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放射肿瘤医学科技研究

1医学放射物理学新进展

医学放射物理学是以物理学知识研究和解决有关疾病

诊断和治疗的交叉学科。从1895年伦琴发现X射线以来，

放射诊断和放射治疗不断地在临床应用和实践，目前已发展

成现代医学的重要学科。现今的放射诊断(包括核医学诊断)

已具有良好的设备如X线诊断机、CT（计算机断层摄影）、

DSA（数字减影仪）、MRI（核磁共振成像）等影像技术。这

些技术的创新必然改变医学影像的思维。原来的二维模式被

现代的三维(立体)甚至四维(脏器移动、血管搏动)影像所取

代。从解剖学结构转化成功能化影像学(分子生物学水平)，

能够观察到非常细微的形态学改变，其图像质量、清晰程度

和扫描速度均达到了空前的高度。这为医学的提高，为数字

化医院的实现奠定了坚实的基础[1]。除诊断机外，60钴治

疗机、直线加速器、近距离治疗机(后装机)、伽玛刀(γ刀)

和体层放射治疗(tomotherapy)等设备的不断完善，为恶性

肿瘤提供了强有力的治疗手段。两者的结合是发展现代医学

牢固的支柱。近年来从放疗机又派生出很多治疗肿瘤的仪

器。国内能见到的有“超声聚焦刀”“射频治疗仪”“各种

热疗机”“氩氦冷冻治疗刀”等，虽名目繁多，然皆属于物

理学治疗肿瘤的范畴。其治疗效果，各单位僅有少量报道，

难以确切评价。

2影像诊断技术在肿瘤放射治疗中的应用

影像技术在现代肿瘤放射治疗中的作用已越来越显示

其重要性，已成为多学科交叉研究和关注的热点，而且贯穿

于肿瘤放射治疗的全过程。对肿瘤早期诊断、鉴别诊断、临

床分期、治疗方式选择、生物靶区的精确定位、外科手术方

案中的切除范围、疗效监测和评价、治疗后随访、复发再分

期和再次治疗计划的实施等各个阶段提供了精确信息，极大

地促进了肿瘤放射治疗技术的发展。进入21世纪以后各种

新的影像信息源和成像新技术迅速普及，使放射治疗从常规

放疗转换成三维适形放疗(3D-CRT)、调强放疗(IMRT)和图像

引导放疗(IGRT)[2]。近年来不断有新的组合型一体化设备

先后问世例如CT与直线加速器组合、PET与CT组合[3]，PET

与MRI组合等，打破了医学影像与肿瘤临床治疗的传统界限

和模式，经历了一个从一般到特殊，从单纯形态到功能结合，

从宏观诊断向微观和分子水平诊断的发展过程。

3放射治疗物理学新进展

随着计算机的临床应用和医学影像新技术的问世，先后

出现了各种类型的放射治疗仪器，使三高一低(高剂量、高

精度、高疗效和低损伤)这一治疗目标成为可能。最具代表

性的设备有X刀和γ刀[4]、智能跟踪放射手术加速器

（Cyberknifer）[5]、断层放射治疗机（Tomotherapy）、

动态靶向定位治疗机（dynamictargeting，DT）[6]、影像

引导放疗机（imageguidedradiotherapy，IGRT）和诺力刀

等。以往的常规放射治疗虽有效果，但受到肿瘤周围正常组

织耐受量的限制而被迫中断。提高肿廇组织剂量，减少周围

正常组织受量，改善“治疗增益比”就能增加局部控制率和

治疗效果。适形放疗能使肿瘤在照射过程中高剂量区剂量分

布在三维(立体)方向，不但与肿瘤靶区形状一致，且其强度

均等分佈，但当肿瘤紧邻或包裹正常重要组织时就必须对射

野各点的输出剂量率或强度进行调整，使周围正常组织受到

保护，从而引入了调强的机制。1993年临床开始应用调强适

形放疗和逆向治疗计划设计[7]，不仅能使照射与靶区形状

一致，还能通过动态多叶光栏(MCL)对射线束强度进行调整，

使多束不同强度的射线束穿透治疗区形成射线边界锐利(类

似刀切)，射野内各点剂量均匀的照射。调强适形放射治疗

是放射治疗领域内一次重大的历史飞跃，对肿瘤放射治疗的

发展起到了巨大的推动作用。放射治疗物理学经过漫长的发

展阶段基本上已满足临床放射治疗的需要。但有些问题尚需

进一步研究和探索。特别是调强适形放疗中有关照射时间，

剂量分割，各单位自行设定，无常规可循。其次，肿瘤靶区

的精确定位，亚临床灶的判断，照射时病人体位的移动均很

难撑握及控制。希望能找到一个理想的解决办法。

4高LET(线性能量传递)治疗机

尽管加速器所产生的X线和电子线，60钴所产生的