肿瘤放射治疗技术的现状与发展.doc

原创：肿瘤放射治疗技术的现状与发展摘 要 放射治疗在过去的十年中经历了一系列技术革命，相继出现了三维适形放疗（3DCRT）、调强放疗（IMRT）、质子放疗等技术，这些技术的主要进步是靶区剂量分布适形性的提高。但是，由于呼吸运动等因素的影响，在放疗实施过程中肿瘤及其周围正常组织会发生形状和位置的变化，这种不确定性一定程度阻碍了3DCRT和IMRT技术的发展。图像引导放疗技术（IGRT）的出现，对补偿呼吸运动影响的肿瘤放疗取得了很好的疗效，特别是近年来提出的四维放射治疗（4DRT）技术，进一步丰富了IGRT的实现方式。本文将详细介绍现有的各种放疗技术及其存在的问题，同时讨论一下放疗技术的未来发展方向。?　　关键词 图像引导放疗；锥形束CT；四维放疗；呼吸门控系统?　　?1引言?　　?　　理想的放疗目的是精确给予肿瘤高剂量的同时尽量减少对靶区周围正常组织的照射。近年来3DCRT和IMRT技术实现了静态三维靶区剂量分布的高度适形，较大程度上解决了静止且似刚性靶区的剂量适形放射问题。然而，在实际放疗过程中，主要由呼吸运动引起的内部组织的运动和形变（主要是胸部和腹部的靶组织），严重影响了IMRT和3DCRT技术的准确实施。如在单次放疗中，呼吸运动和心脏跳动会影响胸部器官或上腹部器官的位置和形状，胃肠蠕动也会带动邻近的靶区；在分次放疗间随着疗程的进行出现的肿瘤的缩小或扩展；消化系统和泌尿系统的充盈程度；在持续的治疗过程中患者身体变瘦或体重减轻等造成的靶区和标记的相对移位。针对上述问题，我们迫切需要某种技术手段去探测肿瘤的摆位误差和运动形态，并且这种技术可以对靶区的形态变化采取相应的补偿和控制措施。IGRT正是基于以上问题的出现而产生的。现在我们可以采用在线校位和自适应放疗技术去解决分次间的摆位误差和靶区移位问题，也可以采用呼吸限制、呼吸门控、四维放疗等技术对单次放疗中出现的靶区运动进行补偿和控制，而这些技术都是属于IGRT的范畴[2]。后面的内容将分别介绍IMRT技术、IGRT技术的不同实现方式，包括呼吸限制、呼吸门控、自适应放疗、四维放疗，最后介绍一下未来放疗技术及设备的发展方向。?　　?　　2肿瘤放疗技术的现状?　　?　　由于目前各种放疗技术各具优势及经济市场发展等原因，不同的放疗技术还处于并存的状态，适形调强放疗和图像引导放疗的部分技术代表了放疗领域的现状。?　　2．1适形调强放射治疗?　　适形调强放疗技术包括三维适形放疗和调强放疗。三维适形放疗是通过采用立体定位技术，在直线加速器前面附加特制铅块或利用多叶准直器来对靶区实施非共面照射，各射野的束轴视角（beam eye view, BEV）方向与靶区的形状一样，使得剂量在靶区上的辐射分布可以更加准确，而对周围正常组织的照射又可降到较低程度[3]。与以往的常规放疗相比，三维适形放疗设备的突出优势是多叶准直器的使用。多叶准直器所产生的辐射野可以根据肿瘤在空间任何角度方向（一般指机架旋转360度范围内）上的几何投影形状而改变，使辐射野的几何形状与肿瘤投影相匹配。如美国Varian生产的23EX直线加速器上面装配有60对多叶准直器，该型多叶准直器在等中心平面上有40对宽0.5cm的叶片，两旁还各有10对宽1.0cm的叶片，最大射野达40cm×40cm。由于多叶准直器灵活、高效的特点，将会逐步取代铅块的使用。?　　调强放疗是在三维适形放疗技术的基础上发展起来的。调强放射治疗与三维适形技术相比，其优势体现在：①采用CT或MRT三维重建定位，提高了摆位和照射的精确度；②逆向计划的实施确保了剂量分布参数不仅从正面计算，而且利用了逆向算法来验证和审核，实现了射野强度分布的最优化；③可以配置射野内的各线束的权重，保证了剂量分布形状与靶区的实际三维分布形状相一致[4-5]。IMRT的这些特点，使得我们可以对不同的靶区设计个体化的剂量分布计划，总体上缩短了治疗时间，提高了肿瘤的局部控制率。IMRT技术的临床结果表明，其有效提高了中度和低度肿瘤的敏感性，在正常组织受损程度降低的情况下提高了肿瘤的单次照射剂量和总剂量，从而不仅保证了疗效且缩短了治疗的总时间。?　　在目前已经使用的各种调强放疗系统中，电动多叶准直器的使用较为广泛且技术相对成熟。如国内的大恒医疗设备公司推出的STAR-2000系列精确适形调强放疗系统，该系统具有CT/MRT、CT/PET等多模式三维图像融合功能，采用了内置多叶准直器，可自动进行逆向优化计算给出调强计划。经临床测试，该系统对肿瘤的定位准确，而且可以实现靶区的高剂量照射，显示出较三维适形放疗系统的优势。图像引导下适形调强放疗技术的研究在近年来取得了很大进步，相信不久的将来必将引领“精确定位、精确计划、精确放疗”技术的新发展。?　　2．2呼吸限制和呼吸门控?　　呼