像板（平板探测器），X线球管和探测板的组合，与治疗头呈90度夹角，也就是垂直。
加速器机架两侧配备的X线球管和影像板，在使用时会展开，不用时再收回去，像是加速器上的一对翅膀。
有了这套KV级X射线影像装置，在做位置验证时，可以像EPID那样拍摄正侧位影像，KV级的影像更清晰。通过许多张二维影像重建出三维影像（横断位、冠状位和矢状位）。
这样，KV级的X射线与MV级的射线相互配合，KV级的射线用来成像，保证位置的准确性；MV级的射线用来消灭肿瘤，一个看得准，一个打得狠。
球管和探测器，组成了加速器上的KV级影像系统，可以拍摄正侧位平片（相当于DR），也可以进行CBCT扫描（本质像是台三维DR），获得三维影像信息，现在位置验证主要使用的是CBCT。因为二维影像重叠较多，信息量有限。
加速器上的X线球管和影像板部分，经常被说成CBCT，因为我们主要用的是CBCT的功能（锥形束CT），当然，也可以拍摄正侧位片（KV-KV）。
跟CT相比，CBCT的图像较模糊，于是有了接下来的CT-Linac（后话）。CT图像在软组织方面又显出了不足，于是有了MR-Lianc，这就是IGRT（图像引导放疗）的一个大体发展思路，最终目的是为了更清晰地看到目标，保证精确打击。
对于加速器的这对翅膀，不同厂家命名不一样:varian加速器上的这对翅膀叫做OBI（on Board Imager），elekta加速器的这对翅膀叫做XVI（X线容积成像）。常说的CBCT。
对于KV级影像系统，球管和探测板的组合可以拍摄正侧位平片，也可以进行容积扫描，实现CBCT，那么EPID能不能由之前的只拍摄平片也扩展到CBCT扫描呢？
于是，就有了基于MV级射线的CBCT，实现方式是：治疗头和EPID板围绕人体旋转一周，进行容积扫描，经过重建，获得三维影像信息。
为了跟CBCT区分，这种方法被称作MV CBCT，简称MVCT。TOMO是这方面第一个吃螃蟹的，作为后起之秀的Halcyon也采用了这种方式。
FFF 模式与特殊照射系统
去均整器提高剂量率、缩短照射时间，但改变射野平坦度与半影。Tomo、CT-Linac等系统则采用不同的机架与束流架构。
有些所谓的没用，只是暂时没有发现能发挥出用处的地方。
起初中间高剂量的那部分X射线是没用的，而且还会影响平坦度，因此要用均整器削掉，后来人们发现了中间高剂量部分的用处，这时就不需要均整器了，也就有了“FFF”模式。
“FFF”模式把起初废弃的高能量部分保留了下来，变废为宝。
FFF，英文全名:Filter Flatten Free，中文名：无均整器。
FF，英文全名:Filter Flatten，中文名：均整器。FF模式一般很少提，FFF倒是比较有名。
FFF虽然比FF多一个F，但实际上却少了一个部件：均整器，虽然少了，但把高能量的部分保留了下来，这也是被称作高强度的原因。
射束中高能量的部分保留下来，最显著的一个特点就是可以把剂量率提上去，比如6MV X 射线的最大剂量率可以由FF的600MU/min推到FFF模式的1400MU/min。10MV X射线的最大剂量率可以由FF模式的1000MU/min推到FFF模式的2400MU/min。剂量率提上去了，在立体定向放射治疗（SRS/SBRT）中，可以明显缩短治疗时间。
FFF技术的代表机型：以Varian Truebeam为代表的FFF技术在2012年前后应用于放疗临床，当时吸引了不少放疗人的眼球。
"FFF"Flattening Filter-Free，是将加速器机头上的Flattening Filter（均整器）拿掉了。
的黄色部分就是加速器机头均整器的位置，是对应位置无均整器示意图。
从不难看出，如果有均整器（flattening Filter）存在，它会吸收很多射线，因此透过均整器的射线通量就会少很多，这也是拿掉后剂量率很高的原因。至于为什么传统加速器存在均整器，都知道，这里就不多讲了。
典型的FF和FFF剂量强度分布，蓝线为FFF模式，绿线为FF模式。FFF技术广受关注、大家谈到最多的是速度快 下边是Truebeam 6MVX线和10MVX线FF和FFF的最大剂量率比较：
6 MV -- X线：dose rate:600MU/min
10 MV -- X线：dose rate:600MU/min。无均整器（FFF--flattening filter free）模式最大剂量率
6 MV--X线：dose rate:1400MU/min
10 MV--X线：dose rate:2400MU/min。显而易见，FFF是FF最大剂量率的2倍到4倍，高出很多，对患者较多的放疗中心确实有吸引力。公开报道，FFF 技术可以大幅缩短照射时间，提高照射精度，降低患者的剂量不确定度[1,2,3]。
相比传统放疗技术，对以IMRT和VMAT技术为代表的现代放疗技术追求的是在保证肿瘤靶区剂量覆盖的前提下，尽最大可能减少正常器官的照射剂量。与传统的 FF 技术相比，FFF 技术去除了均整器，从而改变了机头内的射束特性，减少了散射辐射、通过叶片的穿射剂量和机头泄漏，导致照射野周围的剂量能较低。这些变化转化为积极的临床结果，减少了在计划目标体积(PTV)周围危及器官的剂量[4,5]。
据报道，在肺癌等肿瘤的立体定向体部放疗(SBRT)中，FFF 技术对正常组织的剂量体积、靶区覆盖度、CI 等方面的评价明显优于采用 FF 技术[6]。下边列举一些来自权威文献的有代表性的数据。是临床数据，同样来自权威文献。
FFF模式对危及器官的保护可能是最有利于临床应用的技术，特别是和SBRT和VMAT相结合，更凸显其优势。
accelerator and the accuracy of beam modeling using an anisotropic analytical algorithm. Int. J.。Radiat. Oncol. Biol. Phys. 80:1228-37;。of vertebral and lung tumors. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 83: e137-43;
Tomo外观与CT比较像，是将直线加速器的主要部件安装到了滑环机架上，“断层放疗”指的是使用扇形束进行放疗，每一个扇形束就像是一个子野，每个子野内又有很多小的子野，因此Tomo的一个明显优势是剂量雕刻更加精致（干活更细致），肿瘤周围的正常组织剂量更低，因此也被称作“托姆刀”。
在调强的实现方式上，Tomo装配了气动二元多叶光栅（MLC），叶片只有“开”和“关”两种状态，叶片的运动速度更快。对某一个层面完成调强之后，为了对下一个层面进行调强，就需要治疗床配合着运动（进床），这样射线划过的轨迹为螺旋样（与螺旋CT比较像），因此称作螺旋断层调强放疗。
为了保证照射位置的精准，Tomo采用了MVCT的验证方式，借助直线加速器发射出的3.5MV X射线用于断层扫描（CT扫描），位置验证完成之后，发射6MV X射线用于治疗。
由于TomoTherapy在剂量分布方面的优势以及工作特点，因此更适合长靶区以及距离正常组织很近的复杂靶区（比如凹形靶区）照射。
TomoTherapy的伯乐是Mackie博士，Mackie博士最早提出螺旋断层放疗的概念，并带领团队设计出了螺旋断层放疗系统，Mackie博士也是三维治疗计划系统-Pinnacle的发明人。
TOMO有特有的技术优势，同时其放疗照射与CT同源的影像引导放疗系统设计使成像精度高达±0.1mm；独有的设计保证了患者每次治疗时，治疗计划在位置和剂量上的双重高精度。
TOMO-HD 螺旋断层放疗系统将 6 MV 小型医用低能电子直线加速器与 85 cm 诊断级大孔径滑环 CT 结构深度融合在同一环形机架内。其独特的物理治疗架构具有四大核心优势：（1）同源 CT 成像引导：机架内置的 6 MV 加速管可降低至约 3.5 MV 低束流模式，配合机架对侧由 640 通道氙气电离室组成的弧形探测器，在出束治疗前对患者实施兆伏级扇形束 CT（MVCT）容积扫描，成像几何空间精度高达 ±0.1 mm，且因 MV 射线以康普顿散射为主，对高密度金属植入物（如钛合金义齿、骨折钢板）具有极佳的抗金属伪影能力；（2）全角度螺旋连续照射：机架以 1～6 rpm 匀速连续旋转，同时治疗床以特定螺距（Pitch）匀速进床，实现类似螺旋 CT 的全 360° 无截断连续螺旋照射；（3）超快二元气动多叶准直器：配备 64 对开闭响应时间仅 20 ms 的气动二元叶片，仅有全开和全闭两种状态，通过叶片开放时间投影（Opening Time Fraction）实现极高空间分辨率的射束截面强度调制；（4）超长射野无缝连续投照：轴向单次扫描长度可达 135 cm，彻底消除了全脑全脊髓照射（CSI）和全骨髓照射（TMI）中传统直加多中心射野拼接处冷热点剂量难以控制的行业痛点。
在这个基础上，人们发现了CBCT的美中不足：与传统的CT影像相比，CBCT获取的图像清晰度还是逊色了一点。
为了弥补这个美中不足，研发工程师就打算把CT与直线加速器整合在一起，于是有了CT直线加速器，英文名是CT-linac。CT负责获取影像、进行位置验证以及观察肿瘤变化等；直线加速器负责出束治疗。
联影的uRT-linac 506c。于2018年推出，CT和直线加速器位于同一侧，推出之后讨论比较热烈，讨论的重点主要在于适用场景和负荷量等方面。CT部分采用16排探测器，孔径为70cm，射束方面为6MV X射线。需要进行CT扫描时，治疗床进床；扫描结束之后，治疗床回到治疗中心处，因为扫描中心（成像中心）与治疗中心不是同一个，因此相关的质控（比如治疗床的沉降）要更加重视。
IMAX有个前辈名叫OMX6i，OMX6i将CBCT与直线加速器整合在了一起，采用环形机架的设计。IMAX努力的目标是将CT与直线加速器整合在一起，X线球管、探测器以及加速管等部件都位于环形机架上。
TomoTherapy系统的MVCT。在进行MVCT扫描时，借助的是3.5MV X射线；在进行治疗时，借助的是6MV X射线，因为这两种能量的X射线都来自同一个地方，所以称作“同源双束”。
验收、剂量刻度与故障排查
验收测试确认整机性能，MU 刻度建立输出基准，日常维护与故障排查需要理解机械、光学、电气与软件之间的耦合。
一台电子直线加速器安装完成后，就会进入调试阶段。调试的目的，是为了保证加速器各个部件能够正常运转，以及精度在允许的范围内。
调试，主要分为机械方面的调试，束流方面的调试以及影像系统的调试（IGRT加速器），如果有Gating，也要进行调试（主要看加速器的配置），总之，保证每个部分都要功能正常。
机械方面：常见的有：等中心精度，十字叉线，治疗床的运动精度，激光灯的精度、前指针、光野辐射野一致性检测、光距尺、MLC叶片的到位精度、准直器（铅门）到位精度等。
束流方面：首先加速器能够正常出束，然后测量X射线和电子线（如果加速器有电子线模式）的输出剂量、平坦度、对称性等（有时也要反复调，反复测），如果有多档能量，都要进行测试。
影像验证系统：主要是EPID和CBCT，又分为机械方面和影像方面的调试：比如EPID板到位精度，源到探测板的距离；KV级X线球管和平板探测器的到位精度，以及对比度、空间分辨率等。
加速器调试好后，各个部分没有了问题，但加速器运行一段时间以后，有些部件的状态可能会发生变化（比如激光灯会发生偏移），因此就要进行定期检测，也就有了质控，因此质控跟调试是首尾呼应的。
在放射治疗中，经常会接触到两个词：Gy（cGy）和MU。Gy（格瑞）是放射治疗剂量学中的物理量，是剂量的单位；MU（跳数）是直线加速器中的物理量，更像是加速器的一种语言。
MU的英文全称是Monitor Unit，也就是常说的跳数。比如说180MU（180跳）200MU（200跳），600MU/min（600跳每分钟）……。在加速器中，为了控制出束量的多少，就会有控制单元。一种实现方法：当加速器累计出束1cGy时，控制单元中的电荷后检测器记一次数，跳一下；累计出束2cGy时记两次数，跳两下（多少跳就这么来的）……。上述这个过程，用公式来表达，就是1cGy＝1MU，这个公式像是一个桥梁，将放射剂量中的物理量与加速器的物理量联系了起来，也像是把一种语言翻译成了另一种语言。
为了实现这个转换，加速器中有个环节，叫做校准，也称作剂量标定，一般的做法是：加速器出100MU，然后通过实际测量，看一下剂量是不是为100cGy，如果不是，就要调节阈值电位器，使得100MU＝100cGy。
测量的具体细节：SSD＝100cm，参考射野10cm×10cm（也就是铅门开到10cm×10cm），在参考深度（最大剂量深度）下测量。
加速器运行一段时间后，由于部件状态的变化，有可能会使这个公式（1cGy＝1MU）不成立，因此要定期地测量，如果发现不一致，就要及时进行校准（标定）。
根据日常经验，在直观上可将MLC硬件系统分为三个部分：
Workstation：工作站电脑，上面装有MLC运行软件。
Controller：控制器，Controller chassis(=v7.4)两种形态。它和工作站电脑采用RS232串口和以太网通信。
head assembly：机头组件，它和控制器之间依靠光纤通信。是三个部分以及子系统之间的连接关系。
可见，机头组件是最复杂也是最重要的部分。如果你只是想要换掉一个小小的电机，在你拆掉机头盖子然后抓瞎之前，很有必要读一读下面这几点原则和相关事项。
保持干净，注意防尘，灰尘会妨碍叶片和传动系统的正常工作。
保持干燥，防止液体溅入，否则可能引发火灾(电子器件必须防水)。
防静电，保护静电敏感器件，维修时使用静电放电设备如静电腕带(如果没有戴，最好不要乱摸)。
防掉落，拆开盖子前关闭下层铅门(将射野大小调节至最小)以防止小物件掉进机头损坏光野反光镜。
验证光学校准设置的输出，执行相应的QA程序，检查红外光束的精度，它决定叶片运动的零点。
验证机械校准的有效性，如果移动了光束接收器就必须重新进行机械校准，以防止叶片的物理损伤。
carriages 报告的初级位置符合实际位置。carriage 次级位置和初级位置一致。leaf 报告的初级位置符合实际位置。无需润滑leaves和carriages，使用寿命内的润滑剂水平已经在出厂前精确计算过了。
清理leaves和carriages上面过量的润滑剂。如果过润滑，叶片之间容易粘住导致非常高的叶片驱动电流。如果发现暗淡、粘稠的油脂，则将叶片充分伸展，使用沾有异丙醇(>95%)的无绒布轻轻擦拭大部分油脂直到所有的叶片都看不见过量的油脂。
环境温度：4-32摄氏度(受次级反馈PCB线性电位器的限制)。湿度：受控环境下最大湿度<75%，随时注意防止冷凝和灰（可能会腐蚀某些电子器件）。
空气清洁度：始终保持低粉尘环境，防止粉尘进入叶片盒子和carriages驱动机构。
2年后，润滑偏移趋势和次级反馈软电位器受压趋势开始显现。
环境压力范围：大气压3-14.7psi(20.7-101kPa)。
相信很多摆位哥都在 HyperTerminal 中使用过 Ctrl-X 或者 wr 命令来启动MLC的自检程序。它们实际上是MLC diag命令 diagReboot 的快捷键，翻了手册我才知道居然还有wh、wi、wt等五花八门的命令。
就扒一扒手册上的命令描述，很多从来没见过，但是可以简单一瞥MLC背后的工程控制细节。
MLC真是一项伟大的发明，没有它就没有现代化的高精度调强放疗技术！
MLC diag命令用于搜集和报告MLC的状态信息或者在检测重要信息时进行配置一些参数。以下这些命令并不完全适合某一个HyperTerminal软件版本，有些命令的交互方式和参数在高版本v7.4/v7.5中进行了优化、修改、增加或者删除。
- Operational Commands -。可交互式运行，对系统进行实时测试和反复调整，对初始化问题进行故障排查。
v7.5以后替代Ctrl-X，可以自动保存日志。
检查叶片的校准位置，同时打印每个叶片的PWM值。crgNum=0，双侧(new for v7.4)。缩回carriages，并展开所有的叶片。diagAdjustSysOffsets。系统偏移量，允许用户调整中心线，倾斜，叶片间隙。交互式命令，前后移动叶片一定距离(0-82mm)
Informational Commands -。显示初始化信息(new for v7.4)。diagBootParamsShow。diagCountsToMMShow。电机频数(编码器输出)转换为叶片行程的毫米数
Hardware Status -。出现的连锁beam holds，holdDetails=1时显示更多细节 。Clinac的硬件状态，包括刻度范围，控制状态，铅门运动位置等。taxi的状态，包括carriage类型，出站连接，制动状态等。diagHardwareStatusShow。显示硬件的特定值和PCB版本(适用于Motcomm和LPC)(new for v7.4)。diagSecStatsShow[iClearFlag]。iClearFlag=1，则计数器被重置且不产生输出 。diagMaxDeltaPriSecReset。重置diagMaxDeltaPriSecShow命令的计数器。diagMaxDeltaPriSecShow。显示最大的主次电位器不匹配发生的位置和数量。diagPrintOdometerData。打印自机器安装以来的叶片总行程相关统计信息(new for v7.4)
[excelFmt][relative]。用毫米显示叶片在叶片平面的位置(v7.4)。relative=1,则输出的位置是相对于carriage的。显示叶片在等中心平面的位置(new for v7.4)。diagLeafSecondaryShowAll
[mmPos][excelFmt]
- Test Commands -。diagPerformanceTest。检测叶片在额定2.5cm/s的速度下的性能。机架角度270°/90°，准直器180°进行测试。若叶片达不到该速度，则PWM平均值<95%。检查高摩擦是否局限于一个叶片的某一个位置或是一对相邻叶片或者只是一个方向，这可以分别确定是驱动机构或者叶片间的粘滞或者电机的问题。
90°/270°运行，用于判断carriage是否下沉。diagLeafVelocityRecord。让叶片在固定PWM值下运动，记录速度。crgNum=1，表示carriageA。crgNum=2，表示carriageB。测试加速器硬件，如果返回0则表示正常。diagTestSecondaries
[testDerection],[iSpeed]。testDerection=1，表示in。testDerection=2，表示out。iSpeed表示速度，单位：mm/s
怎样更换MLC电机？这个问题的前提是你确定有必要通过更换电机才能解决故障。这个就需要查看MLC的HyperTerminal中弹出的联锁信息，必要时可通过诊断命令查看相关信息辅助判断问题。
就算不懂联锁信息，也可以通过替换法来确认是否是电机的问题。所谓的替换法在高中就学过了，还记得控制变量法吗？
【问题描述】：现有同型号的电机A、B分别控制叶片1、2，他们之间有着复杂的连接机构，已知叶片1出现某种故障，如何排除电机的故障呢？
【分析】：叶片的运动由连接它的控制系统所控制，所涉及到的零部件不止两个，任意零件的故障都可能导致叶片的异常，来假设这个异常就是电机故障这个变量所引发的，那么问题中的电机A是不正常的，将它和正常的电机B替换一下，再通过自检程序测试一下，我们应该看到叶片1正常而叶片2异常的结果，这就说明我们的假设是正确的。反之，如果我们仍然得到叶片1异常，叶片2正常的结果则说明假设不正确，电机并没有出问题。
在实际更换电机的操作过程中，我们一定要确保仅改变电机的位置，不改变其他的诸如螺丝没有拧紧，排线接错或者被挤压等等任何可以影响自检结果的因素，否则可能会出现意料之外的自检结果，而这对于故障的排除毫无意义，并且还可能会让你慌得一批。拆卸和安装电机时，必须得小心谨慎。
驱动电机-MLC叶片位于机头两侧成对分布，每一个叶片后面通过长长的丝杆连接一个驱动电机。叶片厚度通常有两种，具体要看机型和MLC的型号，驱动它们的电机也有对应两种型号，直观上看就是粗的和细的，套在转轴杆上的为耦合器，尾部拖着排线。
内六角扳手-也叫艾伦扳手，呈“L”型。两头都可以拧内六角螺丝，需要找准对应的尺寸型号。
电机的空间位置-机架180°并且准直器0°时，面向机架，左侧为A侧，右侧为B侧。由于空间的限制，电机呈多层分布，具体位置关系画在了两张叫做C.L.U.E.的透明玻璃板上，板上有标明A侧或B侧，可供拆卸和安装时参考。
机架转至180°，松掉3颗螺丝，取下机头盖子。
双手抱住盖子，左手拇指压在水平插销上，逆时针旋转盖子可将盖子轻轻地提起来。装盖子的时候则是逆过程，孰能生巧，多试几次就找到诀窍了，切不可暴力拆卸。
根据对应一侧的C.L.U.E.玻璃板，找到需要拆卸的电机位置，确定要拆的电机固定螺丝的具体位置。
看三种固定螺丝分别为圆形、细长的四边形和粗短的四边形，记住它们的方向。每个固定螺丝固定2-4个电机，一般先拔掉电机尾部的排线，顺着排线找到需要拆卸的固定螺丝。有时候需要拔掉多根排线才能方便拆卸，这就需要更加细心了。
使用合适尺寸的内六角扳手松掉电机固定螺丝，小心取下并放在安全的地方。
固定螺丝比较小，它是一个细螺丝穿过一个特殊的垫片，整体取下时一定要防止掉落进机头。
固定螺丝取下后，电机会伸出一定距离，因为里面有一个弹簧。此时电机可以被轻轻的拉出来。
你可以观察一下电机插孔，可以看到一个类似平口螺丝尾部的凹陷，它有一个角度，准备插入新电机前可以将电机转轴转到与之接近的角度。
将新的电机慢慢插入孔内，缓慢转动电机尾部，直至电机转轴上的耦合器与插孔深处的丝杆完美啮合。
如果完美啮合，轻轻的压一下电机尾部，电机会向前推进3mm左右并且会明显感受到回弹的力，否则电机不会移动也不会感受到回弹的力。
确认电机都按照第6步安装完成后，插上电机固定螺丝，使用内六角扳手缓慢拧紧。
一定要缓慢拧紧，因为此过程中可能会碰到电机，使电机耦合器啮合状态发生改变，这就需要重复进行第6步操作。所以一般都是拧螺丝拧到电机恰好不能前后自由移动但还可以转动的状态，这时候停下来用内六角扳手推一下电机尾部验证一下电机耦合器的齿合状态，如果没有齿合则重复第5步操作。
仔细对照C.L.U.E.玻璃板，将电机尾部的排线插到对应的插口上。
检查并确保电机排线没有插错并且没有被固定螺丝挤压。
各位直线加速器的放疗老司机(技师)们，在临床使用过程中经常会遇到各种设备联锁导致机器无法出束，这种情况往往会耽误一定的临床治疗时间，技师需要给排队的放疗患者挨个解释。
以上情况对于有配备加速器工程师的放疗单位可能不值一提，但是在有些单位压根就没有工程师，只能停机等售后或者第三方工程师到场维修。一般的，售后工程师也需要一个方便沟通的放疗技术人员，以便于快速地定位问题然后解决问题。所以对于职责分工并不那么明确的放疗单位来说，不懂放疗物理的工程师不是一个好技师可能就是上级对你的强(guo)烈(fen)要求。以上的吐槽不针对具体单位，只是想感慨下放疗专业的统一规范化道阻且长。
以下技术总结系统整合了设备工程手册、主流厂商应用规范与临床日常质控实践经验。旨在为放射治疗临床物理师与技术人员提供系统规范参考。
瓦厂(varian)加速器的特点就是MLC(多叶光栅)的故障率相对较高，这是其高精度控制所付出的代价，一旦精度超出设定范围就报出MLC联锁从而中断出束。
- 了解一下primary和secondary。primary feedback-电机正交计数，从与电机转轴相联接的正交编码器中获得。正交编码器用于检测电机旋转的方向和速度，也就是说MLC叶片运动的方向、位置和速度这些参数通过正交编码器反馈给控制系统，这就是所谓的初级反馈。
这个软电位器插在了次级反馈板上，由次级反馈板监测软电位器的电压，而这个电压和小球刷的位置成线性关系。小球刷是固定在叶片上的，因此叶片的运动状态通过小球刷与软电位器的接触位置从而反映到对应的电压信号上去，再反馈给系统进行处理，这就是次级反馈。
-.MLC机头部分各模块的空间位置-。调强放射治疗的精度要求很高，而MLC的位置精度极大影响了放疗计划实际执行的剂量分布，因此MLC的运动状态监测相当重要。
如果不存在误差的话，叶片的运动位置和速度参数在两次反馈(primary和secondary)结果中应该是相等的，也就是它们的差值pri-sec应该等于0。但是实际情况肯定会存在一定的误差，如果两次反馈值差别太大就需要停下来检查原因了。所以标题Exceeded max pri-sec error的意思就是次级反馈结果超出了可接受的误差范围。
情况1：A未看错，B未看错。
情况2：A看错，B发现并纠正。
情况3：A发现并纠正，B看错。
情况4：A看错，B看错。
从单人在岗变成双人在岗，治疗出错的概率由1/100降到了1/10000。而情况2和情况3之所以能被纠正就是因为A和B存在信息不对等，互相一比较和讨论就很容易发现并纠正问题。
所以忍不住再次吐槽下，那些认为1个技师也能上治疗班的领导真的明白放疗质控的意义吗？
根据以上内容，初级反馈来源于电机尾部的正交编码器，次级反馈和小球刷、软电位器和次级反馈板有关，可依次排查这些部件是否存在问题。
【青铜段位-重启法】只要用得上电的设备都可以使用重启法，哈哈，简单粗暴却能解决很多非硬件故障。
【白银段位-观察法】拆开机头盖子观察头部MLC各种连接部件的接线是否稳固，有没有挤压，老化，断裂，积灰等一切非正常现象，及时处理掉这些问题。此法重要但常被忽视(别问我是怎么知道的)。
【王者段位-测量法】MLC很多电路板上都有供维修用的测量点，如电源分配板上可以测量电源的输出，次级反馈板上可以量(在维修面板集成模式下)软电位器的电压，维修面板上可以量电机的驱动电流、正交编码器信号等等。此法高端，但首先得拥有高精度的万用表和示波器。然而就算有了也得先读懂布满专业术语的全英文手册。
故事发生在上周，小伙伴在晨检的时候发现4DITC电脑上的MLC软件输入任何指令都无效，随后查看MLC CONTROLLER，除了电源灯亮了，其他指示灯都不亮。
百味哥抱着"重启能解决99%的故障"的态度依次断电重启了MLC CONTROLLER、4DITC电脑、加速器电脑后依然无法解决问题。
在查了下风扇和接口都没问题后，想看看treatment软件内的MLC可视化界面，结果肯定是没连上咯，再看看能否打开病人，结果点击OpenPatient后计算机就卡死了。
所有故障都指向了通信问题，4DITC电脑无法和MLC CONTROLLER正常通信，也无法和服务器正常通信。
在第三方工程师钱宇的远程指导下，一通ping操作之后，确认4DITC和它所连接的设备均无法通信，工程师判定交换机死机了，随即将交换机断电重启，效果立竿见影，故障得以解除。
在这个过程中，对计算机网络知识不甚了解，虽然早有耳闻ping操作的大名，但是即使在有工程师的远程指导情况下，听得也是云里雾里，两耳懵逼。
首先认识一下ipconfig命令，它用来查看本机的IP配置信息。ping IP命令，用来检测网络的连通状态。win+R，输入cmd回车弹出windows命令行工具
',可查看该命令的详细使用方法，如'ping/?。利用以上两个命令可以查看并检测每台设备与目标主机的网络连接状态。本机测试IP:127.0.0.1，可看做本机IP的一个别称。OBI IP：172.20.20.64
4DITC IP：172.20.20.21。MLC CONTROLLER IP：172.20.20.20。服务器 IP：192.2.2.1/10.10.10.1。原因在于，理论上，瓦厂服务器应该有4个网卡，1个网卡用于加速器及其附属设备，1个网卡用于计划系统、医生工作站等应用客户端，1个网卡用于院内CT、MRI等影像设备的通信，还有1个应该是备用网卡，方便远程服务。
★所以要ping通服务器的话，在4DITC上应该ping 192.2.2.1，而在TPS上应该ping 10.10.10.1。
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