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【摘 要】 多叶准直器已成为医用电子直线加速器治疗准直器的标准配置，是实现调强放射治疗的重要基础。在调强放射治疗过程中，使用了多叶光栅，可以增加靶区剂量的均匀性，提高靶区的适形度。
【关键词】 多叶准直器 医用电子直线加速器 调强放射治疗
【中图分类号】 R45 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-5160（2014）05-0382-01
随着人类生活水平的改善，肿瘤的发病率呈现上升趋势，WHO预计到2020年癌症的发病率和死亡率将会是现在的两倍[1]。作为肿瘤治疗的主要手段之一，放射治疗在现代肿瘤临床治疗的地位举足轻重。近年来，放射治疗的主要设备是医用电子直线加速器（LINAC），而多叶准直器（MLC）作为其治疗准直器的标准配置，是实现调强放射治疗（IMRT）的重要基础。MLC的出现是放射治疗一个巨大飞跃，在调强放射治疗过程中，通过计算机控制MLC叶片运动，实现静态和动态的调强放射治疗[2]。
1 多叶准直器的发展历程
1966年日本NEC公司在NELEC1006医用电子直线加速器上配置了一组MLC，共有8对叶片，中央6对可以由伺服系统控制，叶片宽33mm。后来日本的东芝公司也在LMR-20MDX医用电子直线加速器上配置了MLC，共有11对，中间9对叶片宽20mm，两侧叶片宽60mm。经过20多年的发展，1989年美国VARIAN公司在CLNAC-2100医用电子直线加速器上配置的MLC，叶片增加到26对，叶片宽度10 mm。近年，Elekta系列LINAC多使用叶片投影宽度1.0cm 的MLC，其新推出的AgilityTM型号MLC共160片，等中心投影宽度为4mm，平均叶间漏射线为0.5%，半影平均为6.2mm，相比早期产品有了很大的提高[3]。
2 MLC基本结构与材料
电动多叶光栅的构成单元是单个叶片，叶片的材料多选用密度较大的钨合金。相邻叶片沿宽度方向平行排列，构成叶片组，两个相对叶片组组合在一起，构成多叶光栅[4]。依靠多个叶片的运动，从而形成不同的形状以保证射线直照射肿瘤部位，保护正常器官。
3 多叶光栅的工作原理
多叶光栅就是随着适形放射治疗理论的提出而发展起来的，通常是用多个片状的光栅叠在一起以代替加速器上一整块的光栅，每片光栅由衰减放射性强的钨制成，通过步进电机控制其移动，移动的范围可以超过射野中线。
4 MLC在调强放射治疗中的应用
4.1 MLC在调强放疗中的优势
Brahme教授提出的逆向计划设计概念以及随后的笔型束剂量计算模型的建立和发展，为调强放疗提供了先决条件。NOMOS公司在世界上率先在加速器上利用MIMiC 准直器，实现了调强放疗[5]。IMRT使用多叶光栅技术对射线束强度和形状进行调节，以达到高剂量曲线在三维方向上与肿瘤靶区形状一致的目的，既可以增加肿瘤剂量，又可以降低正常组织受照射剂量[6-8]。
4.2 小叶片MLC在调强放疗中的作用
在静态调强放疗中，MLC叶片的宽度、叶片数目对靶区的适形度和靶区内剂量的均匀性有显著的影响，MLC叶片越小，适形度越好。目前，已有多项研究[9-13]探讨了采用不同类型MLC对多种肿瘤放疗计划的影响，如张富利[14]等研究的基于配置不同类型MLC的三种加速器设计的宫颈癌术后调强放疗计划的评估，比较了三种计划在靶区剂量均匀性、适形度以及OARs受照体积和剂量分布方面的差异，结果显示小叶片MLC加速器的放疗计划适形度指数和均匀度指数在三者中最好。
5 多叶光栅的发展趋势
放射治疗技术的发展，要求为临床提供更加精确的靶区适形度和最大程度的保护正常组织器官。国内外学者普遍认为使用更为精细的MLC能更好的控制剂量的分布[13-15]，同时降低了正常器官受照射剂量。所以，在一定范围内，加速器配置的MLC叶片多，宽度小，运行速度快，性能稳定将是多叶光栅系统未来的一个发展趋势。
参考文献
[1]John C. Ford. The micro wave electron linac in the treatment of cancer[J]. Proceedings of the 2001 Particles Accelerator Conference， Chicago，2001，（1）：639-641.
[2]易金玲.金献测.周永强等.鼻咽癌IMRT 与VMAT 治疗的计划与剂量验证比较研究[J]. 中国医学物理学杂志，2013，30（1）：3859—3865.
[3]V.P. Cosgrove， M.D.R. Thomas， S.J. Weston， et al. Physical characterization of a new concept design of an elekta radiation head with integrated 160 -leaf Multi -leaf Collimator [J]. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics， 2009，75 （ Supplement 3）：S722-S723.
[4]崔伟杰，戴建荣.多叶准直器的结构设计[J].医学装备，2009，22：4—9.
[5]殷蔚伯，谷铣之.肿瘤放射治疗学[M].中国协和医科大学出版社， 2002.
[6]于金明，李宝生.调强放射治疗的临床应用现状与存在的问题[J].中华肿瘤杂志，2005，27（3）；188-190.
[7]Kwong DL，Pow EH，Sham JS，etal.Intensity-modulated radiotherapy for early-stage nasopharyngeal carcinoma[J]. Cancer， 2004， 101（ 7） ： 1584 - 1593. [8]Su S，Han F，Zhao C， et al. Long-term outcomes of earlystage nasopharyngeal carcinoma patients treated with intensity-modulated radiotherapy alone [J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2012，82（1）：327-333.
[9]Gong YL， Wang SC， Zhou L， et al. Dosimetric comparison using different multileaf collimators in intensity -modulated radiotherapy for upper thoracic esophageal cancer[J]. Radiat Oncol， 2010，5：65-71.
[10]Wang L， Hoban P， Paskalev K， et al. Dosimetric advantage and clinical implication of a micro-multileaf in the treatment of prostate with intensity-modulated radiotherapy[J]. Med Dosim，2005， 30：97-103.
[11]Abe E， Mizowaki T， Norihisa Y， et al. Impact of multileaf collimator width on intraprostatic dose painting plans for dominant intraprostatic lesion of prostate cancer [J]. J Appl Clin Med Phys， 2010， 11：144-154.
[12]Nill S， Tücking T， Münter MW， et al. Intensity modulated radiation therapy with multileaf collimators of different leaf widths： a comparison of achievable dose distributions [J]. Radiother Oncol，2005，75：106-111.
[13]范廷勇，李建彬.MLC叶片宽度对IMRT计划的影响[J]. 肿瘤防治杂志，2005，12（8）：611-612.
[14]张富利，刘清智等.基于配置不同类型MLC 叶片加速器的宫颈癌术后调强放疗计划评估[J].中国医学物理学杂，2013，30（5）4383-4386.
[15]Implications of a high-definition multileaf collimator （HD-MLC） on treatment planning techniques for stereotactic body radiation therapy （SBRT）： a planning study.
【关键词】 多叶准直器 医用电子直线加速器 调强放射治疗
【中图分类号】 R45 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-5160（2014）05-0382-01
随着人类生活水平的改善，肿瘤的发病率呈现上升趋势，WHO预计到2020年癌症的发病率和死亡率将会是现在的两倍[1]。作为肿瘤治疗的主要手段之一，放射治疗在现代肿瘤临床治疗的地位举足轻重。近年来，放射治疗的主要设备是医用电子直线加速器（LINAC），而多叶准直器（MLC）作为其治疗准直器的标准配置，是实现调强放射治疗（IMRT）的重要基础。MLC的出现是放射治疗一个巨大飞跃，在调强放射治疗过程中，通过计算机控制MLC叶片运动，实现静态和动态的调强放射治疗[2]。
1 多叶准直器的发展历程
1966年日本NEC公司在NELEC1006医用电子直线加速器上配置了一组MLC，共有8对叶片，中央6对可以由伺服系统控制，叶片宽33mm。后来日本的东芝公司也在LMR-20MDX医用电子直线加速器上配置了MLC，共有11对，中间9对叶片宽20mm，两侧叶片宽60mm。经过20多年的发展，1989年美国VARIAN公司在CLNAC-2100医用电子直线加速器上配置的MLC，叶片增加到26对，叶片宽度10 mm。近年，Elekta系列LINAC多使用叶片投影宽度1.0cm 的MLC，其新推出的AgilityTM型号MLC共160片，等中心投影宽度为4mm，平均叶间漏射线为0.5%，半影平均为6.2mm，相比早期产品有了很大的提高[3]。
2 MLC基本结构与材料
电动多叶光栅的构成单元是单个叶片，叶片的材料多选用密度较大的钨合金。相邻叶片沿宽度方向平行排列，构成叶片组，两个相对叶片组组合在一起，构成多叶光栅[4]。依靠多个叶片的运动，从而形成不同的形状以保证射线直照射肿瘤部位，保护正常器官。
3 多叶光栅的工作原理
多叶光栅就是随着适形放射治疗理论的提出而发展起来的，通常是用多个片状的光栅叠在一起以代替加速器上一整块的光栅，每片光栅由衰减放射性强的钨制成，通过步进电机控制其移动，移动的范围可以超过射野中线。
4 MLC在调强放射治疗中的应用
4.1 MLC在调强放疗中的优势
Brahme教授提出的逆向计划设计概念以及随后的笔型束剂量计算模型的建立和发展，为调强放疗提供了先决条件。NOMOS公司在世界上率先在加速器上利用MIMiC 准直器，实现了调强放疗[5]。IMRT使用多叶光栅技术对射线束强度和形状进行调节，以达到高剂量曲线在三维方向上与肿瘤靶区形状一致的目的，既可以增加肿瘤剂量，又可以降低正常组织受照射剂量[6-8]。
4.2 小叶片MLC在调强放疗中的作用
在静态调强放疗中，MLC叶片的宽度、叶片数目对靶区的适形度和靶区内剂量的均匀性有显著的影响，MLC叶片越小，适形度越好。目前，已有多项研究[9-13]探讨了采用不同类型MLC对多种肿瘤放疗计划的影响，如张富利[14]等研究的基于配置不同类型MLC的三种加速器设计的宫颈癌术后调强放疗计划的评估，比较了三种计划在靶区剂量均匀性、适形度以及OARs受照体积和剂量分布方面的差异，结果显示小叶片MLC加速器的放疗计划适形度指数和均匀度指数在三者中最好。
5 多叶光栅的发展趋势
放射治疗技术的发展，要求为临床提供更加精确的靶区适形度和最大程度的保护正常组织器官。国内外学者普遍认为使用更为精细的MLC能更好的控制剂量的分布[13-15]，同时降低了正常器官受照射剂量。所以，在一定范围内，加速器配置的MLC叶片多，宽度小，运行速度快，性能稳定将是多叶光栅系统未来的一个发展趋势。
参考文献
[1]John C. Ford. The micro wave electron linac in the treatment of cancer[J]. Proceedings of the 2001 Particles Accelerator Conference， Chicago，2001，（1）：639-641.
[2]易金玲.金献测.周永强等.鼻咽癌IMRT 与VMAT 治疗的计划与剂量验证比较研究[J]. 中国医学物理学杂志，2013，30（1）：3859—3865.
[3]V.P. Cosgrove， M.D.R. Thomas， S.J. Weston， et al. Physical characterization of a new concept design of an elekta radiation head with integrated 160 -leaf Multi -leaf Collimator [J]. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics， 2009，75 （ Supplement 3）：S722-S723.
[4]崔伟杰，戴建荣.多叶准直器的结构设计[J].医学装备，2009，22：4—9.
[5]殷蔚伯，谷铣之.肿瘤放射治疗学[M].中国协和医科大学出版社， 2002.
[6]于金明，李宝生.调强放射治疗的临床应用现状与存在的问题[J].中华肿瘤杂志，2005，27（3）；188-190.
[7]Kwong DL，Pow EH，Sham JS，etal.Intensity-modulated radiotherapy for early-stage nasopharyngeal carcinoma[J]. Cancer， 2004， 101（ 7） ： 1584 - 1593. [8]Su S，Han F，Zhao C， et al. Long-term outcomes of earlystage nasopharyngeal carcinoma patients treated with intensity-modulated radiotherapy alone [J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2012，82（1）：327-333.
[9]Gong YL， Wang SC， Zhou L， et al. Dosimetric comparison using different multileaf collimators in intensity -modulated radiotherapy for upper thoracic esophageal cancer[J]. Radiat Oncol， 2010，5：65-71.
[10]Wang L， Hoban P， Paskalev K， et al. Dosimetric advantage and clinical implication of a micro-multileaf in the treatment of prostate with intensity-modulated radiotherapy[J]. Med Dosim，2005， 30：97-103.
[11]Abe E， Mizowaki T， Norihisa Y， et al. Impact of multileaf collimator width on intraprostatic dose painting plans for dominant intraprostatic lesion of prostate cancer [J]. J Appl Clin Med Phys， 2010， 11：144-154.
[12]Nill S， Tücking T， Münter MW， et al. Intensity modulated radiation therapy with multileaf collimators of different leaf widths： a comparison of achievable dose distributions [J]. Radiother Oncol，2005，75：106-111.
[13]范廷勇，李建彬.MLC叶片宽度对IMRT计划的影响[J]. 肿瘤防治杂志，2005，12（8）：611-612.
[14]张富利，刘清智等.基于配置不同类型MLC 叶片加速器的宫颈癌术后调强放疗计划评估[J].中国医学物理学杂，2013，30（5）4383-4386.
[15]Implications of a high-definition multileaf collimator （HD-MLC） on treatment planning techniques for stereotactic body radiation therapy （SBRT）： a planning study.