本期介绍了磁共振引导放射治疗系统MRIdian Linac，该系统磁共振直线加速器一体机。MRI部分是低场的0.35T，直线加速器部分则是S波段驻波直线加速器，产生6MV FFF模式的射束。
天下学科，合久必分，分久必合。大家可以发现，一门学科或者一个领域，随着技术不断地发展，分化越来越细，这是一个趋势。比如放射科，从早期发展，到后面逐渐细化，分出了DR、CT、MRI、影像介入。
而在不断细分，专业化越来越高的同时，现代的精准医疗又要求以人为本，针对每个病人正确选择和精确应用适宜的诊疗方法，实现医源性损害最小化、医疗耗费最低化以及病患获益最大化。这就产生了MDT等多学科协作治疗的方式。虽然学科之间是越分越细，但是精准医疗要求系统化的、科学的认知疾病，整合不同学科之间的优势，所以多学科结合不可避免的成为了另外一种趋势。
医学影像学参与治疗或者影像学引导治疗是一个趋势。在这一点上放射科和放疗科有着天然的互补性和合作性。目前肿瘤的放射治疗来讲，治疗设备精度越来越高，比如各种先进的直线加速器、TOMO刀、Cyberknife、甚至质子重离子治疗对于放射治疗来讲是非常重要的。然而治疗设备再先进，也需要有一双眼睛来引导，影像引导放疗IGRT也是不可或缺的。如果能够把二者结合起来，则是珠联璧合。
2019年开始，我也逐渐参与培训治疗科的影像设备，比如放疗科的模拟定位系统、术中影像设备系统、介入科影像引导系统、MRI-HIFU等。影像参与或者引导治疗系统也是非常有意思和创新性的。
前文链接：放疗科模拟定位机和放射科影像设备之间的区别
本期再介绍一个磁共振引导放射治疗系统，叫做MRIdian。该系统2016年获得CE认证，2017年获得FDA批复并在Henry Ford肿瘤研究所投入临床，2022年8月通过了中国NMPA认证，据悉国内很快也有很多场地引入应用。目前MRIdian在全球已经超过60家实际临床用户和超过100套订单。
实际上王冀洪教授和我2021年出版的《磁共振引导放射治疗及临床应用中》最后一章专门由王教授介绍了MR-Linac系统。其中就提到了ViewRay的MRIdian和Elekta的Unity。
前文链接：磨杵成针——新书出版
其实这不是我第一次介绍MRI引导放射治疗系统了，早在2015年我去飞利浦Therapy总部芬兰培训的时候就见过当时的MRI-Linac（1.5T MR-Linac）。2018年又在英国参与了培训国内的MRI-Linac的磁共振部分。当时介绍了Unity这个系统，也就是1.5T MRI-Linac。（注：Unity是2020年8月通过中国的NMPA认证，目前国内已经有很多单位装机，本人也有幸参与了Unity的NMPA认证的MR部分答疑及MR相关临床应用培训。）
前文链接：Unity：1.5T 高场MRI-Linac系统
只不过今天介绍的MRIdian，是另一种MR-Linac，它是0.35T MRI-Linac系统。
写在前面，利益声明：本人既不在Unity设备所在的公司（厂家）任职，也不在MRIdian设备所在的公司（厂家）任职，这篇文章也仅仅是简单介绍这款MRI-Linac系统，无任何两者比较和对比，也和其设备商无任何利益冲突及利益关系。
一直以来，放射治疗都在追求把磁共振系统和医用直线加速器融合为一体，即磁共振直线加速器（MR-Linac）。MRI引导放射治疗的概念及设想也是很早就有人提出（2004），但由于磁共振及医用直线加速器这两种设备设计原理中有很多方面相互突。真正把磁共振和加速器紧密结合在一起，还是有很多技术上的挑战。在高场磁共振直线加速器一体机的研究上，由于技术难度大，一直以来都没有突破。（这个在Unity出来之后，算是有了重大突破）。
磁共振加速器不同于CT直线加速器（CT 和直线加速器都采用X射线的工作原理相对互相干扰比较少）。另外磁共振和直加这两种设备工作环境也完全不同。直加中的电子束射线在强磁场下会发生偏转，而磁共振的工作需要进行磁场匀场及严格的射频（RF）屏蔽和磁场兼容性。正因为如此，ViewRay的第一代产品，放射源用了三个Co(钴-60)。
而目前的ViewRay的MRIdian则是0.35T MR结合直线加速器（不是Co60了），直线加速器产生的射束为6MV的无均整器（Flatten Filter Free, FFF）的光子射线（3F模式）。最高剂量率为600cGy/min。源轴距（Source Axis Distance, SAD）为90cm。直线加速器等中心精度在0.5mm以内（±0.5mm）。由于MRIdian是0.35T的MR-Linac，所以其电子回转效应（electron return effect, ERE ）引起的剂量扭曲比较小。
如图2所示，蓝色部分是分离的磁共振系统，中间灰色的部分是直线加速器，这种分离式的设计保证二者互不干扰。
MLC多叶光栅采用的是高精度双层双聚焦多叶光栅（A double-stack double-focused, fully interdigitating 138 leaf MLC (34 leaf pairs – upper stack, 35 leaf pairs –lower stack).）。双层设计，上层34对，下层35对，一共138片。
在1cm²的区域内测量的最大叶间泄漏≤1%，MLC漏射率＜0.375%。MRIdian 双层MLC实测的数据远远小于宣称值，Henry Ford医院在2017年AAPM会议上展示的他们实测值数据为：MLC最大叶间泄漏＜0.04%；MLC漏射率＜0.001%。
MRIdian直线加速器的类型是S波段驻波加速器，射线则是X射线（第一代的Co60为γ射线）[注：实际上γ射线就是一种天然的X射线。]。加速器机架旋转角度为±180°。
目前MRIdian支持的照射技术包括：3D-CRT、IMRT、SBRT、SRS。
直线加速器我个人知识水平及能力有限，所以我比较关注的是MRIdian的磁共振部分。
0.35T这个磁场强度并不高，相比于传统影像诊断常用的1.5T及3.0T，或者相比于Unity的1.5T。当然，场强高有场强高的优势，场强低也有场强低的优势。
在神经系统等成像显示中，0.35T的低场确实图像质量不如高场。但是对于腹部及胸肺部，低场反而会有一些优势，这主要包括磁敏感伪影不明显、化学位移伪影减少及对运动不敏感。低场条件下，组织的T1值会下降，这样在T1加权像上对比度反而会有提高。
MRIdian的磁体梯度场强为18mT/m，这个梯度场强不算大，因为毕竟场强只有0.35T。但是其梯度切换率还不错，为200T/m/s（当然这个梯度切换率高可能还因为其梯度场强相对不大）。
MRIdian由于场强不高，所以对于安装场地的要求相对不是太严苛，其最小机房大小为高度2.9米，长度6.9米，宽度5.9米。
MRIdian的扫描孔径，应该叫做治疗腔孔径更严谨是70cm，这一点和大孔径磁共振模拟机是一致的。
MRI引导放射治疗一体系统在进行出束治疗前，一般会进行pre-treatment的扫描。而在出束的治疗同时，还可以同时进行MRI Cine电影扫描，对肿瘤靶区及运动进行监控。这一点无论是Unity，还是MRIdian都是类似的。
采用MRI引导放射治疗的最大优势就是图像清晰，和传统的直线加速器上的CBCT相比，图像质量大幅度提高。
图6：左边是CBCT的图像，右边是MRIdian的图像
如图6所示，左边是传统直线加速器中CBCT治疗前扫描的图像，这个图像的软组织对比度肯定是不行的，对于前列腺及直肠的边界显示不清晰。而采用MRIdian得到的MRI图像（T2WI），则可以清晰地显示膀胱、直肠及前列腺。
另外，前面讲过，低场的MRI图像虽然在显示神经系统方面不如高场。但是显示胸肺部及部分腹部的图像质量还是不错的。
图7：左图是CT肺窗显示，右图是MRIdian显示肺部肿瘤
如图7所示，左图是采用CT扫描的，肺窗显示肺部肿瘤；右图是MRIdian，采用屏气方式，扫描时间17秒，得到的T2WI，显示肺部肿瘤还是不错的。其图像和CT相比，优势不是在于对肿瘤的显示，而是对于纵膈其他组织，肌肉等对比度的显示，更全面。
图8：左图是增强CT，右图为MRIdian扫描的腹部T2WI
如图8所示，左边是增强的CT图像，虽然图像质量不错但是对于肿瘤组织的边界还是显示有限。右边是MRIdian做的腹部T2WI，对于靶区的边界显示还是比较清晰的。
除了治疗前进行常规的T1WI、T2WI等解剖图像扫描，MR-Linac一个最重要的功能是治疗中同时进行扫描。也就是一边在加速器出束治疗，另外同时进行MRI扫描。而这种扫描一般是以磁共振电影序列Cine为主的。
目前ViewRay的官方资料显示，MRIdian进行电影扫描，可以达到8帧一秒的动态，8 fps（frames per second）。这个时间分辨率还是挺高的。
如图9所示，采用MRIdian做的腹部电影图像，虽然是0.35T，但是腹部电影的图像质量还是很不错的。
一般来讲，胸部及腹部的肿瘤放射治疗，需要用到这种运动监控序列进行电影扫描。
MRIdian的MRI运动监控序列（磁共振电影）支持多方位（多平面）、多目标自动门控技术。
比较令人激动的是，该运动监控追踪序列不仅能监控追踪肿瘤靶区，而且还能进行门控技术。也就是说监控肿瘤运动范围，如果肿瘤脱靶，系统可以自动暂停出束治疗或完全停止照射；当肿瘤靶区移动回自定义的范围，系统再恢复治疗。
患者的解剖结构每天都在变化，导致治疗间期肿瘤和周围健康组织的位置、形状和大小发生明显变化。利用MRIdian的SmartADAPT自适应放疗软件，临床医生不仅可以在几秒内获得每日在线磁共振摆位扫描影像，还可借由高对比度、高清晰度成像快速重塑放射剂量，以适应整个治疗过程中发生的解剖结构变化。
SmartADAPT利用计算技术的突破性进步，根据当下的解剖结构，在几秒钟内计算出新的个体化Monte Carlo（蒙特卡洛）计划剂量——所有这些都是在患者处于治疗位置的情况下进行的。
总结一下，本期介绍了磁共振引导放射治疗系统MRIdian Linac，该系统磁共振直线加速器一体机。MRI部分是低场的0.35T，直线加速器部分则是S波段驻波直线加速器，产生6MV三F模式的射束。除此之外，还有将治疗系统和设备控制系统完全整合的一体化自适应治疗系统软件（Treatment Plan Delivery System, TPDS）。
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文章名称：《【懋式百科全书】MRIdian Linac 磁共振引导放疗系统介绍》
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