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20世纪90年代开始使用无均整器（flatteningfilterfree,FFF）机头结构，从而使光子束剂量率大幅度提高。21世纪初我们在同行中最早实施了FFF光子束在IMRT中的应用研究。近年在VMAT治疗中，FFF光子束也越来越被广泛的应用。那么FFF光子束物理特性、剂量学特点以及辐射防护方面需要了解哪些内容呢？（供稿：蒋社伟）

一、无均整器光束的物理学特点：

1能谱：均整器换为薄铜片后，光子注量增加，剂量率提高。射线软化，平均能量降低；小面积射野产生更高的表面剂量，大面积射野产生相当的或者更低的表面剂量；比较两种射束的能谱差异，发现随着射野的增加，两种射束注量的差异逐渐下降。

2散射：空气中输出因子（机头散射因子/准直器散射因子）较低；减少了散射、叶片穿射剂量和机头泄漏;总散射因子：对于同一射野下的FF和FFF射束，每个野下FFF射束的总散射因子随深度的变化幅度均比FF射束的小。

3均匀性：射线均匀性变差，半影较小。随着射野增大，能量增高，FFF射束的中心剂量峰值越来越明显。FFF射束的射野大小、半影宽度，分别随射野和深度的增加逐渐增大。

4百分深度剂量分布：射野的未均整射束的PDD值均比均整射束的低，深度超过5cm区域差异显著，且随深度增加，差异越大。在相同输出剂量的情况下，剂量跌落区域的同一深度处FFF模式的累积剂量要低于FF模式。

5离轴比剂量分布：FF射束随着深度的变化离轴比剂量分布变化显著。FFF射束随着深度的变化离轴比剂量分布变化较小。未均整射束射野外的剂量比均整的射束射野外剂量低，且下降量随射野大小增加。

6电子污染：均整器被移除，意味着电子污染的主要源头相应消失。

二、采用水模体有无均整模式剂量学对比：

条件：能量6X；6FFF；SAD；；射野10x10；MU;

SAD

皮下3mmDmax

皮下3mmDmean

6X

cGy

9.4cGy

6FFF

.1cGy

8.6cGy

6FFFDoserate/不同剂量率在剂量3D分布图上无差异

三、无均整器光束的剂量学临床应用：

对于靶区和危及器官，FFF模式能够达到与均整器模式相近的剂量分布。FFF模式下光子束的离轴能谱依赖性降低，更有利于剂量的计算，FFF不会增加做计划的难度。

张基永等在直肠癌的研究中认为FF-VMAT计划相对于FFF-VMAT计划能够实现更优的靶区剂量分布和均匀性，同时一定程度上保护了大部分危及器官，而FFF-VMAT计划更利于保护照射野边缘组织器官。

FFF的剂量率高，缩短了治疗时间，提高位置重复性和患者舒适度，尤其对采用呼吸控制技术的较为有利。有文献表明去除均整器后有更好的剂量学特性，减少了机头散射和漏射辐射，可减少全身的剂量受量，从而降低放疗后二次癌症的发生概率。

Varian容积旋转调强技术优先通过调节剂量率来输出剂量，只有在使用最大剂量率仍不能满足输出剂量的情况下才会通过降低机架转速来完成剂量的输出。FFF无需再通过降低机架的旋转速度和MLC叶片的运动速度来完成剂量的输出，因此其转速是恒定的。

虽然FFF模式会带来输出通量的不均匀性，但因SBRT技术应用于小病灶，FF模式下由于小野剂量学的影响，其通量也具有不均匀性的特征；而且在SBRT中靶区内的剂量均匀性要求低于常规分割放疗立体定向放疗中，同时由于单次剂量大，更希望用高剂量率来缩短治疗时间、减少器官运动的影响，凸显FFF优势。

李定杰等在脑瘤SRS的研究中表明，基于传统直线加速器FFF模式的SRS，可以产生较优异的剂量梯度，在保证PTV覆盖的同时，正常脑组织得到了很好的保护，缩小了与伽玛刀技术的差距。Fu等研究结果显示，FFF和FF模式治疗时间的差别和分割剂量相关，分割剂量越大，FFF模式治疗时间缩减越多。

肿瘤体积的影响与比较：Reggiori等研究了用FFF模式对肝癌患者SBRT技术的VMAT计划会对患者的病变产生影响，其运用虚拟模体进行研究再结合肝转移患者进行回顾性分析。结论表明，在基于靶区体积的分析下，靶区体积在＜cm３与＞cm３情况下，FF模式相较于FFF模式的适形性更高，靶区体积在～cm３情况下FFF模式的适形性更高。

吴思华也采用了靶区体积分析方法，但结果表明在NSCLC患者VMAT计划中，肿瘤体积并没有对两种计划的靶区HI、CI、机器的出束时间和跳数、计划的复杂程度和优化时间表现出明显的变化趋势。这可能与研究病种不同、或者靶区体积数据分布不均有关。其说明FFF和FF模式不能在某个范围的靶区体积下凸显其优势，即不论任何靶区体积大小，VMAT计划的FFF和FF模式都适用。

周鹏等报道均整器的移除可以优化射野的能谱分布，但由于均整器移除后导致的高剂量率在提高治疗增益的同时也带来了治疗风险。目前多数学者认为使用FFF模式必须保证靶区位置精准，治疗前采用图像引导、光学表面摆位技术以及呼吸门控等导航技术，确保位置精准。

在乳腺癌放疗计划设计中，牛锐、罗红樱、吴丽丽等观点一致，认为无均整模式很好的保护了靶区周围正常组织和危及器官，一位学者同时报告了无均整模式的皮肤剂量相对增加。

邓莹等研究结果：FFF模式射线由于射线质软，能量越高，更易受到治疗床的衰减作用，在实际应用中应引起重视。

四、无均整器光束辐射防护问题：

李定杰等研究，FFF模式的中子消退时间明显低于FF模式，分析原因应该是加速器出束时间不同，相同的出束机器量，FFF模式出束时间为FF模式25％；另在其他条件相同的情况下，FFF模式的累积中子剂量低于FF模式。加速器移除均整器后中子累积剂量及持续时间明显下降，有益于患者及工作人员的辐射防护；现有加速器机房防中子设计同样适用于FFF模式加速器。

彭建亮等研究，FFF模式下加速器机房外周围剂量当量率为0.13～7.9μSv/h，FF模式为0.11～2.4μSv/h，FFF模式是FF模式下的1.2～3.3倍；同等工作负荷下，FFF模式加速器机房外的周累积剂量当量为0.1～8.2μSv，小于FF模式的0.5～10.0μSv。从累积剂量角度分析，FF模式设计的加速器机房是可以满足FFF模式使用的，但FFF模式下瞬时剂量率会超出标准要求。在相同工作负荷情况下，FFF治疗模式不会增加对周围人员的辐射影响。

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