放射肿瘤学研究新进展.doc
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参见附件(57kb)。
放射肿瘤学研究新进展
山东省肿瘤防治研究院 于金明
随着计算机技术、放射物理学、放射生物学、分子生物学、影像学和功能性影像的快速发展，以及多边缘学科之间的有机结合，近年来放射治疗的地位已大大提高，当前已成为肿瘤的主要治疗手段之一。根据WHO 1998年底统计，45%的肿瘤患者可以治愈，其中22%依靠手术治愈，5%依靠化疗治愈，而18%依靠放疗治愈，然而放疗较手术的最大优点可保留器官的功能和美容。本文就调强放疗、影像学指导的放疗、生物学靶区及生物调强放疗和放射增敏等放疗新技术进展做一论述。
调强放疗(Intensity Modulated RT, IMRT)
调强放疗(IMRT)是三维适形调强放疗的简称，属于精确放疗的范畴。IMRT与常规放疗相比的优势在于：(1)它采用了精确的体位固定和立体定位技术：如头、体膜和负压袋固定，用CT和/或MRI定位加三维重建，其结果大大提高了放疗的定位精度、摆位精度和照射精度(2)采用了精确治疗计划：逆向计算(Inverse Planning)，即医生首先确定最大优化的计划结果，包括靶区的照射剂量和靶区周围敏感组织的耐受剂量，然后由计算机给出实现该结果的方法和参数，从而实现了治疗计划的自动最佳优化(3)采用了精确照射：能够优化配置射野内各线束的权重，使高剂量区的分布在三维方向上与靶区的实际形状相一致，从而可以较大幅度地增加肿瘤剂量和/或减少敏感组织的受量(4)可在一个计划中同时实现大野照射及小野的追加剂量照射(Simultaneously Integrated Boosting,SIB)，使不同靶区可获得相应所需的剂量，同时缩短了总的治疗时间。IMRT可完全满足放疗的"四最"的要求：即靶区的受照剂量最大、靶区周围正常组织受照剂量最小、靶区的定位和照射最准以及靶区内的剂量分布最均匀。其临床结果可明显增加肿瘤的局部控制率，并减少正常组织的放射损伤。
IMRT的主要实现方式包括(1)二维物理补偿器调强(2)多叶准直器静态调强(Step & Shoot(3)多叶准直器动态调强Sliding Window)(4)断层调强放疗(5)电磁扫描调强等。目前临床应用最普遍的是电动多叶光栅调强技术。利用IMRT技术治疗头颈、颅脑、胸、腹、盆腔和乳腺等部位的肿瘤的研究均已得出肯定性结论。Zelefsky等采用IMRT和3D-CRT分别治疗前列腺癌患者，在处方剂量相同(81Gy)的情况下，靶区剂量的分布IMRT明显优于3D-CRT，直肠的早期和晚期放射损伤发生率IMRT组也明显低于3D-CRT组。利用IMRT将前列腺癌处方剂量提高到86.4Gy，周围正常组织的剂量未增加。利用IMRT治疗头颈部肿瘤，不但可更好的保护腮腺、脑干等重要器官，而且若采用SIB技术，可进一步提高效率，Butler等应用该技术治疗头颈部肿瘤的结果也令人鼓舞。利用IMRT技术进行乳腺癌保乳术后放射治疗，可改善靶区剂量分布，对肺和心脏的保护更好，Smitt等利用SIB技术治疗乳腺癌，与传统方法相比，患者心脏和肺的受照体积减少，缩短了总治疗时间，提高了肿瘤的控制率。我院采用IMRT技术治疗鼻咽癌、乳腺癌、食道癌和肺癌等100多例病人，其初步结论已得到肯定。无容置疑，IMRT必将成为今后放射治疗的主流方式。
影像学指导的放疗(Imaging Guided RT, IGRT)
提高肿瘤放疗控制率的关键是剂量的提高，由于肿瘤及周围正常组织的空间位置在治疗中以及治疗间是不断变化的，如果对这些变化及误差不给予充分的重视，必将造成肿瘤脱靶和/或正常组织损伤增加，从而降低疗效。放疗过程中位置不确定性的影响因素主要归纳为两个方面：其一是照射野位置的系统误差，指由于在影像定位、计划和治疗阶段的资料传送错误以及设计、标记或治疗辅助物如补偿物、挡块等的位置误差；其二是照射野位置的随机误差：指由于技术员在进行每一次治疗时的摆位状态和分次治疗时病人解剖位置的变化，如呼吸运动、膀胱和直肠的充盈程度、肿瘤的增大或缩小以及胸腹水等引起的位置差异。大量研究均证实上述误差将对肿瘤靶区及周围正常组织的剂量分布产生明显的影响，在适形和调强治疗中更为明显。照射野的质量保证有赖于射野验证片或图像验证，这是放疗极其重要的质量控制(QA/QC)项目。近年来，电子射野影像系统(EPID)、CT等设备已可对靶区的不确定性进行更精确的研究，包括位置和剂量的验证，并通过离线和在线两种方式进行校正(表1)。
表1 提高治疗位置精度的主要方法
参数固定离线(off-line)在线(On-line)摆位误差 分次治疗间标准操作、纹身及激光标记、束带每周射野片、人群或个体的统计学校正EPID(MV级影像)、实时影像(KV级)、电视监控 分次治疗中真空袋、热塑膜、立体定向头架/体架EPID(MV影像)、实时kV级影像、电视监控、光学反馈 器官运动 分次治疗间呼吸控制、体位控制、时间控制、膀胱/直肠充盈程度控制基于重复CT扫描的离线校正实时CT扫描、B超、其它影像学检测(MR、PET/SPECT) 分次治疗中呼吸控制、加压板呼吸门控、心脏门控
目前，在多数加速器上均可安装EPID，新型的EPID在进行位置验证的同时，还可进行剂量分布的计算和验证。目前CT-加速器也将投入临床应用。呼吸控制系统也已有市场化产品。如将治疗机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，达到每日一靶，即称为影像学指导的放疗(IGRT)。
适应性照射 (Adaptive RT，ART) 是指在前若干次治疗中每次都行影像学检查并验证照野精度，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，确定最终的修正后的计划靶区，又称为可信任靶区(Confidence-limited PTV )，这一技术称为适应性照射(Adaptive RT)。ART还有另外一种形式，即通过与治疗机形成反馈回路的运动探测器检测器官运动情况，当靶区运动超出照射区域时，反馈信号将使照射自动停止以进行靶区校正。
作为体内运动幅度最大的器官，肺的运动影响到肺、纵隔、胸膜、肝和上腹部肿瘤的放疗。呼吸运动的控制主要有以下两种方式：其一是限制病人(Gating Patients)，即利用呼吸控制技术，如Active Breath Control, ABC与现代加速器配备，使患者自计划到治疗实施中呼吸运动达到一致性；其二是限制机器(Gating Machine)，即设置一个呼吸探测器监测呼吸，当呼吸动度超出限定范围时，照射自动停止。Shimizu等报道通过呼吸门控的方法，可以使肿瘤在各个方向上的运动减少到5.3mm以下。Hanley等应用深吸气末呼吸控制方法使肿瘤在各个方向上的运动从10-20mm减少到2-5mm。Ven de等在胸部放疗中利用EPID实时矫正摆位误差，尽管延长了治疗时间，但减少了治疗误差。Yan 等在前瞻性研究中证实适应性照射可有效地应用于常规放疗中，大大提高了治疗的精度。
生物适形放射治疗(Biologically Conformal RT)
一般来说 ......
放射肿瘤学研究新进展
山东省肿瘤防治研究院 于金明
随着计算机技术、放射物理学、放射生物学、分子生物学、影像学和功能性影像的快速发展，以及多边缘学科之间的有机结合，近年来放射治疗的地位已大大提高，当前已成为肿瘤的主要治疗手段之一。根据WHO 1998年底统计，45%的肿瘤患者可以治愈，其中22%依靠手术治愈，5%依靠化疗治愈，而18%依靠放疗治愈，然而放疗较手术的最大优点可保留器官的功能和美容。本文就调强放疗、影像学指导的放疗、生物学靶区及生物调强放疗和放射增敏等放疗新技术进展做一论述。
调强放疗(Intensity Modulated RT, IMRT)
调强放疗(IMRT)是三维适形调强放疗的简称，属于精确放疗的范畴。IMRT与常规放疗相比的优势在于：(1)它采用了精确的体位固定和立体定位技术：如头、体膜和负压袋固定，用CT和/或MRI定位加三维重建，其结果大大提高了放疗的定位精度、摆位精度和照射精度(2)采用了精确治疗计划：逆向计算(Inverse Planning)，即医生首先确定最大优化的计划结果，包括靶区的照射剂量和靶区周围敏感组织的耐受剂量，然后由计算机给出实现该结果的方法和参数，从而实现了治疗计划的自动最佳优化(3)采用了精确照射：能够优化配置射野内各线束的权重，使高剂量区的分布在三维方向上与靶区的实际形状相一致，从而可以较大幅度地增加肿瘤剂量和/或减少敏感组织的受量(4)可在一个计划中同时实现大野照射及小野的追加剂量照射(Simultaneously Integrated Boosting,SIB)，使不同靶区可获得相应所需的剂量，同时缩短了总的治疗时间。IMRT可完全满足放疗的"四最"的要求：即靶区的受照剂量最大、靶区周围正常组织受照剂量最小、靶区的定位和照射最准以及靶区内的剂量分布最均匀。其临床结果可明显增加肿瘤的局部控制率，并减少正常组织的放射损伤。
IMRT的主要实现方式包括(1)二维物理补偿器调强(2)多叶准直器静态调强(Step & Shoot(3)多叶准直器动态调强Sliding Window)(4)断层调强放疗(5)电磁扫描调强等。目前临床应用最普遍的是电动多叶光栅调强技术。利用IMRT技术治疗头颈、颅脑、胸、腹、盆腔和乳腺等部位的肿瘤的研究均已得出肯定性结论。Zelefsky等采用IMRT和3D-CRT分别治疗前列腺癌患者，在处方剂量相同(81Gy)的情况下，靶区剂量的分布IMRT明显优于3D-CRT，直肠的早期和晚期放射损伤发生率IMRT组也明显低于3D-CRT组。利用IMRT将前列腺癌处方剂量提高到86.4Gy，周围正常组织的剂量未增加。利用IMRT治疗头颈部肿瘤，不但可更好的保护腮腺、脑干等重要器官，而且若采用SIB技术，可进一步提高效率，Butler等应用该技术治疗头颈部肿瘤的结果也令人鼓舞。利用IMRT技术进行乳腺癌保乳术后放射治疗，可改善靶区剂量分布，对肺和心脏的保护更好，Smitt等利用SIB技术治疗乳腺癌，与传统方法相比，患者心脏和肺的受照体积减少，缩短了总治疗时间，提高了肿瘤的控制率。我院采用IMRT技术治疗鼻咽癌、乳腺癌、食道癌和肺癌等100多例病人，其初步结论已得到肯定。无容置疑，IMRT必将成为今后放射治疗的主流方式。
影像学指导的放疗(Imaging Guided RT, IGRT)
提高肿瘤放疗控制率的关键是剂量的提高，由于肿瘤及周围正常组织的空间位置在治疗中以及治疗间是不断变化的，如果对这些变化及误差不给予充分的重视，必将造成肿瘤脱靶和/或正常组织损伤增加，从而降低疗效。放疗过程中位置不确定性的影响因素主要归纳为两个方面：其一是照射野位置的系统误差，指由于在影像定位、计划和治疗阶段的资料传送错误以及设计、标记或治疗辅助物如补偿物、挡块等的位置误差；其二是照射野位置的随机误差：指由于技术员在进行每一次治疗时的摆位状态和分次治疗时病人解剖位置的变化，如呼吸运动、膀胱和直肠的充盈程度、肿瘤的增大或缩小以及胸腹水等引起的位置差异。大量研究均证实上述误差将对肿瘤靶区及周围正常组织的剂量分布产生明显的影响，在适形和调强治疗中更为明显。照射野的质量保证有赖于射野验证片或图像验证，这是放疗极其重要的质量控制(QA/QC)项目。近年来，电子射野影像系统(EPID)、CT等设备已可对靶区的不确定性进行更精确的研究，包括位置和剂量的验证，并通过离线和在线两种方式进行校正(表1)。
表1 提高治疗位置精度的主要方法
参数固定离线(off-line)在线(On-line)摆位误差 分次治疗间标准操作、纹身及激光标记、束带每周射野片、人群或个体的统计学校正EPID(MV级影像)、实时影像(KV级)、电视监控 分次治疗中真空袋、热塑膜、立体定向头架/体架EPID(MV影像)、实时kV级影像、电视监控、光学反馈 器官运动 分次治疗间呼吸控制、体位控制、时间控制、膀胱/直肠充盈程度控制基于重复CT扫描的离线校正实时CT扫描、B超、其它影像学检测(MR、PET/SPECT) 分次治疗中呼吸控制、加压板呼吸门控、心脏门控
目前，在多数加速器上均可安装EPID，新型的EPID在进行位置验证的同时，还可进行剂量分布的计算和验证。目前CT-加速器也将投入临床应用。呼吸控制系统也已有市场化产品。如将治疗机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，达到每日一靶，即称为影像学指导的放疗(IGRT)。
适应性照射 (Adaptive RT，ART) 是指在前若干次治疗中每次都行影像学检查并验证照野精度，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，确定最终的修正后的计划靶区，又称为可信任靶区(Confidence-limited PTV )，这一技术称为适应性照射(Adaptive RT)。ART还有另外一种形式，即通过与治疗机形成反馈回路的运动探测器检测器官运动情况，当靶区运动超出照射区域时，反馈信号将使照射自动停止以进行靶区校正。
作为体内运动幅度最大的器官，肺的运动影响到肺、纵隔、胸膜、肝和上腹部肿瘤的放疗。呼吸运动的控制主要有以下两种方式：其一是限制病人(Gating Patients)，即利用呼吸控制技术，如Active Breath Control, ABC与现代加速器配备，使患者自计划到治疗实施中呼吸运动达到一致性；其二是限制机器(Gating Machine)，即设置一个呼吸探测器监测呼吸，当呼吸动度超出限定范围时，照射自动停止。Shimizu等报道通过呼吸门控的方法，可以使肿瘤在各个方向上的运动减少到5.3mm以下。Hanley等应用深吸气末呼吸控制方法使肿瘤在各个方向上的运动从10-20mm减少到2-5mm。Ven de等在胸部放疗中利用EPID实时矫正摆位误差，尽管延长了治疗时间，但减少了治疗误差。Yan 等在前瞻性研究中证实适应性照射可有效地应用于常规放疗中，大大提高了治疗的精度。
生物适形放射治疗(Biologically Conformal RT)
一般来说 ......
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