现代医学新技术(1)肿瘤放射治疗新技术

本期特邀主持人

王平,天津医科大学附属肿瘤医院副院长、放射治疗科主任、主任医师、硕士研究生导师.中国医院协会肿瘤医院分会副主任委员、中国抗癌协会肿瘤放射治疗专业委员会副主任委员、中国抗癌协会常务理事、中国医药生物技术协会理事、中华放射肿瘤学会委员、天津医学会肿瘤学会委员.

从事肿瘤放疗临床及研究工作23年.完成了国家“八五”攻关课题“提高肿瘤放射治疗效果”的研究.引进新技术“后装组织间照射治疗口腔恶性肿瘤”等四项获天津市科技进步成果奖,且填补天津市医药卫生新技术空白.承担和参加天津市局级课题4项,分别获二等奖1项,三等奖2项.

[编者按]

当今时代,科学技术迅猛发展.在相关技术的互相带动下,医学技术的发展同样取得了骄人的成绩.对于许多疾病,从“不治”到“可治愈”成为现实；一些治疗方法,使繁杂的大手术变得简单,如内窥镜治疗等.这就减轻了患者的痛苦,降低了手术风险和治疗费用,提高了治愈率.

为使读者了解这些新成果新技术,并从中得到帮助,本刊将邀请有关专家陆续为您讲述.本期将介绍肿瘤放疗新技术.

写在前面：

近年来,随着计算机技术、医学影像技术和图像处理技术的不断发展,放射治疗设备不断改进,CT模拟机及X刀立体定向放疗、三维适形放疗、调强放疗、射波刀放射治疗等新技术先后问世和完善,放射治疗由常规治疗跨入了精确定位、精确计划、精确治疗的新时代,实现了增加肿瘤靶区放射剂量、提高肿瘤局部控制率、降低肿瘤周围正常组织照射剂量、保存重要脏器正常功能、提高病人生存质量、达到肿瘤治愈的目标.放疗与手术、化疗并列成为治疗恶性肿瘤的三大重要手段之一,并发挥着越来越重要的作用.据世界卫生组织统计,有45％的肿瘤病人可以治愈,其中18％的病人运用放疗即可治愈；单纯放疗或放疗与手术、化疗相结合可以使60％～70％的恶性肿瘤病人受益.

原发肿瘤的局部控制是肿瘤治愈的先决条件,放疗是一种局部治疗手段,一些肿瘤以放疗为主可达治愈,并保存器官和生理功能；对不宜手术、失去手术机会、手术后有肿瘤残留或可疑肿瘤残留者,接受放射治疗是肿瘤局部控制的重要选择.

本期由天津医科大学附属肿瘤医院放射治疗科的专家和医师们为大家介绍放射治疗的新技术及其临床应用价值.

三维适形放疗“有的放失”治肿瘤

朱　莉

放射治疗利用放射线使肿瘤细胞生长的关键部位DNA链断裂,致使肿瘤细胞减少或停止繁殖,以杀伤或杀死癌细胞.目前,有60％～70％的癌症病人在整个肿瘤治疗过程中需要接受放射治疗.

在肿瘤早期单独使用放射治疗就可成功消灭肿瘤细胞,使患者痊愈；在肿瘤中期放射治疗结合其他疗法(综合治疗)可使部分患者痊愈,而另一部分肿瘤患者即使不能痊愈,仍可减少肿瘤细胞的数量使肿瘤瘤体缩小,延缓肿瘤的生长,延长患者带瘤生存期,并使病情长期稳定；在部分

晚期肿瘤患者中,肿瘤已长得很大,不仅损伤了其邻近组织和器官,还会发生远处转移,出现因肿瘤压迫造成的面部肿胀、进食及呼吸困难、出血及骨痛等不适症状.这时,放射治疗“上阵”实施姑息治疗,不但可使肿瘤瘤体缩小,解除压迫,缓解症状,还可起到止血及减轻疼痛的作用,从而提高患者的生活质量.

放射治疗之所以能使肿瘤细胞减少或将其消灭,关键在于给予肿瘤放射剂量的大小,其治疗原则是最大限度地杀伤癌组织,并且最大可能地减少对正常组织的损伤.然而,肿瘤生长不是孤立的,它的周围必定包绕正常组织及器官,传统的放疗方法在治疗肿瘤过程中不可避免地要损伤其周围正常组织及器官,而正常组织及器官所能接受的放射剂量则远远低于杀灭肿瘤所需要的剂量.为了保护肿瘤周围正常组织及器官不受或少受损伤,就要降低放射剂量,但这样做又不能完全杀灭肿瘤细胞.这个难题是目前国内外放疗领域中研究的焦点.然而,“三维适形放疗”技术的出现使这个难题迎刃而解.

三维适形放疗是近几年快速发展起来的现代放射治疗新技术,根据肿瘤的不规则立体形状将放射线聚焦在肿瘤内,使放射剂量分布形状与肿瘤的形状在三维方向上一致,然后从三维方向设计出多个照射野进行照射,这样既可以给予肿瘤一个较高的剂量,也可避免对周围正常组织及器官不必要的照射.该技术凸显“三精”特点,即精确定位、精确计划及精确治疗.近年来大量临床研究表明,三维适形放疗技术可大大提高肿瘤治疗效果,减少放射反应和后遗症的发生,具有治疗效果好,不良反应轻,适用于体积较大、累及范围较广肿瘤的常规治疗,并且放射性炎症反应出现晚、恢复快等优点.

适形调强放疗“逆向设计”治肿瘤

王佩国

调强放疗技术是放射治疗史上的一次革命,代表了本世纪放疗技术的主流.调强放疗通过逆向放疗计划设计,优选出最佳照射方案,将放射高剂量分布在三维立体方向上与肿瘤(靶区)的形状完全一致,同时调节剂量强度,使靶区内各点剂量均匀“布阵”,最大限度地减少周围正常组织及器官的照射剂量,保证身体正常组织不受太大的损伤,并可以在此前提下,给予肿瘤部位更有效的放疗剂量,给癌细胞以毁灭性的打击,完全彻底地消灭肿瘤.

精确定位、精确计划、精确治疗是确保调强放疗准确实施的前提.调强放疗的实施步骤：①精确定位,使用特殊的装置,确保病人在每次治疗时的体位精确重复,通过PET―CT或核磁共振检查,精确确定肿瘤的位置和范围；②精确计划,与传统适形放疗相比较,调强计划设计的“聪明”之处在于它是通过逆向预算程序进行计划设计,即医生首先把肿瘤组织需要达到的剂量和脑干、脊髓、腮腺、晶体、肺组织等所有需要保护的组织器官不能超过的剂量等限制条件输入计划系统,经过计算机精密复杂的逆运算,给出最满意的治疗计划；③精确治疗,正式治疗前,每一位患者的治疗计划都要在仿真体膜上模拟全部治疗条件进行实际照射和剂量测量,确保剂量分布与计划设计相吻合后再开始正式治疗,并由受过特殊培训的技师负责实施治疗,保证每次治疗的精确度.

国内外临床经验表明,调强放疗具有其它放疗技术不可比拟的优势：适用于肿瘤比较局限,周边有重要器官的部位,如前列腺癌调强放疗的疗效与手术相同；鼻咽癌在提高疗效的同时降低了腮腺、脑和脊髓的损伤,减轻了病人口干的痛苦；乳腺癌调强放疗能降低心脏的损伤；肺癌调强放疗能明显降低正常肺组织、心脏、食管等脏器的损伤；复发的肿瘤患者有可能获得第二次放疗机会而不增加放疗的并发症等.调强放疗已越来越多地应用于各种肿瘤的治疗,并获得了令人满意的疗效.我院已将此项新技术成功应用于临床,并成为常规治疗手段.

机器人辅助的放射外科治疗系统――射波刀

袁智勇

近5年来,随着计算机技术和影像学技术的进步,肿瘤的放射治疗技术得以飞速发展,而射波刀则是其中最具有突破性的技术之一.

射波刀由机器人臂、紧凑型加速器、治疗床、定位系统、呼吸追踪系统和控制系统等组成.机器人臂有6个活动关节(和人的上肢一致),可迅速将150公斤重的小型直线加速器移动到空间指定位置进行照射.由于机器人臂的灵活运动,可使加速器产生1200多条射线方向供选择,使剂量分布能够更好地集中在肿瘤区域,这一机器人臂通常用在奔驰等高级轿车的自动装配线上,以保证位置的精确性.

射波刀可治疗直径1～8厘米大小不等、形状不规则的肿瘤.它有一张可承受160公斤重量而由电脑驱动的治疗床,治疗床可沿上下、左右、进退方式平移,还具有纵向旋转、水平旋转、头脚方向倾斜等功能,这是以往所没有的技术.治疗床顶上的天花板左右各有一对定位用的X光机,以45度和135度的方向对治疗床上的病人做头部或身体照射,影像则落在治疗床右、左两个数码照相机的液晶感光板上,并快速传输至主控制台的电脑,与原先CT定位的重组影像库对比,患者的位置误差很快计算出来,通过治疗床6种运动方式的自动调整,将肿瘤移至原先设计的照射目标区,按治疗计划进行放射外科照射.

射波刀治疗室的天花板上装有一套红外线讯号接受系统,可连续记录与监控病人胸前3个红外发生器的位置,建立患者的呼吸模型.另外,根据定位X光影像采集的患者体内肿瘤(如肺癌和肝癌)位置的运动模型,通过2种运动模型的拟和,射波刀则能建立肿瘤随呼吸运动的空间位置模型,主动追踪肿瘤,在运动中治疗,这一技术借鉴于对空巡航导弹的追踪技术,在运动中持续追踪靶点的动态位置.而以往的治疗技术如X-刀、体部伽玛刀不能主动跟踪肿瘤进行治疗,也无法准确计算肿瘤的运动位置,只能扩大照射区域,以牺牲更多的正常组织及器官为代价进行治疗.根据相关的研究结果,射波刀在治疗颅脑和无自主运动位置的病灶时,准确性为1毫米左右,在治疗肺部肿瘤时,平均误差为1．5毫米,比以往的X-刀、体部伽玛刀的治疗准确度提高了5～10倍.

放疗医生用射波刀对肿瘤患者治疗时,能够不断地对肿瘤位置进行验证,如果病人在不自觉中出现非常细微的位移,定位系统能很快计算出来并通过治疗床的运动加以调整.以往X-刀和伽玛刀则只能依靠患者皮肤上参考标记代表肿瘤的位置,而皮肤标记和人体内部肿瘤位置很难保持完全一致,因为皮肤本身具有很大的弹性,这一摆位方式是将人当做刚体对待,依靠它去精确定位,如果在治疗中患者出现了位置变动,通常情况下X-刀和伽玛刀都是忽略不计的.在射波刀的定位技术中,由于它是通过颅骨、脊柱骨、金属标记等刚性结构作为参考坐标的,所以,定位和治疗的准确性大为提高.

射波刀的治疗计划系统通过逆向运算,由放疗医生给出理想的剂量分布要求,专职物理师将其输入电脑,计算机去寻找达到要求的方案,所以,能够通过非等中心照射使肿瘤受照射的剂量高度适形而均匀.通常肿瘤周边能达到80％的剂量分布,以往放射外科只能达到50％～60％剂量线,而肿瘤复发与否,取决于肿瘤所受的最低剂量是否足够.

因为具有以上技术优势,射波刀对全身各部位肿瘤均可进行有效治疗,它不但与伽马刀一样能治疗颅内的疾病,而且在放疗时还可以根据肿瘤体积大小,与正常组织结构关系进行1～5次的分次照射,对体积较大的肿瘤也可实现放射外科治疗.射波刀的技术优势不但在体部肿瘤治疗时表现得更为明显,同时在对肺癌、肝癌、胰腺癌、头颈部肿瘤、前列腺癌、腹膜后肿瘤、各种局限性淋巴结转移、局部复发等治疗时都显示出非常高的有效率.它适用于治疗全身各部位的肿瘤,只需1～5天的照射,整个治疗过程大约需要30～90分钟即可杀死肿瘤组织,是唯一无伤口、无痛苦、无流血、无麻醉和无需恢复期的全身放射手术形式,患者术后即可回家.

射波刀作为当今最先进的肿瘤治疗技术,使患者减轻了痛苦,并带来了治愈的希望.

PET-CT,肿瘤放疗医生的火眼金睛

庞青松

最近,很多肿瘤患者进行放射治疗前,被医生告知需做PET-CT检查.患者询问：放疗前为什么要做PET-CT检查有什么作用与放疗有什么关系哪些肿瘤患者放疗前一定要做PET-CT检查呢

放射治疗是治疗恶性肿瘤的主要方法之一.目前,2／3以上的恶性肿瘤患者需要进行有针对性的消灭局部肿瘤组织的放射治疗,放射治疗的范围也就是我们常说的治疗靶区.它通常是通过查体和传统的影像学资料,如X线片、CT来确定的.传统的影像学检查是解剖学的显像,同人体内的正常组织和器官一样,恶性肿瘤也处在不断新陈代谢当中,通过传统的影像学观察到的肿瘤的形状、大小和活动情况等之外,它还在微观环境下不断地进行物质的合成和分解,这是传统的影像学手段所观察不到的.通过PET-CT检查不但可以得到传统的影像学资料,还可以通过特定的功能显像剂,了解肿瘤的代谢情况.肿瘤恶性程度的高低与它的代谢情况是密切相关的.一般来说,肿瘤恶性程度越高,其代谢也就越活跃.因此,通过PET-CT检查来确定肿瘤的良恶性以及恶性程度就很有必要了.

此外,由于PET-CT检查是全身性的,我们可以了解到全身其他部位还有否肿瘤的存在,依此改变肿瘤的分期,进而修定患者的治疗方案.有报道认为,近1／4的肿瘤患者由于通过PET-CT检查,改变了肿瘤的分期,从而避免了接受不该进行的治疗.而对于准备接受放射治疗的患者,PET-CT检查不但能帮助医生确诊和了解恶性肿瘤转移情况,还有一个重要的作用,就是帮助放疗医生确定肿瘤治疗的靶区,即肿瘤放疗的生物靶区.它和肿瘤治疗的传统靶区的区别,就在于我们可以通过特定的功能显像剂了解到肿瘤细胞的活性以及是否乏氧、对射线的敏感基因和抗拒基因的表达情况,针对放疗不敏感的肿瘤采取适当的增敏方法,如改善乏氧、促进射线敏感基因的表达、抑制射线抗拒基因的表达等,来提高放射治疗的效果.

目前,临床上最常用的PET-CT功能显像剂是18F-FDG,即用18F标记的脱氧葡萄糖和正准备应用的乏氧显像剂18F-FMISO.前者可显示糖代谢活性,肿瘤的糖代谢过程要比正常组织快得多,因此,用于功能显像的18F-FDG的浓集程度也要比正常组织高许多.我们经常会遇到肺癌合并肺不张、胸膜增厚或大量胸水的情况,普通的CT检查很难把这些与肿瘤完全区分开,这就给靶区勾画带来很大困难.通过PET-CT检查,由于糖代谢的活性不同,我们可以一目了然地区别它们,这样就能更精确勾画出放射治疗的靶区.乏氧显像剂的作用是能够在乏氧的组织内产生浓集,帮助我们判断肿瘤组织内的乏氧程度.肿瘤组织的乏氧是目前放化疗抗拒的最重要原因.现有的研究表明,有2／3的恶性肿瘤存在不同程度的乏氧,也就是说肿瘤组织的乏氧是目前许多肿瘤对放疗不敏感的主要原因.针对乏氧的肿瘤组织,我们需要大幅度提高放疗剂量才能达到控制肿瘤的目的.通过常规的检查方法,医生很难了解肿瘤组织内的哪一部分是乏氧的,这就给治疗带来很大的盲目性.而乏氧显像剂18F-FMISO的应用,为我们解决了这一难题,也使针对乏氧肿瘤的治疗成为可能.

PET-CT检查应用不同的功能显像剂可以发挥不同的作用.除了我们前面所说的葡萄糖显像和乏氧显像,还有蛋白质代谢显像、核酸代谢显像、凋亡显像、基因显像、受体显像等来显示肿瘤组织生物学行为的不同,更好地满足临床治疗的需要.