放疗的新技术

第三节　放疗的新技术——三维适形和调强放疗在儿童肿瘤放疗中的应用

一、三维适形和调强放疗简介

1．适形放疗的目的与定义　放疗的基本目标是努力提高放疗的治疗增益比，即最大限度地将放射线的剂量集中到病变（靶区）内，杀灭肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的照射。肿瘤致死剂量与正常组织耐受量之间的差别一般不是太大，而且正常组织特别是所谓“并行”组织的耐受剂量的大小取决于受照射组织的范围。范围越大，组织耐受射线的能力越小。在深部肿瘤的放疗过程中，一些重要器官如脑干、脊髓、肾脏、性腺等位于或接近肿瘤（靶区），要特别留意保护。因此，理想的放疗技术应按照肿瘤形状给靶区很高的致死剂量，而靶区周围的正常组织免受照射。要使治疗区的形状与靶区形状一致，必须从三维方向上进行剂量分布的控制，X（γ）线立体定向治疗和高能质子治疗成功的临床经验揭示并证明了，采用物理手段不仅能够改善病变（靶区）与周围正常组织和器官的剂量分布，而且能够有效地提高治疗增益。适形放疗（conformal radiation therapy）是一种提高治疗增益的较为有效的物理措施。适形放疗是一种治疗技术，使得高剂量区分布的形状在三维方向上与病变（靶区）的形状一致。从这个意义上讲，学术界将它称为三维适形放疗（3dimensional conformal radiation therapy，3D－CRT）。为了达到剂量分布的三维适形，必须满足以下条件：①在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的形状一致；②要使靶区内及表面的剂量处处相等，必须要求每一个射野内诸点的输出剂量率能按要求的方式进行调整。满足上述2个必要条件的第1个条件的三维适形治疗（3D－CRT）称之为经典（或狭义）适形治疗（classical conformal radiation therapy，CCRT）；同时满足上述两个必要条件的三维适形治疗，称之为调强（或广义）适形放疗，简称调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）。美国同道将调强适形放疗评价为放射肿瘤学史上的一次变革。IMRT将是21世纪初放疗技术的主流。

2．调强放疗的发展　IMRT最初由Bjamgard，Kijewski及其他同道于20世纪70年代提出。由于当时的计算机技术和剂量计算模型条件的限制，IMRT虽然不能实现，但他们的研究为今后的调强治疗打下了基础。多叶准直器的建立与发展，配上计算机控制系统，为IMRT铺平了道路。多叶准直器的设计初衷，主要是为了替代传统的射野外加铅挡块，更方便治疗的摆位。用独立准直器生成动态楔形野，启发了用多叶准直器进行动态调强。照射中，利用每一对叶片的相对运动，可得到二维强度（输出）不均匀分布的照射野。

随着计算机硬件和软件技术的不断发展，今后10年放疗的计划设计与执行都将有一个较大的变化。这些变化的主要标志是按治疗需要进行调能和调强。自从Brahme教授提出逆向计划设计概念以来，笔型束剂量计算模型的建立和发展，为调强治疗提供了先决条件。Nomos公司在世界上率先在加速器上利用MIMiC准直器，实施了调强治疗。美国的一些大学开发的原型调强治疗系统也将投入临床使用。但调强治疗仍处于萌芽时期，在被广泛用于临床治疗之前，一些问题仍需研究和开发。

3．适形放疗的临床价值　适形治疗的结果是：高剂量分布区与靶区的三维形状的适合度较常规治疗大有提高；进一步减少周围正常组织和器官卷入射野的范围。这已在鼻咽癌、前列腺癌、非小细胞肺癌、颅内肿瘤等三维适形治疗与常规治疗的研究比较中得到证实。因靶区剂量分布的改善和靶周围正常组织受照范围的减少，可使靶区处方剂量的进一步提高和周围正常组织并发症的减少，并且在上述几种肿瘤的临床增量计划研究中得到证实。理论和临床经验证明，由于靶区剂量的提高，必然导致肿瘤局部控制率的提高；肿瘤局部控制率的提高，必然减少肿瘤远处转移率，进而改进和提高生存率。肿瘤对放射线的抗拒和肿瘤的个体差异，造成剂量响应曲线随剂量继续增加变得平坦，会减弱由于靶剂量增加带来的治疗增益的提高；由于三维适形治疗可使靶区外周（边缘）剂量得到提高，靶剂量的提高总体上能提高局部控制率。但适形治疗不能使所有患者的生存率得到提高，只对因局部控制失败占主要的或对因局控失败未控癌细胞的再生造成远处转移的肿瘤患者的治疗有意义。即具有上述特征的肿瘤患者，通过适形治疗，可望提高肿瘤的局部控制率进而提高生存率。除此之外，采用适形技术，正常组织和器官可以得到保护。适形治疗特别适用于复杂解剖结构（例如颅内及头颈部）中形状比较复杂的以及多靶点的肿瘤的治疗，可减少放射并发症和改进患儿治疗后的生存质量。由于采用适形治疗后，周围正常组织和器官剂量的进一步减少，有可能吸取X（γ）线立体定向治疗的经验，改变传统的剂量分次模式，加大分次剂量和减少疗程分次数，使疗程缩短，对肿瘤的控制会更有利。

而调强放疗不仅具有三维适形放疗的全部优点而且还可以获得我们希望的肿瘤内的剂量调节，给患儿带来更多的好处。

二、应用3D－CRT和IMRT治疗儿童肿瘤的实例

华东医院放疗科运用三维立体定向适形及调强放疗技术，在提高靶区剂量的同时，可充分保护危及患儿的器官，不但延长患儿的生存时间，更进一步的确保患儿长期生存的生活质量，尽可能地降低治疗引起的致残率。这对那些如鼻咽癌、生殖细胞瘤等疗效明显的儿童肿瘤尤为重要。

病例1：男性，12岁。因鼻出血就诊，确诊为鼻咽癌，我科运用调强放疗技术为其进行放疗。分次量2Gy，总量65Gy；垂体受量控制在18Gy内，眼球及晶状体、视神经总量在6Gy内，脑干受量在20Gy内，双侧腮腺受量控制在25Gy内。图2－10A（见插页）为此患儿放疗剂量分布图谱，图2－10B（见插页）为其各危及器官的调强放疗剂量直方图。

病例2：男性，15岁。胸痛、乏力就诊，CT显示前纵隔内占位灶，经胸腔镜活检，证实为胸腔内精原细胞瘤，肿瘤医院化疗后肿块明显缩小，我科行调强放疗。分次量1．6Gy，总量30Gy。气管受量控制在15Gy内。图2－11A（见插页）为此患儿CT复查影像，图2－11B（见插页）为此患儿调强放疗剂量分布影像。

病例3：男性，13岁。因不明原因低热就诊，CT显示前纵隔内占位，病理证实为胸腺瘤。我科行适形放疗。图2－12A（见插页）为治疗后复查CT影像，图2－12B（见插页）为治疗时剂量分布情况。

（王国民　戈伟强　宋美芳　陈伟祥）