什么是精确放疗你有精确放疗的经历么

精确放疗是指将放疗医学与计算机网络技术、和物理学等相结合所进行的肿瘤治疗方式。

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放疗的目的

放射治疗的目的是最大限度地将放射剂量集中到病变区(靶区)内,杀灭肿瘤细胞,而周围正常组织或器官少受或免受不必要的照射。传统放疗技术(即现在很多医疗单位所进行的两野、四野等常规对穿照射技术)只是实现这一目的的初级阶段,其在根治肿瘤的同时,亦带来了正常组织器官的一过性或永久性伤害,甚至以牺牲一些重要器官为代价,是一种纯粹意义上的治疗。肿瘤放疗的理想境界是只照肿瘤,而不照射肿瘤周围的正常组织。现代放疗技术虽然还没有达到此种境界,但计算机技术的超速发展所带来的现代精确放疗技术朝此理想化目标跨越了一大步。

什么是精确放疗

所谓精确放疗,即三维适型调强放疗,是指将放疗医学与计算机网络技术、和物理学等相结合所进行的肿瘤治疗方式,整个放疗过程由计算机控制完成。其与传统放疗技术不同之处可概括为“四最”,即靶区(病变区)内受照剂量最大,靶区周围正常组织受量最小,靶区内剂量分布最均匀,靶区定位及照射最准确,优点是“高精度、高剂量、高疗效、低损伤”,主要包括三维适形放疗及调强适形放疗。

精确放疗是在常规放疗基础上通过精确的肿瘤定位,精确的计划设计、剂量计算及在治疗机上精确执行的一种全新的肿瘤放疗技术,它融合了三维图象处理技术、高精度的剂量计算算法、尖端的直线加速器系列技术、先进的肿瘤诊断技术、放射生物学前沿研究成果。在精确放疗的全过程中,每一步都强调精度,这相对于常规放疗是质的飞跃。

三维适形放疗是指使高剂量区剂量分布的形状在立体三维方向上与靶区形状相一致的技术,其结果是高剂量分布区与靶区的三维形状的适合度较传统治疗大大提高,且进一步减少了周围正常组织器官的受照射范围。因肿瘤大多呈浸润性生长,其大体形状都不规则,因此采用此项技术治疗,可进一步提高肿瘤照射剂量减少周围正常组织受量,从而提高肿瘤局控率及生存率,同时减少放射合并症和改进患者的生存质量。

然而有些情况下三维适形放疗不能完全达到治疗肿瘤保护正常组织的目的。如需要照射的肿瘤周围存在较多的重要器官或正常组织;肿瘤与正常组织或重要器官相互交错;肿瘤组织包绕重要器官等,这时的靶区形状或是“中空”状,或是“马蹄”装状,或是“蟹足”状,普通三维适形放疗难以形成这些特殊的照射靶区形状,这时的放疗需要采用调强适形放射治疗技术,即运用放射治疗专用计算机系统,根据肿瘤形状进行精确定位,让高剂量曲面紧紧包裹住肿瘤而避开周围的正常组织,通过调整靶区内的射线束强度,使肿瘤组织内的每一处都得到理想剂量的照射,所采用的是许多细束且强度不等的射线,不同于三维适形所用的单一整束射线,它通过计算机逆向计算而后在立体空间上实施不均匀照射,其结果是在肿瘤受到致死照射的同时最大限度地保护了周围正常组织,从而减轻了放疗反应,提高了治疗效果。

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精确放疗和常规放疗的区别

首先是定位方面,因为肿瘤受体位、呼吸等因素的影响,位置很难固定,普通放疗是通过模拟定位机定位,用皮肤墨水在病人皮肤上标记治疗范围。而精确放疗很好地解决了体位固定问题,其利用三维立体定向体架及体模和真空垫,先让病人平躺在三维适形治疗床上,然后用体模将病人予以固定,在螺旋CT上进行定位,这样不但能够对肿瘤进行充分固定,且能进行精确的三维立体定向定位,从而最大限度地保证将所有的射线都集中在肿瘤上面,减少误差,避免射线对正常组织的损伤。

其次在治疗方面,普通放疗是从单一的一个平面来治疗肿瘤的。一个平面治疗时,放射线的剂量不可能一下子达到肿瘤的致死量,使其彻底死亡。因为,肿瘤为正常组织所包绕着,通过单一平面治疗时,如果剂量达到致死量,势必也杀死了包绕着肿瘤的正常组织。因此普通放疗在治疗肿瘤时必须要相对扩大照光范围,病人的照光反应比较明显。而三维适形放疗是一种立体治疗,可根据肿瘤的立体形状来设置3~6个点对肿瘤组织进行全方位的“攻击“。一个点的剂量虽然很小,但是多个点剂量累积起来,很容易达到肿瘤的致死量,因而它可以比较轻松地达到肿瘤治疗的目的,而且对正常组织损伤微小,病人的放疗反应明显降低,治疗的效果较普通放疗明显提高。

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精确放疗技术的新进展

由于计算机技术、放射物理学、放射生物学、分子生物学、影象学和功能影象学的有力支持,以及多边缘学科的有机结合,放射治疗技术已经取得了革命性的进步。据WHO年底统计,45%的肿瘤患者可以治愈,其中%靠手术治愈,18%靠放疗治愈,5%靠化疗治愈。而放疗还有保留器官功能和美容的优势。三维立体定向放射治疗技术必将进一步强化这一优势。

近十几年来,我国三维立体定向放疗技术发展极其迅速,从普通放疗发展到三维立体高精度定向放疗,采用了三维立体定向糸统,附加限束装置,体位固定装置,使靶区边缘剂量梯度峻陡下降,使肿瘤靶区与边缘正常组织之间形成锐利的“刀”切状,其目的是给予靶区内高剂量照射,保护靶区外周围正常组织和重要敏感器官免受损伤。

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三维适形放疗〔3D-CRT〕

肿瘤的生长方式和部位复杂,放射治疗照射野应该包括全部肿瘤组织和淋巴引流区以及一定范围的外周边缘,也称安全边缘。要达到射线体积与靶体积形状一致、同时避免对正常组织的不必要照射的要求,绝大多数照射野的形状是不规则的,在过去的临床放疗实践中,一般采用低溶点铅挡块技术实施不规则照射野的放疗。

实现对躯干部肿瘤三维适形放疗的定位技术要求比较复杂,与头颈部肿瘤放疗技术比较,由于胸腹部生理运动影响影像的三维重建和放疗计划的精确度,另外,躯干部肿瘤体积较大,治疗体积也大;再者躯干部肿瘤的放疗靶体积形状一般不规则。因此,对躯干部肿瘤的三维适形放疗技术的要求比较高。

ICRU50号报告对肿瘤体积、临床靶体积、计划靶体积、治疗处方的规范化作了详细说明。广义上讲,在三维影像重建的基础上、在三维治疗计划指导下实施的射线剂量体积与靶体积形状相一致的放疗都应称为三维适形放疗。但是利用立体定向放射外科〔SRS〕系统实施头部肿瘤的三维适形放疗与躯干部肿瘤三维适形放疗的设备和附属器具有所不同,操作技术方面也有一些差别,许多文献报告中一般将用SRS系统进行头部肿瘤三维适形放疗称为立体定向放疗〔Stereotacticradiotherapy,SRT〕,而称采用体部固定架、MLC或低溶点铅挡块实施的躯干肿瘤的放疗为三维适形放疗〔3D-CRT〕。

实际上SRS、FSRT、SRT、3D-CRT以及立体定向近距离放疗〔Stereotacticbrachtherapy,STB〕都应属于立体定向放疗的范畴。三维适形放疗的实施主要靠如下4个方面的技术支持:

〔1〕多叶光栅系统MLC,它的种类有多种,有手动、半自功和全自动。它的叶片大小和数目也不尽相同。MLC糸统的用途是:代替铅挡块;简化不规则照射野的塑形过程,从而可以增加照射野的数目以改善对正常器官结构的屏蔽;应用多叶光栅的静止照射野和单一机架角度可用于调整线束平整度;叶片可在机架旋转时移动以适应对不规肿瘤形状的动态调整。

〔〕三维放疗计划系统,它的主要特点是在CT影像三维重建基础上的治疗显示。如线束视角显示〔Beameyeview,BEV〕功能可以显示在任意射线入射角度时,照射野形状和肿瘤形状的符合程度以及对邻近关键结构的屏蔽情况,是实现“适形照射”的关键功能。治疗方位的显示〔Room-view,RV〕功能,可以显示在治疗室内任何方位所见的治疗情况,这一功能补偿了线束视角显示BEV的不足,尤其是设定射线等中心深度时能同时显示多个线束,可以对治疗技术作适当的几何调整。剂量-体积直方图显示〔Dose-volumehistogram,DVH〕功能,可以显示治疗计划的合理性,等剂量曲线包括治疗体积状态以及对整个方案作出评价等。

〔3〕计算机控制的放射治疗机,新一代的直线加速器、部分高挡的钴60治疗机和后装治疗机是由计算机控制的。

〔4〕定位固定和验证系统,主要有用于增加重复摆位准确性的体部固定框架、头颈固定架、热可朔面膜、真空垫和限制内脏活动的装置;照射野的证实影像和一些验证设备。尽管三维适形放疗技术的临床应用获得了高剂量射线在靶区内均匀分布,同时最大限度的降低对正常组织的照射;从理论上讲可以大大改善肿瘤的局控率,但是在临床实践中遇到的一个重要问题是:如何确定治疗体积的范围?对治疗体积边缘的认识和确定在很大程度上依赖于影像学技术和操作者对影像读片水平,因此在三维适形放疗中,对治疗体积确定的准确程度与对肿瘤范围的认识密切相关。显然,现代的影像诊断技术对三维适形放疗的实施有着致关重要的作用。

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调强放疗〔IMRT〕

调强放疗〔IMRT〕是三维适形调强放疗的简称,它与常规放疗相比其优势在于:

〔1〕采用了精确的体位固定和立体定位技术;提高了放疗的定位精度、摆位精度和照射精度。

〔〕采用了精确的治疗计划:逆向计算〔InversePlanning〕,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可在一个计划时实现大野照射及小野的追加剂量照射〔SimultaneouslyIntegratedBoosted,SIB〕。IMRT可以满足放疗科医生的“四个最”的愿望:即靶区的照射剂量最大、靶区外周围正常组织受照射剂量最小、靶区的定位和照射最准、靶区的剂量分布最均匀。其临床结果是:明显提高肿瘤的局控率,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

〔〕多叶准直器静态调强〔StepShoot〕

〔3〕多叶准直器动态调强〔SlidingWindow〕

〔4〕断层调强放疗

〔5〕电磁扫描调强放疗等。

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影像学指导的放疗〔IGRT〕

提高靶区剂量放疗是提高肿瘤局控率的关键,由于肿瘤及周围正常组织的空间位置在治疗中以及治疗期间是不断变化的,如果对这些变化及误差不给予充分的重视,可能会造成肿瘤脱靶和/或正常组织损伤增加,使疗效降低。

放疗过程中位置不确定性的影响因素主要归纳为二个方面:

一、照射野位置的系统误差,这是指由于在象定位、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;

二、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、膀胱充盈、小肠蠕动、胸腹水和肿瘤的增大或缩小等引起的位置差异。临床实践和实验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,在适形和调强放疗中更为明显。

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。新型的EPID安装在加速器上,在进行位置验证的同时,还可以进行剂量分布的计算和验证。目前还有CT-医用加速器、呼吸控制系统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〕。

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生物适形放疗〔BCRT〕

在传统的观念中,外照射计划中照射野应完整覆盖解剖学影像CT、MRI所标示的肿瘤靶区,并给予均匀剂量照射。例如放疗前列腺癌,由于传统影像学技术的限制,我们不能充分显示癌组织和正常前列腺组织的差异,而将整个前列腺纳入靶区,这与放疗的理论并不一致。

而且更重要的是:在肿瘤靶体积内,癌细胞的分布是不均匀的,由于血运和细胞异质性的不同,不同的癌细胞核团的放射敏感性存在很大差异,给整个靶体积区以均匀剂量照射,有部分癌细胞可能因剂量不足而存活下来,成为复发和转移的根源;如果整个靶区剂量过高,会导致周围敏感组织发生严重损伤。另外,靶区内和周围正常组织结构的剂量反应和耐受性不同;即使是同一结构,其亚结构的耐受性也可能不同,势必对放疗的预期目标产生影响。

根据生物学靶区〔BTV〕的理论,生物靶区可初步定义为:由一系列肿瘤生物学因素决定的治疗靶区内放射敏感性不同的区域。这些生物学因素包括:

〔1〕乏氧及血供;

〔〕增殖、凋亡及细胞周期调控;

〔3〕癌基因和抑癌基因改变;

〔4〕浸润及转移特性等。

目前,IMRT的发展使放射治疗剂量分布的物理适形达到了相当理想的水平,而生物和功能性影像则开创了一个生物适形的新纪元,有物理适形和生物适形紧密结合的多维适形治疗必将成为新纪世肿瘤放射治疗的发展方向。

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