肿瘤放射治疗技术的现状与发展.pdf

原创：肿瘤放射治疗技术的现状与发展 摘 要 放射治疗在过去的十年中经历了一系列技术革命， 相继出现了三维适 形放疗（ 3DCRT）、调强放疗（ IMRT）、质子放疗等技术，这些技术的主要进步 是靶区剂量分布适形性的提高。 但是， 由于呼吸运动等因素的影响， 在放疗实施 过程中肿瘤及其周围正常组织会发生形状和位置的变化， 这种不确定性一定程度 阻碍了 3DCRT和 IMRT技术的发展。图像引导放疗技术（ IGRT）的出现，对补偿 呼吸运动影响的肿瘤放疗取得了很好的疗效， 特别是近年来提出的四维放射治疗 （4DRT）技术，进一步丰富了 IGRT的实现方式。本文将详细介绍现有的各种放 疗技术及其存在的问题，同时讨论一下放疗技术的未来发展方向。 关键词 图像引导放疗；锥形束 CT；四维放疗；呼吸门控系统 1 引言 理想的放疗目的是精确给予肿瘤高剂量的同时尽量减少对靶区周围正常组 织的照射。近年来 3DCRT和 IMRT技术实现了静态三维靶区剂量分布的高度适形， 较大程度上解决了静止且似刚性靶区的剂量适形放射问题。 然而，在实际放疗过 程中，主要由呼吸运动引起的内部组织的运动和形变 （主要是胸部和腹部的靶组 织），严重影响了 IMRT和 3DCRT技术的准确实施。如在单次放疗中，呼吸运动 和心脏跳动会影响胸部器官或上腹部器官的位置和形状， 胃肠蠕动也会带动邻近 的靶区；在分次放疗间随着疗程的进行出现的肿瘤的缩小或扩展； 消化系统和泌 尿系统的充盈程度； 在持续的治疗过程中患者身体变瘦或体重减轻等造成的靶区 和标记的相对移位。 针对上述问题， 我们迫切需要某种技术手段去探测肿瘤的摆 位误差和运动形态， 并且这种技术可以对靶区的形态变化采取相应的补偿和控制 措施。 IGRT正是基于以上问题的出现而产生的。现在我们可以采用在线校位和 自适应放疗技术去解决分次间的摆位误差和靶区移位问题，也可以采用呼吸限 制、呼吸门控、四维放疗等技术对单次放疗中出现的靶区运动进行补偿和控制， 而这些技术都是属于 IGRT的范畴 [2] 。后面的内容将分别介绍 IMRT技术、 IGRT 技术的不同实现方式，包括呼吸限制、呼吸门控、自适应放疗、四维放疗，最后 介绍一下未来放疗技术及设备的发展方向。 2 肿瘤放疗技术的现状 由于目前各种放疗技术各具优势及经济市场发展等原因， 不同的放疗技术还 处于并存的状态， 适形调强放疗和图像引导放疗的部分技术代表了放疗领域的现 状。 2 ．1 适形调强放射治疗 适形调强放疗技术包括三维适形放疗和调强放疗。 三维适形放疗是通过采用 立体定位技术，在直线加速器前面附加特制铅块或利用多叶准直器来对靶区实施 非共面照射，各射野的束轴视角（ beameye view, BEV）方向与靶区的形状一样， 使得剂量在靶区上的辐射分布可以更加准确， 而对周围正常组织的照射又可降到 较低程度 [3] 。与以往的常规放疗相比，三维适形放疗设备的突出优势是多叶准 直器的使用。 多叶准直器所产生的辐射野可以根据肿瘤在空间任何角度方向 （一 般指机架旋转 360 度范围内） 上的几何投影形状而改变， 使辐射野的几何形状与 肿瘤投影相匹配。如美国 Varian 生产的 23EX直线加速器上面装配有 60 对多叶 准直器，该型多叶准直器在等中心平面上有 40 对宽