放射治療技術簡介

放射治療至今走過一百多年的歷程。放射治療從表體皮膚癌治療，發展到高能射線的體內臟器治療，從常規射野的放射治療，發展到今天的精確放療。

上世紀中后期，放療工作者，遵照提高治療增益的大原則，對小體積腫瘤，提出了立體定向放射治療的概念，對體大凸形腫瘤，提出了適形放射治療的照射方法，對大而復雜的凹形腫瘤，提出調強適形的治療方法。

20年來，由于醫學影像技術的發展，放療技術不斷創新，新方法、新技術大量涌現。在人類和腫瘤的斗爭中，放療作出了較大貢獻，經治療對存活五年以上的腫瘤患者，至少作出了40%的貢獻。

1立體定向放射治療（stereotactic radiotherapy）

1951年瑞典精神外科專家leksell，對體積較小的腦腫瘤，提出了立體定向放射治療的概念。即用多個小野三維集束單次大劑量聚焦照射腫瘤，使腫瘤死亡，而周圍正常組織受到很小的劑量照射。射線對病變起到類似手術刀的作用。為此，放療工作者研發了如今的各種立體定向放療設備，即r刀，x刀等。

1．1r-刀（Gammaknife）r刀就是利用r射線制做的一種立體定向放射治療設備。1968年瑞典leksell等人用179個co60放射源排成半球形，聚焦中心，對病變照射，實現了世界首臺立體定向放療裝置。后經改進提高，生產出201個co60放射源的放療裝置，把201個源規則地放到半球面上，使其于半球中心形成聚焦區，實現了立體集束聚焦照射的設想。該裝置俗稱靜態r刀。

1996年我國奧沃公司在靜態r刀的基礎上，利用30個co60放射源螺旋放置在球面上，使之以球心為中心作錐面旋轉，使放射源進行弧形旋轉聚焦。該裝置俗稱旋轉r刀。和靜態r刀相比，減少了放射源，簡化了結構，且提高了焦皮比，治療操作方便，治療性能大大提高。

進一步利用定向裝置、CT、磁共振等先進影像設備及三維重建技術，確定病變和各重要器官的準確位置和范圍，進行三維空間立體定向，然后利用計劃系統確定射束方向，腫瘤及重要器官的計量分步，最后進行手術式照射治療。實現了大劑量一次性的立體定向放射技術。大量的治療過程表明，對小于3cm的腫瘤，可實現很好的放射效果。但該系統只能對頭顱小腫瘤治療。

為使r刀能在全身進行放療，我國廣大放療科技工作者進一步努力，開發研制了體部r刀。先后經過幾代的改進，2005年研制成功了陀螺旋轉r刀，該系統使用154個co60放射源，以球心為中心，作陀螺旋轉，使線束三次高度聚焦球心，形成劑量陀峰，提高了焦皮比，擴大了治療空間，實現了全身的立體定向放療，治療腫瘤直徑可達10cm。

現在把立體定向放療技術進一步推廣，結合適形技術，對腫瘤可實現多次小劑量的照射，實現了立體定向放射治療，對中等的腫瘤取得很好的效果。

1.2x-刀（x knife）與Elekta生產r刀裝置差不多的時間，美國Radionics 公司在1980年用醫用直線加速器的6～15mv的x線，非共面多弧度等中心旋轉，實現多個小野三維集束照射病變，起到r刀一樣的作用，故稱x線刀。此種以常規醫用直線加速器的x線作非共面弧度照射，必須改變床的角度。操作繁雜，精度較低，工作人員認可度低。

1.3射波刀射波刀實際上是x刀的一種高級裝置。2001年由美國Accuyay公司研制成功。它有機器人照射系統、定位系統、紅外線同步追蹤攝像機、治療計劃系統、治療控制系統等組成。機器人照射系統由電腦控制高精度的機械臂，控制150kg的直線加速器，在治療床上方，離人體外半球形一定距離的100個結點，1200個方向，作同心形成非等心形地移動照射。并能立體定位攝影，影像導引放療，可對人體各部位進行精度優于1mm的精確放療，其放療的腫瘤直徑可達15cm。

2三維適形放射治療（3dimensional conformal radiotherapy）

對體積較大的腫瘤，1959年日本的Takahash首先提出并闡明三維適形放射治療的基本概念。其原理就是在照射方向上，射野的形狀與病變（靶區）的形狀要始終保持一致，從而保護了正常組織和危及器官，提高了治療增益。實施的方法是利用立體定向的方法進行立體定向，通過計劃系統計算得出所選各個射野的形狀、大小及射束劑量。然后用適形鉛檔塊或多葉準直器形成射野，在加速器上，由計算機控制實施精確照射。

現在瓦里安的加速器，等中心精度可達0.5mm，配有120對的高精度多葉準直器，可實現高精度適形放療。對頭頸部及體部體積較大的凸形腫瘤治療，取得了較好的治療效果。

3調強適形放射治療（Intensity modulated radiotherapy）

調強放射治療是在三維適形放射治療基礎上發展起來的一種較為先進的三維立體照射技術。其原理是對復雜凹形腫瘤照射時，對母野進行子野分割，使其適其形，對各子野射束強度調制，使母野劑量得到均勻分布，從而使凹形復雜射野得到形體適形、劑量均布的照射。實施的方法是利用立體定向技術進行立體定向，三維重建，在計劃系統中進行逆向計算求得各個子野形狀尺寸及劑量大小，用調野裝置在加速器上實施，從而得到較為精確的放射治療。

經過多年的發展，現調強方法建立多種，其中有物理補償；多葉準直器；斷層治療，電磁掃描等方法。其調強原理除物理補償法是調射束劑量率外，其余調強方法都是調射束的照射時間。多葉準直器調強方法是當前最為流行的方法，該技術按葉片運動和照射之間相互時序關系分為：靜態調強、動態調強以及旋轉動態調強三種方式。靜態調強在國內較為常用，在放射治療中發揮較大作用。

近期美國推出螺旋斷層調強放射治療機（TomoTherapy）。該機采用小型低能加速管，直接安在類似CT機的滑環上，加速管的射束被準直成0.6cm厚的扇形束，用氣動的開關式MLC對射束進行調制，進行螺旋式調強治療。此方法有很好的劑量分布，可治療較大的靶區，但治療時間較長。

4 影像引導放射治療（Image guided radiotherapy）

放射治療過程，由于患者各種生理運動，如呼吸運動，膀胱充盈，小腸蠕動等，都會引起腫瘤及重要器官的移動，使其偏離調強適形野之外，造成腫瘤的欠劑量或重要器官的過劑量照射。要實現實時照射，首先對腫瘤進行CT時序掃描，獲得一段時間內不同時刻的CT圖像序列，重建出腫瘤或重要器官的3D圖像隨時間變化的序列圖；即四維CT圖像。

治療照射時，利用加速器上的MV-X或KV-X級的conbeam CT（cbct）獲得的腫瘤或重要器官的3D圖像和4DCT序列的3D圖像比較后的結果進行校正照射，使腫瘤得到實時的準確照射。

前不久瓦里安公司和醫科達公司都生產出具有橫向攝影的KV-X線，機載影像CT機。機載影像設備為一個X射線球管和相應的平板影像成像器。可以進行X線平片，透視圖像和錐形束CT（CBCT）可對軟組織進行成像，對放療的定位和治療中的圖像追蹤起到十分有效的作用，真正實現了精確放療的目的。

5 生物適形放射治療（Biological conformal radiotherapy）

調強適形放療技術和影像引導技術的發展使放療精度大大提高。但這只是物理參數的高度適形。實際上當今的醫學影像技術還不能準確分辨病變區域的亞臨床病灶，如放射抵抗病灶；增殖快病灶；放療敏感病灶等。這給醫生對腫瘤區的準確勾畫帶來困難。腫瘤區域的不準，使精確放療失去了意義。所以當今對腫瘤生物性質的研究和功能成像成為研究熱點。一旦通過核素成像；磁共振成像；光學成像和超聲成像方法實現生物分子功能影像，腫瘤影像中不僅有三維空間物理信息，又增加了生物功能信息。使用生物功能影像控制適形照射，對不同生物性質的腫瘤給不同的劑量，使腫瘤得到生物適形的最佳照射，使腫瘤放療效果得到一個較大的提升。編輯/許言