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三维立体适形放疗在肿瘤治疗中的临床应用 作者：王旬果 张献芬 孙福銮 王建军 【关键词】 恶性肿瘤 【关键词】 恶性肿瘤；放疗；三维适形 肿瘤放疗的理想境界是只照射肿瘤而不照射正常组织，但由于恶性肿瘤呈浸润性和不规则性生长，放射治疗很难达到以上境界。随着计算机技术的迅速发展，改善了肿瘤影像学诊断，创造了肿瘤及其周围正常组织和结构上的虚拟三维结构重建技术，改进了放射物理剂量的计算方法，使放射的形状和强度更适合肿瘤的形状和强度。最先出现的是三维立体适形放疗（Threedimensional conformal radiotherapy，3DCRT），继之，又发展到逆行调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT），IMRT是3DCRT的高级阶段。然而，由于该项技术应用相对较短，还存在许多不确定性，有待进一步研究。本文针对三维适形放疗的热点、难点问题，遵照循证医学的原则加以综述。 1 三维适形放疗的理论基础及发展史 适形放射治疗概念的提出和进行临床研究最早始于1959年，日本Takahashi博士及其同事首次提出并阐明了适形放疗的基本概念以及实施方法。 Proimos博士及其同事独立地提出了同步挡块旋转照射方法，同步挡块法是将特殊设计的铅挡块安装在患者和准直器之间，并且挡块能够随机架或患者的旋转作同步运动，保证挡块投影的形状随时与照射的靶区一致。Green 于1959年首先提出循迹扫描的原理，并在英国伦敦皇家北区医院建立了这种系统的机器和计划设计的方法。所谓循迹法，就是依靠治疗机和治疗床的相互配合的支持，使得靶区每个截面中心总是位于机器的旋转中心上，而射野的形状和大小靠准直器的扩缩以及床的纵向运行得到。因此，循迹扫描法的结果，使得高剂量区的横、纵方向上均与靶区形状一致，显然治疗范围即射野大小，仅由准直器限定，同时也由床的纵向运动范围确定，而机架旋转的速度和床的纵向运动的速度决定剂量的大小。继Green的研究后，英国TEM工厂生产出60Co循迹扫描治疗原型机，于1970年安装在伦敦皇家自由医院，并于1973年治疗了第一例患者。 Umegaki于1971年在Varian C Linac6直线加速器上安装一组多叶准直器，由一个旋转的盘片进行模拟控制。多叶准直器提供了一种实用的适形治疗方法，它是在常规治疗准直器上的一种改进，使得射野形状能随靶区形状改变，形成了三维适形放疗。 2 三维适形治疗的原则 在恶性肿瘤的治疗中，由于肿瘤内有乏氧细胞的存在，必须采用分次治疗的方法，才能得到肿瘤的相对增敏，适形立体放疗也不例外。由于分次照射可使恶性肿瘤的细胞同步化，适形放疗只有分次进行，才能得到肿瘤的自身增敏，提高疗效。按照Brenner和Hall的观点，任何一种放射治疗方法的优化方案；都应该有长的总治疗时间，以减少正常早反应组织，特别是皮肤和粘膜的合并症；又要有短的总治疗时间，一限制肿瘤的再增殖；同时，还要有较多的分割次数，以允许再氧合的细胞同步化的再发生，利于最大限度的保护正常晚反应组织1。 对肿瘤的放疗，理论上是应在最短的时间内给予最高剂量才能得到最好疗效，有资料显示，完全杀灭直径为5 cm的肿瘤病灶，需要8090 Gy甚至更高2，3，但实际上，治疗时间和所给剂量均受到肿瘤周围正常组织耐受量的限制，临床上需要的是在不增加正常组织放射合并症的基础上减少总治疗时间，提高肿瘤剂量。因此，确定治疗方案时应注意：在决定分次剂量时，考虑GTV（Gross Tumor Volume）的大小，几何保护因子的大小4，以及PTV（Planing Target Volume）的范围内有无重要功能器官和组织等，一般分次剂量应在47 Gy左右。在决定分割方式时，需考虑肿瘤周围正常组织的类型，是属于早反应组织还是晚反应组织。如属晚反应组织，则应每周五次，甚至更多，以得到缩短总治疗时间，加速治疗的目的。因为晚反应组织操作是否出现的相关因素是分次剂量的大小及总剂量，与总治疗时间的关系较小。这种情况下延长总治疗时间，（如每周治疗23次），对正常晚反应组织保护作用很小，保护的只能是肿瘤。相反，如果肿瘤周围是早反应组织，为避免早反应组织严重反应的出现，应适当延长立体定向放射治疗的时间。因为治疗速度过快会引起早反应组织的严重反应，势必影响治疗进度，反而影响疗效。 3 三维适形放射治疗质量保证 31 治疗体位和照射野的验证 311 照射野胶片：照射野胶片是最早用于照射野验证的工具，它可以粗略地观察照射野形状或束流方向，观察多叶准直器叶片排列方式是否正确。由于便于操作，价格低廉，在临床上广泛应用，但由于照射野胶片通常只能做回顾性分析，而且照射野胶片的分辨率太差，这些不足都限制了它在适形放疗照射野验证中的作用5，6。 312 电子照射影像仪（electrical portal imaging device，EPID）：近年来，EPID已成为放射治疗中监测照射野、体位重复性的主要工具，有逐渐取代照射野胶片的趋势。随着EPID的临床应用，人们逐渐意识到，利用EPID进行照射野、体位验证关键是改进处理照射野影像中体位变化信息的方法并研究效率更高的分析工具。一般来说，对EPID监测屏上的影像进行自动套准，会显著改善体位误差探测的准确性和效率。使用EPID进行照射野、体位验证既可脱机进行，也可联机进行。通常脱机验证发现的体位误差只有在下次治疗时才能得到纠正，联机验证则可以在治疗前，甚至治疗中随时纠正体位误差。Ten Haken等发明的倾斜滚动治疗床使联机自动纠正体位误差成为可能。 313 兆伏计算机断层扫描（MVCT）系统：MVCT是在高能射线治疗条件下，联机成像来进行照射野及体位验证的工具。MVCT关键在于扫描机，其基本原理为：扫描机内含有的碘化铯晶体，经高能射线照射后，晶体排布发生变化，这种变化数字由CCD摄像机拍摄并转变成影像，经高速录像的界面存储在光盘中并可联机放映，最后经校准重建后即可在三维方向上观察，分析并纠正照射野和体位误差。 314 录像体位验证系统：Johnson等7研究了联机录像体位验证系统。该系统的硬件包括闭路电视镜头，监测器和录像机，可用于录像影像的获取和归档，并实时放映经减影技术处理后的录像系统，以多视角显示体位误差。 315 三维实时体位移动分析系统：Baroni等8首先对该系统做了详细阐述。该系统由电视摄像机、体位移动分析器和处理单位组成，是根据光电学和近距离摄影测绘技术探测固定在皮肤上的标记物，通过将标记物的实时三维位置与模拟过程中或第一次照射时获得的参考位置比较，进行患者体位的监测。 32 剂量验证 有点剂量仪、平面剂量仪及胶片剂量仪验证。 4 三维适形放疗的临床应用现状 在常规放射治疗的过程中，残存的肿瘤细胞会出现加速再增殖，这是导致局部未控的主要原因9，适形放射治疗应用的理论基础在于增加肿瘤剂量以提高局部控制率和无瘤生存率，进而可降低远处转移率；通过减少正常组织受照射量，可改善无并发症的生存率。以下情况应用适形放射治疗可能有益。用常规放射剂量，但局部控制率差的肿瘤；增加肿瘤剂量但不显著增加正常组织的损伤；肿瘤位于复杂解剖部位；极不规则的肿瘤；肿瘤的邻近有放射敏感的正常组织结构；小体积但需要高剂量照射的肿瘤。对放射治疗极度敏感和极度抵抗的肿瘤不适用于适形放射治疗。适形治疗常用于以下肿瘤，对肺癌的治疗，Mary等10用适形放疗治疗肺癌101例，肿瘤剂量74 Gy，全组平均生存期为203个月，1、2和3年生存率分别为58%、45%和23%。然而，常规放射治疗效果不理想，5年生存率只有5%10%，且反应重9。Huzaka等11报道88例，放射剂量676 Gy，随访1278个月，全组病例中位生存期和2年生存率分别为15个月和37%，优于超分割放射治疗696 Gy和综合治疗的疗效。对脑肿瘤，Keilchi等12用高剂量适形放射治疗恶性胶质细胞瘤，患者基本能耐受，并发症较少，但高剂量适形放射治疗并不能改善其生存率。对肝脏和胰腺肿瘤：23例肝脏和胰腺肿瘤适形放射治疗，21例同时用5FU，放射剂量5055 Gy，35个野照射，随访1422个月，10例生存良好，无明显后遗症。Lawrence等认为如果大部分正常肝脏不受高剂量照射，对局部肿瘤照射60 Gy是安全的。 5 三维适形放疗新进展 51 影象学指导的放疗（imaging guided radiotherapy，IGRT）和适应性照射（adaptive radiotherapy，ART） 目前在多数加速器上可安上电子照射系统（EPID）设备，先进的EPID设备还可进行剂量分布计算和验证。最新型的CT加速器也已投入临床应用。呼吸控制系统也已有市场化产品，如将治疗及与影像设备结合在一起，每天治疗时采集有关的影像学信息，确定治疗靶区。做到每日一靶，可称为IGRT。在治疗的前若干次治疗中，每次行一次影像学检查，并通过放射计划系统研究其计划靶区，然后综合分析这若干次的结果，确定最终的修正后计划靶区，可称为ART。 52 多维适形放疗（multidimensional conformal radiotherapy,MDCRT） 目前的3DCRT和IMRT已经做到了放射物理高剂量的立体分布和肿瘤的立体形态相适应，然而这仅仅考虑到了物理剂量一个方面。近年来医学影像学已有了飞速发展，并介入了生物学、生理学，主要仪器有磁共振（MRI）、影像波谱分析（magnetic resonance spectroscope image，MRSI）、正电子发射断层扫描（Position emission tomography,PET）、核素示踪技术、基因显像等。Erdi等13将FDGPET图像与CT图像融合，制定非小细胞肺癌（NSCLC）的3DCRT计划，报道的11例患者中，7例PTV增大（5%46%，平均19%），主要是因为PET发现了更多的淋巴结，4例PTV减少，其中2例是因为PET排除了肺不张。Pirzkall13比较了34例级胶质瘤质子MRS与MRI（T1相及T2）勾画放疗靶区的差异，并与术中活检结果进行比较，结果显示，根据T2相MRI勾画的靶区要大于MRS，但MES能更好地区分肿瘤坏死，能明显的改变增量区的大小，将MRS用于制定放疗计划有助于提高局部控制率并减少并发症。总之，上述新的诊断技术已经有能力鉴别出在一个肿瘤内，哪一部分是高恶性程度，哪一部分是抗放射的，因而可以对一个肿瘤内不同放射敏感性的肿瘤细胞亚群给予不同的剂量，换言之，对高恶性的抗放射性肿瘤细胞亚群给予更高的放射剂量。从生物学方面达到适形，在物理剂量的三维适形基础上生物适形，所以称为多维适形放疗。 总之，适形放疗作为放疗的一种高新技术，有许多优势必然成为21世纪放射治疗的主流，同时由于应用时间短，存在许多不确定性的误区，而新兴起的循证医学能较好的指导我们合理的应用这项新技术。在循证医学的指导下必将使三维适形放疗不断改进，使之更加完善，使肿瘤放疗展现出勃勃生机。 参 考 文 献 1Brenner DJ,Hall EJ,Stereotactic radiotherapy of intracranial tumors:an ideal candidate for accelerated treantment. 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