放射治疗技术简介

放射治疗技术简介

放射治疗至今走过一百多年的历程。放射治疗从表体皮肤癌治疗，发展到高能射线的体内脏器治疗，从常规射野的放射治疗，发展到今天的精确放疗。

上世纪中后期，放疗工作者，遵照提高治疗增益的大原则，对小体积肿瘤，提出了立体定向放射治疗的概念，对体大凸形肿瘤，提出了适形放射治疗的照射方法，对大而复杂的凹形肿瘤，提出调强适形的治疗方法。

20年来，由于医学影像技术的发展，放疗技术不断创新，新方法、新技术大量涌现。在人类和肿瘤的斗争中，放疗作出了较大贡献，经治疗对存活五年以上的肿瘤患者，至少作出了40%的贡献。

1立体定向放射治疗（stereotactic radiotherapy）

1951年瑞典精神外科专家leksell,对体积较小的脑肿瘤，提出了立体定向放射治疗的概念。即用多个小野三维集束单次大剂量聚焦照射肿瘤，使肿瘤死亡，而周围正常组织受到很小的剂量照射。射线对病变起到类似手术刀的作用。为此，放疗工作者研发了如今的各种立体定向放疗设备，即r刀，x刀等。

1．1r-刀（Gammaknife）r刀就是利用r射线制做的一种立体定向放射治疗设备。1968年瑞典leksell等人用179个co60放射源排成半球形，聚焦中心，对病变照射，实现了世界首台立体定向放疗装置。后经改进提高，生产出201个co60放射源的放疗装置，把201个源规则地放到半球面上，使其于半球中心形成聚焦区，实现了立体集束聚焦照射的设想。该装置俗称静态r刀。

1996年我国奥沃公司在静态r刀的基础上，利用30个co60放射源螺旋放置在球面上，使之以球心为中心作锥面旋转，使放射源进行弧形旋转聚焦。该装置俗称旋转r刀。和静态r刀相比，减少了放射源，简化了结构，且提高了焦皮比，治疗操作方便，治疗性能大大提高。

进一步利用定向装置、CT、磁共振等先进影像设备及三维重建技术，确定病变和各重要器官的准确位置和范围，进行三维空间立体定向，然后利用计划系统确定射束方向，肿瘤及重要器官的计量分步，最后进行手术式照射治疗。实现了大剂量一次性的立体定向放射技术。大量的治疗过程表明，对小于3cm的肿瘤，可实现很好的放射效果。但该系统只能对头颅小肿瘤治疗。

为使r刀能在全身进行放疗，我国广大放疗科技工作者进一步努力，开发研制了体部r刀。先后经过几代的改进，2005年研制成功了陀螺旋转r刀，该系统使用154个co60放射源，以球心为中心，作陀螺旋转，使线束三次高度聚焦球心，形成剂量陀峰，提高了焦皮比，扩大了治疗空间，实现了全身的立体定向放疗，治疗肿瘤直径可达10cm。

现在把立体定向放疗技术进一步推广，结合适形技术，对肿瘤可实现多次小剂量的照射，实现了立体定向放射治疗，对中等的肿瘤取得很好的效果。

1.2x-刀（x knife）与Elekta生产r刀装置差不多的时间，美国Radionics 公司在1980年用医用直线加速器的6～15mv的x线，非共面多弧度等中心旋轉，实现多个小野三维集束照射病变，起到r刀一样的作用，故称x线刀。此种以常规医用直线加速器的x线作非共面弧度照射，必须改变床的角度。操作繁杂，精度较低，工作人员认可度低。

1.3射波刀射波刀实际上是x刀的一种高级装置。2001年由美国Accuyay公司研制成功。它有机器人照射系统、定位系统、红外线同步追踪摄像机、治疗计划系统、治疗控制系统等组成。机器人照射系统由电脑控制高精度的机械臂，控制150kg的直线加速器，在治疗床上方，离人体外半球形一定距离的100个结点，1200个方向，作同心形成非等心形地移动照射。并能立体定位摄影，影像导引放疗，可对人体各部位进行精度优于1mm的精确放疗，其放疗的肿瘤直径可达15cm。

2三维适形放射治疗（3dimensional conformal radiotherapy）

对体积较大的肿瘤，1959年日本的Takahash首先提出并阐明三维适形放射治疗的基本概念。其原理就是在照射方向上，射野的形状与病变（靶区）的形状要始终保持一致，从而保护了正常组织和危及器官，提高了治疗增益。实施的方法是利用立体定向的方法进行立体定向，通过计划系统计算得出所选各个射野的形状、大小及射束剂量。然后用适形铅档块或多叶准直器形成射野，在加速器上，由计算机控制实施精确照射。

现在瓦里安的加速器，等中心精度可达0.5mm，配有120对的高精度多叶准直器，可实现高精度适形放疗。对头颈部及体部体积较大的凸形肿瘤治疗，取得了较好的治疗效果。

3调强适形放射治疗（Intensity modulated radiotherapy）

调强放射治疗是在三维适形放射治疗基础上发展起来的一种较为先进的三维立体照射技术。其原理是对复杂凹形肿瘤照射时，对母野进行子野分割，使其适其形，对各子野射束强度调制，使母野剂量得到均匀分布，从而使凹形复杂射野得到形体适形、剂量均布的照射。实施的方法是利用立体定向技术进行立体定向，三维重建，在计划系统中进行逆向计算求得各个子野形状尺寸及剂量大小，用调野装置在加速器上实施，从而得到较为精确的放射治疗。

经过多年的发展，现调强方法建立多种，其中有物理补偿；多叶准直器；断层治疗，电磁扫描等方法。其调强原理除物理补偿法是调射束剂量率外，其余调强方法都是调射束的照射时间。多叶准直器调强方法是当前最为流行的方法，该技术按叶片运动和照射之间相互时序关系分为：静态调强、动态调强以及旋转动态调强三种方式。静态调强在国内较为常用，在放射治疗中发挥较大作用。

近期美国推出螺旋断层调强放射治疗机（TomoTherapy）。该机采用小型低能加速管，直接安在类似CT机的滑环上，加速管的射束被准直成0.6cm厚的扇形束，用气动的开关式MLC对射束进行调制，进行螺旋式调强治疗。此方法有很好的剂量分布，可治疗较大的靶区，但治疗时间较长。

4 影像引导放射治疗（Image guided radiotherapy）

放射治疗过程，由于患者各种生理运动，如呼吸运动，膀胱充盈，小肠蠕动等，都会引起肿瘤及重要器官的移动，使其偏离调强适形野之外，造成肿瘤的欠剂量或重要器官的过剂量照射。要实现实时照射，首先对肿瘤进行CT时序扫描，获得一段时间内不同时刻的CT图像序列，重建出肿瘤或重要器官的3D图像随时间变化的序列图；即四维CT图像。

治疗照射时，利用加速器上的MV-X或KV-X级的conbeam CT（cbct）获得的肿瘤或重要器官的3D图像和4DCT序列的3D图像比较后的结果进行校正照射，使肿瘤得到实时的准确照射。

前不久瓦里安公司和医科达公司都生产出具有横向摄影的KV-X线，机载影像CT机。机载影像设备为一个X射线球管和相应的平板影像成像器。可以进行X线平片，透视图像和锥形束CT（CBCT）可对软组织进行成像，对放疗的定位和治疗中的图像追踪起到十分有效的作用，真正实现了精确放疗的目的。

5 生物适形放射治疗（Biological conformal radiotherapy）

调强适形放疗技术和影像引导技术的发展使放疗精度大大提高。但这只是物理参数的高度适形。实际上当今的医学影像技术还不能准确分辨病变区域的亚临床病灶，如放射抵抗病灶；增殖快病灶；放疗敏感病灶等。这给医生对肿瘤区的准确勾画带来困难。肿瘤区域的不准，使精确放疗失去了意义。所以当今对肿瘤生物性质的研究和功能成像成为研究热点。一旦通过核素成像；磁共振成像；光学成像和超声成像方法实现生物分子功能影像，肿瘤影像中不仅有三维空间物理信息，又增加了生物功能信息。使用生物功能影像控制适形照射，对不同生物性质的肿瘤给不同的剂量，使肿瘤得到生物适形的最佳照射，使肿瘤放疗效果得到一个较大的提升。编辑/许言