一、引言

近年来随着肿瘤病患人数的增加以及放疗计划和实施技术的显著提高，放疗技术在肿瘤治疗中的应用广泛且日益趋于完善，但在实际治疗过程中还存在着若干亟待解决的问题。

例如：容积旋转调强、图像引导及立体定向放射治疗的开展，增加了设备机械、附属结构的几何复杂程度，从而增加了机架与患者或机架与治疗床的碰撞风险，对于偏中心照射、特殊固定体位以及特殊体位固定装置等情况，可能会导致计划不能执行，甚至造成患者受伤或设备损坏，影响患者治疗质量与安全或使医院声誉受损。

因此，临床确实需要一种准确的、简单的、有效的规避碰撞风险的解决方案。

二、直线加速器常见碰撞类型

C型臂加速器使用过程中，其机架的旋转速度较为缓慢，但因惯性巨大且机械带动，需较大力量才能使其停止旋转，当机架与治疗床或工作人员、患者相互碰撞时会引发严重的安全问题。

设备在运行过程中可能发生的碰撞类型主要包括：与治疗床的碰撞、与患者或医务人员的身体接触，这些碰撞时间不仅威胁设备自身的精密性与稳定性，还可能导致更为严重的后果。

例如：治疗床偏向一侧或治疗床较低，机架就容易与治疗床发生碰撞，由于治疗头内有许多零部件和复杂的电路，会直接损害设备的精度，导致剂量分布失准，影响治疗效果；与患者发生碰撞，则会增加医患矛盾，甚至引发医疗纠纷。

三、直线加速器防碰撞技术应用

# 治疗前防碰撞测试

为了避免防碰撞情况的发生，临床中最常采用的一种方法是医生在给患者实施治疗前仔细模拟整个过程，以避免治疗中的碰撞问题。

具体做法是首次治疗时，在执行计划出束治疗之前，现将机架空转一圈（模拟治疗情况），测试是否有碰撞风险。机架旋转时，工作人员需要仔细的盯着监控，观察机架是否会与治疗床发生碰撞，这样的流程会影响到治疗效率。

直线加速器机架空转一周

# 放疗计划阶段预测患者特殊碰撞的方法

中国医学科学院肿瘤医院戴建荣团队发表论文“A practical method for predicting patient-specific collision in radiotherapy”建立了一种在治疗计划过程中试下患者特异性避碰的新方法，可在不需要额外资源的情况下与当前的临床流程进行整合，提前发现和预防潜在的碰撞风险，有助于提高临床的安全性和疗效。

具体方法是根据加速器机架的几何信息和等中心位置，可以确定无碰撞区域，无碰撞空间以感兴趣区域（ROI）的形式被转换并导入治疗计划系统（TPS），该区域被命名为ROISS，通过建模后的碰撞检测记录ROISS的碰撞角度范围，如果碰撞的角度范围与相应计划射野的角度范围重叠，TPS脚本将把事件注册为碰撞，并警告用户是不安全的，因此使用者可以决定外放的权限与范围来规避碰撞。

2018年以来，该团队采用安全边界为3cm的方法治疗800余例病例，放射治疗中的碰撞现象已基本消除。值得一提的是，ROISS可通过Pinnacle Scripting和Python代码实现，并且可与TPS、临床工作流高度集成，自动完成患者计划数据的导出、处理和导入工作，具有临床实用性。

模型防碰撞检测

# 优化治疗计划等中心

其实临床中的碰撞风险更多的存在于采用非共面治疗方案时利用非0°治疗床角的场景中，或是在治疗偏一侧的肺或乳腺肿瘤、偏体表的胸壁肿瘤等，计划中设置的等中心位置相对较偏，机架在侧向转动、上下转动时就容易与治疗床发生碰撞。

因此有经验的物理师在制定计划时会有意的优化等中心位置，把碰撞风险尽可能的规避在计划设计之中。对于偏一侧或偏体表的肿瘤，治疗中心不必非要放在肿瘤的几何中心，可以折中一下设置在肿瘤的边缘位置，避免治疗床过度偏向一侧或者位置太低。

# 硬件防碰撞结构

国内外的众多厂商也针对防撞研发了众多硬件装置，包括接触式防碰撞、非接触式防碰撞、光学防碰撞等，一旦发生碰撞或可能发生碰撞时，系统会发出警报，设备停止运动或出束。

医科达加速器：在治疗头上安装了接触式的防碰撞架，在治疗时如果治疗床或者患者碰到防碰架，防碰撞连锁就会启动，机架停止转动，从而对患者和设备起到了很好的保护左右。

瓦里安加速器：采用Laser Guard预防碰撞风险，也就是光学探测方法，它使用红外线进行探测，光源位于机架圆盘上方，如果探测区域内发现目标，就会启动连锁，此时机架停止转动。不过Laser Guard有时会过于灵敏，比如CBCT扫描时，OBI的平板探测器旋转到某一角度（位置）时，Laser Guard也有可能启动，此时机架也会停止转动，在治疗时可将其暂时关闭来解决这一问题。

瓦里安Laser Guard

联影：uRT-linac 306和uRT-linac 506c也采用了红外激光器进行防碰撞测试，避免机架旋转时与治疗床或患者发生碰撞。

联影直线加速器uRT-linac 506c

一般来说，碰撞风险多见于C型臂机架（Varian的Unique、Trilogy、TrueBeam和Edge等）和滚筒机架（Elekta的Precise、Synergy、Infinity和Versa HD等），对于环形机架（TOMO、Halcyon、TAICHI、Unity等）就没有这个问题。

# 环形机架有效规避碰撞风险

目前放疗领域内高端直线加速器均采用了环形机架。采用环形机架的直线加速器可将治疗头等模块集成在环形机架内，整体不再有突出的部件，可以有效减少碰撞的风险，优化防碰撞的检测流程，节省了整体的治疗时间，从而快速提升治疗效率。

如瓦里安的Halcyon为环形结构，其宣传简化了治疗流程，让图像引导IMRT从以往需要30步左右简化到仅需9步，而这个简化就是由环形结构带来的，这也是为什么最新的医用直线加速器都偏爱环形机架的原因之一。

防碰撞检测流程的简化

# 规范肿瘤放疗体位摆放

物理师在制定治疗计划时应结合临床实际，将患者放疗时体位的摆放考虑进去。以四肢肿瘤为例，肢体固定时尽量放于治疗床靠中间处，避免病人与机架发生碰撞的风险；定位时患者偏健侧躺，将患侧尽量靠近床中心的位置，可有效规避机架与治疗床的碰撞风险。

对四肢肿瘤患者的防碰撞摆位

# 增大设备治疗净空间值

更大治疗净空间，增强了设备的操作灵活性，拥有更广阔的活动范围，便于物理师和技师在设定和调整患者体位、优化射束角度时，有更大的自由度来避开潜在的碰撞点，避免因空间局限导致的接触。同时有助于减少因被迫选择次优射束路径而引起的设备边界碰撞风险。

更大的治疗净空间允许患者在治疗过程中采取更为自然舒适的体位，减少因空间限制导致的强制性体位调整，从而降低患者肢体与设备接触的概率。同时可轻松容纳，实时监测及呼吸门控等辅助设备，避免它们与加速器主体或患者身体发生干扰，确保所有治疗相关组件协同工作，无碰撞隐患。

大孔径直线加速器

CONCLUSION

直线加速器在规避风险的未来趋势中，环形机架、较大的治疗净空间值、治疗前有效的防碰撞软件的应用可能更具市场价值。环形机架的设计不仅提升了设备的稳定性和精度，更在保障操作安全方面迈出了重要的一步；较大的治疗净空间不仅为医生提供了更广阔的操作范围，也极大地提升了患者的治疗舒适度；同时，治疗前有效的防碰撞软件的应用，则确保了在整个治疗过程中的零误差、零风险，这无疑是对患者生命安全的有力保障。

随着技术的不断进步，我们有理由相信，直线加速器的发展将越来越趋向于更安全、更高效。未来，我们或许能够见证更多创新技术的应用，比如更智能的防碰撞系统、更高效治疗流程等，这些都将为直线加速器的临床应用带来革命性的改变。我们期待着直线加速器在未来能够为更多患者带来福音，为医疗事业的进步贡献更多的力量！