移動式術中放療系統的工作原理及臨床應用

許鳴，華長江，趙銳

南京軍區第81醫院 設備科，江蘇南京 210002

移動式術中放療系統的工作原理及臨床應用

許鳴，華長江，趙銳

南京軍區第81醫院 設備科，江蘇南京 210002

本文介紹了移動式術中放療系統的工作原理及臨床應用；從基本結構、主要功能、工作原理和臨床應用等4個方面進行了闡述；探討了移動式術中放療系統與傳統的術中放療相比在臨床應用中的技術優勢；介紹了該系統在臨床工作中的應用方法和應用范圍，以及其廣泛的發展前景。

術中放療；臨床應用；X射線源

0 前言

術中放療技術（Intraoperative Radiation Therapy, IORT）是一種在手術中直接對腫瘤組織和腫瘤切除后的可疑腫瘤區域組織進行放射線單次大劑量照射，以最大限度的殺滅殘存腫瘤細胞，保護正常組織的放射治療方法。1964年，由日本學者首先提出并應用于臨床。我國于1972年開展此項技術，我院于1986年首次開展胃癌的術中放療。由于傳統的術中放療需要在大型固定直線加速器機房內進行，患者在手術和放療過程中轉運帶來的感染、麻醉意外以及患者和操作人員的輻射防護等因素，制約了該技術的發展。近年來，德國、美國等國的公司先后研制生產了新型移動式術中放療系統，較好地解決了上述難題。本文以德國公司生產的“Intrabeam”為例予以介紹。該系統實質上是一臺具有自我防護、檢查功能、可移動的微型電子加速器，可直接在常規手術室內為手術患者提供放療，輻射防護要求低，移動靈活，操作簡便，可用于全身多種腫瘤的治療。

1 移動式術中放療系統的構成（圖1）

移動式術中放療系統（Intrabeam）XRS放射源（X-Ray Source）、控制平臺（Control console）、支持承載系統（Support System）、質量保證系統（QualityInstruments）、各種適配器（Applicators）和其他附件組成。

X-Ray Source：產生≤50kV低能X射線，重1.5kg。

Control Console：指導用戶安全快捷地執行治療方案，監控和保證治療劑量和過程的準確無誤。

Support System：通過電磁耦合機械臂將放射源精準地鎖定在治療位置，并可方便移動。

Quality Instruments：包括高精度水假體和電離室，用于調試能量和計量率分布獨立驗證。

Applicators：包括球型適配器（Spherical Applicator）、氣球適配器（Balloon Applicators）、針型適配器（Needle Applicators）等多種適配器，可用于不同部位腫瘤的放療。

圖1 Intrabeam外觀圖

2 主要技術參數及功能

2.1 主要技術參數

管電流范圍：5μA、10μA、20μA、40μA四檔可選，誤差≤10%；管電壓范圍：40kV、50kV兩檔可選，誤差≤10%；X射線輸出穩定性：±5%（前5min），±2%（5min后）；輻射分布：在軟組織或水中立方反比衰減；輻射輸出特性（50kV，40μA），見表1；劑量輸出準確性：預置值與實測值之間的誤差不超過±5%；輸入劑量的位置準確性：在放療直徑40mm處誤差不超過±1mm；落地機架：外形尺寸1500mm×80mm×1940mm，重279kg。

表1 典型的輻射輸出特性

2.2 主要功能

自檢功能，發現故障時，顯示錯誤信息；內部和外部輻射監測校正功能；輻射源均勻性自動校正功能；XRS探頭射束偏差校準功能；輸入環境溫度、氣壓校準輸出劑量功能；照射時間保護功能，最長照射時間≤60min；治療參數選擇和設置功能；輻射輸出安全自鎖功能，當輸出輻射源發生移動故障時，停止照射。

3 工作原理

移動式術中放療系統的工作原理并不復雜，XRS放射源由其陰極發射的電子經30kV、40kV、50kV三檔能量選擇的電壓加速，通過束流偏轉系統的控制形成高速電子流打在金靶上，產生最高能量50kV的X射線，這個過程由內部監控系統進行反饋并可調。根據治療需要，還可將產生X線的靶端與各種規格的適配器連接。常用為球形適配器，其上半圓部分為金屬鎢，可將X射線方向遮擋以保護操作人員，并形成低能、高劑量、各向同性的X線均勻地作用于治療區。各種適配器均有連接軸與XRS放射源直接相連，并使產生X線的金靶端置于適配器的圓心。支持承載系統利用電磁耦合技術確保連接放射源的適配器精準可靠地定位于治療區。整個治療方案的設定、操作均通過控制平臺實現。標準的工作流程是：外科醫生切除腫瘤后，根據腫瘤區域可疑殘余腫瘤組織情況，選擇相應的適配器和治療劑量，由控制系統確定照射時間，經物理師確認后，將適配器接上放射源，支架裝上消毒罩，適配器經過承載系統鎖定在治療位置，照射部位以輕鉛板屏蔽覆蓋以保護操作人員，全部準備工作完成后即可實施照射治療。

4 臨床應用

移動式放療系統的獨特性在于其使用靈活、精確、安全、無需對手術室進行特殊輻射防護改造。其產生的低能X射線通過適配器各向同性發射，直接對準腫瘤組織及腫瘤切除后的殘余組織，進行單次大劑量照射，照射深度為1～2cm,最大限度地殺死腫瘤細胞，照射范圍以外輻射能量急速下降，使周圍健康組織得到保護，因而在臨床上得到廣泛的應用。據國外文獻報道，目前該系統已成功應用于頭頸部腫瘤、顱內腫瘤、乳腺癌、膀胱癌、子宮癌等腫瘤及殘存腫瘤組織的術中放療。倫敦大學醫院的Tobias JS報告了185例直徑為0.4～4cm的乳腺癌患者的治療結果，22例僅用術中放療，163例采用術中放療后加外放療，隨訪5年，結果無論腫瘤控制還是乳房外形均令人滿意，僅有1例局部復發，且治療并發癥較低，僅1例出現局部皮膚放射性壞死。本文作者認為，術中放療的應用，使大量早期乳腺癌患者保留乳房成為可能，而療效與切除乳房根治術無差異。美國學者Algur E等，用術中放療系統治療了24例復發和進展期直腸癌患者，其回顧分析顯示，在這組難治性病例中，患者進行術中放射治療耐受性較好，隨訪15個月，21例病例均獲得腫瘤局部控制，局部復發患者1年生存率為92%，進展期腫瘤患者1年生存率為100%。瑞典學者Curry WT等用術中放療系統治療腦部轉移腫瘤患者，60例患者均在接受組織活檢后，直接進行術中放射治療，結果與腫瘤切除后結合體外立體定向放射治療效果相當，81%的病例獲得腫瘤局部控制，96.6%的病例無明顯副反應發生。應用術中放療技術，日本學者已將Ⅱ期、Ⅲ期胃癌的5年生存率提高到84%和64%。

5 小結

腫瘤是嚴重危害人民健康的重大疾病，據統計，我國每年約有200～220萬新生腫瘤患者，總計有600余萬腫瘤患者，其中有60～70%的腫瘤病人需要接受放射治療以爭取根治或姑息治療，以改善生活質量。Intrabeam的應用，在日益強調腫瘤患者綜合性和個體化治療的今天，無疑具有重要的意義。截止2010年5月，全球共有83臺術中放療系統投入使用，其中，歐洲地區59臺，美國17臺，亞太地區7臺。近兩年來，我國也有數家醫院引進了該設備，并投入使用。隨著時間的推移，其明顯的技術優勢必將在腫瘤的治療中得到充分的應用和發揮。

[1] J S Vaidya,M.Baum, J S Tobias,et al.Targeted intra-operative radiotherapy (Targit):An innovative method of treatment for early breast cancer [J].Annals of Oncology,2006,12(8):1075-1080.

[2] J S Vaidya,M.Baum,J S Tobias,et al.The novel technique of delivering targeted intraoperative radiotherapy (Targit)for early breast cancer [J].Annals of Oncology,2004,28(4):447-454.

[3] Curry WT,Cosgrove GR,Hochberg FH,等.腦部轉移立體定向介入放射外科[J].J Neurosurg,2005,103: 630-5.

[4] Algur E,Mahadevan A,Delbel C,et al.Interstitial photon radiosurgery system for recurrent and locally advanced rectal cancer: A retrospective review of 24 patients [R].Hollywood,Florida,USA:2005 Gastrointestinal Cancers Symposium,2005.

[5] 鞠忠建,鞏漢順,王運來.可移動式術中放射治療加速器(Mobetron)長期穩定性分析[J].中國醫學物理學雜志,2010,28(4):1976-1979.

[6] 俞偉,鞠忠建,李席如,等.早期乳腺癌保乳手術聯合術中放療臨床分析[J].軍醫進修學院學報,2010,31(9):874-876.

[7] 劉紅,張玉君,姜蕾.四肢軟組織肉瘤術中放療的臨床觀察[J].中外醫療,2008,28(26):168.

Working Principle and Clinical Application of Moving Intraoperative Radiation Therapy System

XU Ming, HUA Chang-jiang,
ZHAO Rui
Equipment Department, 81 Hospital of Nangjing Military, Nanjing Jiangsu 210002, China

This paper introduces Working principle and clinical application of Moving Intraoperative Radiation Therapy System. The basic structure, functions, principle and clinical applications are analyzed and introduced. Explored the technical advantage of the moving system and intraoperative radiation therapy system in clinical application compared to traditional technology. Described the application methods and limitations of the system in the clinical application, as well as its broad future.

intraoperative radiation therapy; clinical application; X-ray source

1674-1633(2011)10-0084-02

2011-03-21

作者郵箱：xdmamxu@yahoo.com

R616

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.029