IGRT，影像引导放疗，除了 CBCT + Linac 和 MVCT + Linac 这两种常见的配置之外， MRI + Linac 这种结构配置也早已在研发之中。在这里，我们把 MRI + Linac 称为 MRIgRT。因为 MRI 对软组织结构的成像分辨率比 XCT 高得多，使得放疗中对组织结构的识别更直观和简便，临床对 MRIgRT 寄予了厚望。

目前主要有三个机构在开展 MRIgRT 的研发工作：一个是美国 ViewRay 公司；一个是加拿大 University of Alberta 的 Cross Cancer Institute（CCI），另一个是在荷兰的 University Medical Centre Utrecht。

ViewRay 公司的 Renaissance System 1000 是三个系统中唯一采用 Co60 投照系统的。由来自 Department of Radiation Oncology at the University of Florida 的 James Dempsey 发明。Renaissance System 仍处于原型机技术开发和论证阶段。ViewRay 公司正为此项目募集风险投资资金。从目前可寻的资料显示，该系统似乎并未实现真正的在线式跟踪放疗功能，也未采用 IMAT 投照方式。

图示：ViewRay Renaissance System 1000。采用 Co60 投照系统

CCI 的 MRIgRT 项目是先从低场 0.2T 头部治疗系统开始的，预计在今年夏天完成这个原型机的构建。同时，CCI 正在计划下一步的全身 MRIgRT 系统研发工作。CCI 的 MRIgRT 系统的结构特点在于 Linac + 永磁体。在成像质量上可能与 1.5T 高场 MRI 有差距。

荷兰 University Medical Centre Utrecht 从 2000年开始研究 MRIgRT 系统。由于有 Elekta 和 Philips Medical 这样的大公司的直接参与和联盟，Utrecht 的项目一开始就起点较高，直接从基于 Philips Achieva 1.5T 全身 MRI 系统+ Elekta Compact 6 MeV Linac 起步。项目组已经基本完成系统原理设计、论证和研究工作，计划在 2008年底之前，完成原型机系统的构建，开始临床测试。下面我们着重介绍一下 Utrecht 的 MRIgRT 系统的基本情况。

利用 MRI 对人体软组织结构的清晰成像的特征，为放疗中的靶区勾画和跟踪带来前所未有的便利。参见下图。

另外，由于MRI具有的纯电磁扫描特征，借助于强大的计算机实时处理能力，MRI 的实时运动成像为 Intrafraction 的跟踪放疗提供了基本手段。Utrecht 研究组综合了 Beaumont 和 PMH 对前列腺癌的 MRI 实时成像运动跟踪研究中发现，靠近直肠的 4 号观察位，即使在直肠清空的情况下，经过 5 分钟的时间，4 号位发生偏移量大于 3 mm。见下图所示。

从上述的两个实例说明，MRI 成像对于放疗中的 Interfraction 摆位和 Intrafraction 运动跟踪均有很高的实用价值。

然而，要把 1.5T 的 MRI 和 Linac 集成在一起并正常工作，确非易事。需要研究和解决下面三个系统集成的主要问题：

1. MRI 的高场强磁场不能对 Linac （主要是电子枪和加速管）产生磁耦合作用；
2. Linac 发射的束流对 MRI 磁体的穿透性，应不受 MRI 结构的影响；
3. 在 1.5T 磁场中的射线剂量分布特性，应不受 MRI 的影响。

为解决上述三个根本性的结构问题，Utrecht 研究小组在 Philips Medical 和 Elekta 的专家支持下，找到了很好的解决方案。

针对第一个问题，为使 Linac 处于 0 磁场的工作环境下，研究组采用了在励磁线圈外层增加两个逆向补偿线圈的办法，使磁力互相抵消。见下图示。

第二个问题，束流对磁体的穿透性。由于 1.5T 高场强的 MRI 使用了低温液氦中的超导线圈来励磁，Linac 下方即束流需穿透的物质是液氦槽结构、梯度线圈和射频线圈。见下图。

上图示的结构中，低温槽壁由 5cm 的铝和 1cm 的不锈钢板构成；梯度线圈由 8cm 厚的环氧树脂和 4cm 厚的铜构成；射频线圈由几个 mm 的铜构成。其中，梯度线圈由密度差异极大的两种物质构成，将对射线造成很大的散射作用。Utrecht 研究小组设计了分离式梯度线圈结构，在束流路径上设置窗口，使梯度线圈的高异质性对束流不产生影响。同时，还优化了 MRI 的整体结构，原先由铝、钢、环氧树脂等构成的 8 层同心圆结构相当于 7.5cm 厚的等效铝，经过优化改进，减小到 4.2cm 等效铝的厚度。最终使射线路径上的散射效应减低为相当于插入常规楔形板。见下图所示。

接下来第三个问题，研究在高磁场下的射线剂量分布特征。Utrecht 研究小组首先在一个 1.1T 永磁环境下进行了测试。见下图。

图示： 在1.1T永磁体中夹胶片，测量射线在磁体中的分布特性

图示：20MeV 电子线在磁场中发生明显偏转

上图显示，电子线在磁场中受到洛伦兹力的影响而发生明显偏转。因此，电子线在 MRIgRT 中是无法被使用的。

图示：6MeV 光子线在 1.1T磁场中的剂量分布测试

图示：6X PDD 5x5cm

图示：标准 10x10cm@5cm水深

从上述两幅射线分布特征图可以得出结论，6MeV 光子线在 1.5T 磁场强度下：

1. 半影增加了 1mm；
2. 建成深度减小了 4~5mm；
3. 射野侧移 0.7mm；
4. 射野宽度未受影响

研究小组认为，上述射线分布特征可被配置到 TPS 的基础数据中（称为 TPS Beam Data Commissioning），不会影响到 TPS 的计算结果。

研究小组还研究了磁场中的“电子回转效应”（Electron Return Effect，ERE），这将导致射线在组织-空气界面发生剂量沉积。

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