王小鵬 段云龍

【摘 要】束流調(diào)強(qiáng)適形技術(shù)是腫瘤放療中照射野區(qū)域內(nèi)對(duì)射束強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)。調(diào)強(qiáng)適形技術(shù)歷經(jīng)最初的金屬補(bǔ)償器開(kāi)始對(duì)射線強(qiáng)度調(diào)節(jié)發(fā)展到利用獨(dú)立準(zhǔn)直器、多葉準(zhǔn)直器（MLC），再到臨床廣泛應(yīng)用的固定野滑窗、容積旋轉(zhuǎn)（VMAT）、螺旋斷層、圖像引導(dǎo)（IGRT）、二維層掃描（2DLS）、三維點(diǎn)掃描（3DSS）等控制技術(shù)，伴隨著信息化機(jī)械控制技術(shù)的發(fā)展而持續(xù)提升。束流調(diào)強(qiáng)適形技術(shù)為放療臨床應(yīng)用在精確確定腫瘤靶區(qū)、提高腫瘤靶區(qū)劑量、保護(hù)周圍正常組織和危及器官、減少副反應(yīng)的發(fā)生、提高治療增益等方面提供了堅(jiān)實(shí)保障。

【關(guān)鍵詞】腫瘤;放療;束流調(diào)強(qiáng);適形技術(shù)

【中圖分類號(hào)】R815.2【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-3783（2019）09-03--01

隨著21世紀(jì)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的日益強(qiáng)化，放療實(shí)現(xiàn)了精確定位、精確計(jì)劃到精確治療，束流調(diào)強(qiáng)適形放療（IMRT）以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，精確的靶區(qū)定位跟蹤、劑量適形、自適應(yīng)照射等特點(diǎn)，引領(lǐng)著精確治療新時(shí)代。本文在綜述束流調(diào)強(qiáng)適形技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，對(duì)高能碳離子束層掃描和點(diǎn)掃描調(diào)強(qiáng)技術(shù)加以展望。

1 材料與方法

1.1 金屬補(bǔ)償器調(diào)強(qiáng)

金屬補(bǔ)償器通過(guò)在均勻的照射野方向上放置厚度不等的金屬補(bǔ)償塊，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器的調(diào)強(qiáng)功效。金屬補(bǔ)償形成調(diào)強(qiáng)照射野，射線強(qiáng)度分布明顯，易于計(jì)算。缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)工作繁瑣耗時(shí)，每次實(shí)施治療都需要搬動(dòng)沉重的補(bǔ)償塊，制作和存儲(chǔ)上的不便，需要更先進(jìn)的電子操作而非人工操作來(lái)彌補(bǔ)。

1.2 獨(dú)立準(zhǔn)直器調(diào)強(qiáng)

通過(guò)鉛門(mén)準(zhǔn)直器的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)強(qiáng)技術(shù)分為：靜態(tài)模式調(diào)強(qiáng)和動(dòng)態(tài)模式調(diào)強(qiáng)，基于兩個(gè)鉛門(mén)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行通量調(diào)制。準(zhǔn)直器動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)，是在加速器出束過(guò)程中，一對(duì)鉛門(mén)靜止，另一對(duì)鉛門(mén)來(lái)回運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)射束的調(diào)強(qiáng)。在鉛門(mén)的運(yùn)動(dòng)速率夠快時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)有梯度的強(qiáng)度調(diào)整，但在20世紀(jì)中葉，直線加速器的準(zhǔn)直器還未能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，再加上通過(guò)準(zhǔn)直器的運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)漏射線和散射線的影響進(jìn)行循環(huán)的修正，以保證出束與計(jì)劃設(shè)計(jì)要求一致，這也大大的增加了臨床應(yīng)用的難度。靜態(tài)調(diào)強(qiáng)的原理是鉛門(mén)靜止時(shí)出射線束，在每個(gè)停留的位置及出束時(shí)間根據(jù)劑量需要來(lái)設(shè)定。但使用準(zhǔn)直器調(diào)強(qiáng)的效率只有MLC調(diào)強(qiáng)的四分之一。

1.3 多葉準(zhǔn)直器（MLC）調(diào)強(qiáng)

多葉準(zhǔn)直器的出現(xiàn)主要是替代了傳統(tǒng)的笨重的射野外擋塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制MLC的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，利用MLC運(yùn)動(dòng)生成動(dòng)態(tài)的楔形野，為調(diào)強(qiáng)技術(shù)（IMRT）發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。靜態(tài)多葉調(diào)強(qiáng)用MLC形成不同的子野，進(jìn)行分步照射（Stop and Shot）。靜態(tài)調(diào)強(qiáng)的特點(diǎn)在于，MLC的運(yùn)動(dòng)和出束不同時(shí)進(jìn)行。動(dòng)態(tài)MLC調(diào)強(qiáng)是實(shí)現(xiàn)是依據(jù)不同動(dòng)態(tài)照射野的疊加形成，區(qū)別于靜態(tài)調(diào)強(qiáng)的是，葉片在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，射線同時(shí)處于出束的狀態(tài)。

容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)治療（VMAT）是一種新型的旋轉(zhuǎn)IMRT，它的生成就是解決了一般調(diào)強(qiáng)中的治療效率問(wèn)題，通過(guò)改變機(jī)器參數(shù)，如機(jī)架角度特別是機(jī)架的旋轉(zhuǎn)速度，調(diào)整劑量率等來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化劑量強(qiáng)度的目的。

1.4 螺旋斷層調(diào)強(qiáng)

螺旋斷層調(diào)強(qiáng)（Tomotherapy），是依據(jù)計(jì)算機(jī)斷層技術(shù)而來(lái)，斷層調(diào)強(qiáng)放療的MLC形成扇形束，通過(guò)圍繞患者進(jìn)床出床方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)照射。Tomotherapy公司HI-ART斷層放療系統(tǒng)是斷層調(diào)強(qiáng)放療的典型代表之作。照射過(guò)程類似于螺旋CT掃描患者，機(jī)架頭旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，病床也在同步前進(jìn)。

在鼻咽癌的治療中，放療作為首選的治療手段，斷層調(diào)強(qiáng)放療能體現(xiàn)更好的劑量分布和均勻性及梯度變化。崔迪等[1]通過(guò)研究比較鼻咽癌螺旋斷層放療與常規(guī)直線加速器靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃，統(tǒng)一確認(rèn)靶區(qū)，分別用不同的調(diào)強(qiáng)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)斷層放療可獲得更好的劑量均勻性及更陡峭的劑量梯度，并可減少正常器官受量。

1.5 圖像引導(dǎo)放療

隨著調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)和影像技術(shù)的融合，推動(dòng)了利用影像技術(shù)為基礎(chǔ)的IMRT的發(fā)展。CT成像、磁共振成像（MRI）以及正電子發(fā)射斷層顯影都能作為影像引導(dǎo)，即圖像引導(dǎo)放療技術(shù)（IGRT）。IGRT技術(shù)能很好的避免因?yàn)槲灰普`差以及患者呼吸和器官運(yùn)動(dòng)引起的靶區(qū)偏移，能夠通過(guò)相應(yīng)技術(shù)形成靶區(qū)的跟隨照射，其中4D-CT和自適應(yīng)照射（ART）是典型代表。

1.6 層掃描和點(diǎn)掃描調(diào)強(qiáng)

層掃描和點(diǎn)掃描調(diào)強(qiáng)技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展和成熟得益于電磁偏轉(zhuǎn)掃描技術(shù)的研發(fā)。在所有的掃描技術(shù)中，電磁偏轉(zhuǎn)掃描技術(shù)是實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)適形放療的最好方法。它與獨(dú)立準(zhǔn)直器、MLC動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)相比，不僅具有X射線光子的利用率高、治療時(shí)間短的突出優(yōu)點(diǎn)，而且可實(shí)現(xiàn)高能帶電粒子束（電子束、質(zhì)子束、碳離子束等）的調(diào)強(qiáng)治療。

2 結(jié)果

2.1 獨(dú)立準(zhǔn)直器與多葉準(zhǔn)直器的對(duì)比

Ahunbay等在研究乳腺癌的全乳照射中，對(duì)比獨(dú)立準(zhǔn)直器調(diào)強(qiáng)和多葉準(zhǔn)直器調(diào)強(qiáng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，兩者得到的靶區(qū)劑量適形度、均勻性和MLC調(diào)強(qiáng)沒(méi)有明顯差異，但是遠(yuǎn)好于三維適形放療。黃劭敏[2]等在對(duì)比10例鼻咽癌應(yīng)用獨(dú)立準(zhǔn)直器和多葉準(zhǔn)直器治療計(jì)劃中發(fā)現(xiàn)，前者的計(jì)劃適形度和執(zhí)行效率略差于后者，平均子野數(shù)目分別為44和42，計(jì)劃的總MU數(shù)平均值分別為474.3和419.6。執(zhí)行照射的運(yùn)行時(shí)間平均值分別為8.0min與7.5min，無(wú)太大差異，可滿足簡(jiǎn)單的鼻咽癌放療，對(duì)沒(méi)有配置多葉準(zhǔn)直器的放療單位作為替代有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

2.2 多葉準(zhǔn)直器動(dòng)態(tài)與靜態(tài)調(diào)強(qiáng)的對(duì)比

馬棟輝等[3]研究鼻咽癌動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)強(qiáng)的劑量比較，在15例鼻咽癌患者劃分的四種強(qiáng)度水平中，PTV的Dmean和Dmin均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），脊髓、腦干、腮腺等危及器官的Dmax差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），僅機(jī)器MU對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)在劑量均勻性上有優(yōu)勢(shì)，但靜態(tài)調(diào)強(qiáng)只需要更少的MU和子野數(shù)。

2.3 IMRT與VMAT的對(duì)比

唐正中等[4]在對(duì)比IMRT和VAMT對(duì)于鼻咽癌的同步加量的調(diào)強(qiáng)放療中發(fā)現(xiàn)VMAT的靶區(qū)適形指數(shù)明顯提高，更高的治療效率，可以減少機(jī)器的跳數(shù)和治療時(shí)間。在靶區(qū)優(yōu)化上較IMRT差異不大，VMAT對(duì)患者的治療在劑量學(xué)的優(yōu)勢(shì)不明顯，但在治療效率上的優(yōu)勢(shì)是突出的，縮短治療時(shí)間能提供患者更多的舒適度和更小的治療誤差。

2.4 三維和四維計(jì)劃的對(duì)比

王義海等[5]通過(guò)4D-CT定位掃描患者的不同呼吸時(shí)向，并制定三維和四維計(jì)劃，同步IGRT治療后并隨訪，結(jié)果表明，兩種計(jì)劃中四維計(jì)劃的肺受量明顯偏低，IGRT在肺癌中的臨床引用能明顯減少計(jì)劃靶區(qū)的體積。綦向等[6]通過(guò)研究宮頸癌自適應(yīng)調(diào)強(qiáng)放療中的擺位誤差對(duì)靶區(qū)和器官劑量變化影響發(fā)現(xiàn)，糾正后擺位誤差與首次系統(tǒng)隨機(jī)擺位誤差之間有明顯的差異，通過(guò)IGRT，可以減少擺位誤差，降低正常組織的劑量照射，提高治愈率。

3 討論

束流調(diào)強(qiáng)適形是放療的未來(lái)趨勢(shì)，從二維調(diào)強(qiáng)發(fā)展到三維調(diào)強(qiáng)，從手動(dòng)的物理補(bǔ)償器到計(jì)算機(jī)控制的MLC調(diào)強(qiáng)和電磁掃描調(diào)強(qiáng)，控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使調(diào)強(qiáng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)很高的劑量適形度。

對(duì)利用MLC進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療的技術(shù)，特別是針對(duì)頭頸腫瘤鼻咽癌的治療，基本都能滿足臨床治療的劑量需求，動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)相比靜態(tài)調(diào)強(qiáng)有更好的劑量分布適形度，而容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)則是更加凸顯了執(zhí)行效率。相比普通三維適形技術(shù)靶區(qū)適形的特點(diǎn)，調(diào)強(qiáng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的劑量適形，治療的精確定位，大大降低危機(jī)器官的受照量，可在同一個(gè)治療計(jì)劃中實(shí)現(xiàn)不同劑量梯度的照射，縮短治療時(shí)間降低風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

綜上所述，計(jì)算機(jī)和影像技術(shù)以及信息化控制技術(shù)的發(fā)展，以IMRT為基礎(chǔ)，結(jié)合圖像引導(dǎo)下的調(diào)強(qiáng)放療，4D-CT和ART能夠大大彌補(bǔ)治療中的體位偏差，校正靶區(qū)的移動(dòng)度，精準(zhǔn)確定靶區(qū)，治療更個(gè)體化。在重離子束治癌層掃描（2DLS）和點(diǎn)掃描（3DSS）在內(nèi)束流調(diào)強(qiáng)適形技術(shù)中，更加需要圖像引導(dǎo)為“三精”放療保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

崔迪，戴相昆，馬林，等.鼻咽癌螺旋斷層放療與常規(guī)加速器調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志，2008，17（3）：169-173.

黃劭敏，高興旺，鄧小武，等.獨(dú)立準(zhǔn)直器調(diào)強(qiáng)技術(shù)在鼻咽癌放射治療的應(yīng)用評(píng)估[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（10）：2229-2232.

馬棟輝，張國(guó)慶，劉浩，等.鼻咽癌動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)強(qiáng)方式的劑量學(xué)比較[J].新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007，30（4）：393-395.

唐正中，吳愛(ài)東，錢(qián)立庭，等.鼻咽癌靜態(tài)IMRT與VMAT同步加量放療劑量學(xué)比較[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，49（8）：1164-1167.

王義海，阿合力·那斯肉拉，潘廣鵬，等.四維CT呼吸門(mén)控技術(shù)聯(lián)合圖像引導(dǎo)放射治療在肺癌中的應(yīng)用[J].重慶醫(yī)學(xué)，2014，30（4）：3994-3996.

綦向.圖像引導(dǎo)下的宮頸癌自適應(yīng)調(diào)強(qiáng)放射治療[J].中醫(yī)臨床研究，2014，27：139-141.