射波刀的构造和功能

射波刀自2001年应用以来，历经多次改进，应用功能强大。至2012年已进入第四代治疗机的后期，最新的治疗机称为VSⅠ型，其构造和功能分述如下：

（一）机器人系统

这是德国汽车制造业Kuka公司的产品，有六个关节，灵巧带动直线加速器在平躺的病人外围球面空间的四周移动，直线加速器发出的X线有1500个方向，由电脑选择最不伤害健康组织约200个方向对病人的靶区照射，机械移动的精准度为0．2mm，照射距离有65、80、100cm等多种选择。

（二）直线加速器

生产射波刀的Accuray公司采用最轻巧的直线加速器，重量只有150kg，发出60MV的X线。X线有12种粗细，直径5～60mm，由准直器所规范。准直器经过三个阶段的演变，最早个别的准直器是手动式安装或置换，后来是机器人自动安装和置换，工作人员不必进入治疗室，一来可以缩短操作时间，二来可避免惊动病人，减少病人体位的移动。准直器最后的演变是采用单一的准直器，12种直径的径孔由电脑调控，免除置换准直器的操作和耗时。X线的输出在距离射源80cm和准直器直径为60mm时约每分钟8Gy。

（三）治疗床

治疗床属平板式，治疗头部时头部安放在伸延添加的头板，左右长度较窄小，以方便使用短距离（65cm）照射，即X线每分钟输出增加，剂量不变时照射时间缩短。治疗床有六个动度（6D），即左右、上下和头脚方向的线移，和左右倾斜、头脚倾斜和平旋。除平旋外其他五个方向都可用电脑按需要自动控制。最新型的射波刀采用机器人治疗床，六个方向的移动都可用电脑自动控制，这是和常规放疗治疗床最大的不同点。

（四）X线定位系统

在治疗床左右天花板上，安装了一对X线球管，X线以45°交叉通过靶区曝光，瞬间在地板下的影像板成像，传入电脑构成立体影像自动判读。采用影像诊断用千伏级X线球管，最高能量为125kVp，按病人胖瘦及体位调节能量和电流的高低和曝光时间，即可取得最清晰的影像。用电脑软件比较现场一对X线影像和CT扫描45°重组影像，能自动侦测出病人在治疗床摆位和CT扫描时摆位的6D误差，而自动移动治疗床予以修正。治疗中病人的移动，也可借X线摄影侦测6D移动的误差，由调整X线射源与靶区的距离和方向加以修正。射波刀治疗前的X线摄影和自动摆位以及治疗中频繁的X线摄影，自动判读位移和修正，每次只要4s，是真正做到影像引导放疗（image-guided radiotherapy，IGRT）的技术。

（五）呼吸记录和同步动态照射系统

位于肺、肝、胰和肾的肿瘤，会随呼吸而移动，射波刀为了精准照射随呼吸而移动的肿瘤，采用同时掌控内运动和外运动的模式。内运动采用呼吸末期做CT扫描或4D扫描，每隔1～1．5cm扫描一张，以取得胸腹部解剖组织和肿瘤的三维影像。另外当病人躺在治疗床上时，在一个呼吸周期内利用X线定位系统摄影15对X线影像，以了解在呼吸周期内每一个时段肿瘤或植入金标所在的相关位置，也就是建立内运动模型，存放在电脑控制系统内。外运动指前胸壁的呼吸运动模型，例如呼吸的快慢和深浅，用三个摄影机对准安放在前胸壁的三个红光二极体，连续记录其呼吸运动模型，电脑软件将内外运动模型连锁，调整机器人因机器惯性的反应滞后时间，机器人所带动的直线加速器及其发出的X线，即可随肿瘤移动的轨迹做同步动态的照射。这是全世界唯一让病人在自然呼吸下，放射治疗机能做同步动态的照射，其精准度达到1．5mm，对肿瘤周围健康组织的保护，取得极大的效果，也是放射外科治疗系统优劣的关键因素。精准度不足的放疗系统，不能轻易使用放射外科1～5次大剂量、短疗程的照射。

（六）治疗计划系统

射波刀有功能强大、运算快速的治疗计划系统，接纳CT扫描为基础的三维影像，亦接受磁共振造影（MRI）、正电子射出造影（PET）及血管造影（angiogram）等成为融合影像，以增加判读病灶的解像力，可正向和逆向制作电脑化治疗计划。制作治疗计划时，最好由临床医师勾画靶区，其余濒危器官的勾画、等剂量曲线的制作和照射次数及剂量处方由主治医师决定，医学物理师协助完成。

在治疗计划制作的过程中，射波刀治疗时针对三维靶区的追踪有几个电脑软件特别精准好用：当射波刀治疗头颅病灶时，采用颅骨六维（6D）追踪术，也就是利用颅骨骨质影像作标志，确认头颅和病灶的三维空间、精准光或立体定向的治疗计划和照射。当射波刀治疗脊柱时，采用X sight spine软件，也就是利用椎骨影像计划和引导治疗椎骨、脊髓或脊椎附近的病灶；当射波刀治疗肺肿瘤时，同时采用X sight spine、X sight lung和Synchrony软件，利用脊椎骨和肺部肿瘤的影像做治疗计划，免除植入金标（fiducial），精准和共呼吸运动同步、动态的治疗原发性肺癌和肺部转移瘤；当植入金标治疗随呼吸而移动的肿瘤时（肝、肺、胰、肾），仅用Synchrony追踪软件即可，达到与呼吸同步、动态的照射病灶；当射波刀治疗前列腺瘤追踪前列腺被膀胱和直肠捉摸不定的推移时，采用In Tempo软件，可每15sX线摄影一次，以充分掌控前列腺癌的位置。总而言之，放射外科一次大剂量的照射期中，精准掌控病灶或病人的移动，而随时修正射线照射的方向是治疗成败的关键。射波刀治疗计划系统按不同的治疗部位，使用多个靶区追踪系统，无论是静态还是动态肿瘤，都能充分掌控，肿瘤的三维体积存放在治疗室以X线定位系统为坐标的空间，这是射波刀放射外科系统的优越之处，起到涵盖不下六种误差的临床总精度，对静态肿瘤小于1mm，动态肿瘤小于1．5mm，在保护病灶周围健康组织助益甚大，大幅度降低治疗的不良反应及毒性反应，加上病人痛苦少、疗程短，是病人和家属乐意接受射波刀治疗的主要因素。

（七）系统整合

射波刀整个系统还包括治疗室旁的治疗操控系统（SGI主工作站）、设备间的支持系统如机器人控制器（robotic controller）、水冷机（chiller）、调制器（modulator）、靶区定位系统（target locating system）的控制器（control chassis）、X线发生器（X-ray generator）、不间断电源、电源分配器和质保专用工具等。治疗技术师和医学物理师受过足够的训练，按照使用手册，每天、每周、每月、每季进行规范的质保操作，使射波刀系统经常维持在最佳的工作状态，定能替医务人员和病人提供最佳的服务。