精確放療技術的優化策略在個體化放療中的探討

精確放療技術的優化策略在個體化放療中的探討

精確放療技術的優化策略在個體化放療中的探討

　　隨著放療設備及技術的發展，精確放療技術日益成為主流，如三維適形放療，立體定向放療，調強放療等產生了很好的療效，放療醫師對適形放療的興趣大增，從而出現了一些非常重要的放療輔助技術及相關的影像技術，如CT模擬機、三維適形放射治療計劃系統、計算機控制的加速器多葉光欄和電子驗證影像設備。這些先進技術的發展，能夠保證一些重要技術和治療計劃順利完成，如虛擬模擬、逆向計劃和調強治療。

　　由于采用了上述的先進技術，使照射較高的等劑量曲線能夠適合腫瘤的形狀，腫瘤周圍正常組織的照射劑量迅速下降，從而使患者能夠接受腫瘤根治劑量的照射，而又保護了腫瘤周圍正常組織和重要器官，使他們免受放射損傷。隨著新技術的應用，放射方法不斷優化，得以最大程度改善腫瘤局部控制率。希望是這樣的美好，然而適形高精度放療也增加了一些不確定性因素，我們所關心的不僅是最優化的放射治療計劃，更重要的是要確保計劃精確的實施并順利完成，這樣才能保證治療成功。如果有異常的誤差出現，它不僅影響放療的療效，而且可能得出錯誤的結論，甚至包括IMRT這樣先進的治療方法。

　　1臨床靶體積和計劃靶體積的確定。

　　為了保證和滿足這些新技術的治療精度，治療過程中的治療參數和相關誤差必須反復檢查和校對，以便使誤差最小化。在這個過程中要非常注意臨床靶體積的準確性，CTV的正確性和臨床的認識水平和工作能力有關，解決問題的方法是增加知識和豐富經驗。另外一個重要的影響因素是和治療相關的幾何物理參數的差異性和變異。從理論和實踐的角度，確保治療精度、減少系統性誤差是非常重要的。

　　放射治療過程中的幾何誤差有二種：一是分次治療過程中的誤差，包括體位的變化、器官的形狀的改變和移動。如前列腺癌病人直腸充盈狀態的不同，可導致前列腺位置的改變。二是單次治療過程中的誤差，包括腫瘤和器官的移動，特別是呼吸運動導致的胸腹部位的運動問題。

　　要解決這些問題，使誤差最小化，保證放射治療的質量，首先要解決的問題是如何確定腫瘤的邊界，現在普遍接受的方法是CTV和PTV二種描述方法。CTV確定的是臨床表現的腫瘤和可疑的亞臨床灶，PTV是CTV加照射部位的活動度，它包括射野移動誤差和分次治療過程中或單次治療過程中CTV的變化誤差，包括患者臟器的運動和身體的移動。利用加速器的BEV功能，可以知道照射線束覆蓋PTV的情況，通過調整射野的大小和方向，以確保三維的PTV被95%或93%等劑量曲線所覆蓋。

　　考慮到擺位及其他因素的誤差，要保證腫瘤的邊緣置于照射野之內，必須增加照射野的大小。在對于肺癌患者的研究發現，實際測量95%的患者等中心移動小于9mm，少數患者的移動大于9mm，所以，肺癌患者必須考慮到呼吸運動的影響。而肝臟的活動度明顯要大一些，可能在17~39mm。盆腔的前列腺、直腸和膀胱的移動度在10mm左右。只要把握好病灶的CTV和PTV，可以明顯縮小照射體積，達到提高腫瘤組織劑量和減少正常組織劑量的目的。利用EPID可測出每一個患者的每次治療誤差，在確認操作程序無誤的情況下，調整射野的大小，以達到預期的理想結果。

　　2分次照射的誤差。

　　適應性放療是最大限度減少分次治療誤差的有效方法，它是一個循環過程，根據治療過程中檢測到的信息，對于每一位患者的治療過程進行系統優化，以確保分次治療的照射野和首次治療的一致性，并調節以后的每一次治療。通過EPID，在病人開始的幾次治療時拍片，利用某一解剖標志，通過射野中心和該標記點的距離，得出的一組數據，然后再和首次治療時的數據比較，得到分次治療的誤差，絕大多數患者的誤差在0.5~1.0mm。

　　以后的治療可以根據此數據校正，使相關的誤差得以補償。另外的方法是每次治療前拍片，并和首次治療的定位片比較，立即校正擺位，然后正式治療。也可以不校正擺位，而是直接調節多葉光欄（MLC），以達到校正照射野的目的。

　　適應性放療（ART）不僅用于校正擺位誤差，也同樣用于器官移動誤差的校正，比如前列腺癌病人放療中，每天做CT掃描，根據骨性解剖參考點，可得出前列腺癌的位置是變化的，而且每個人之間的變化不同，這可能和膀胱和直腸的狀態有關。通過數字重建圖象（DRR）的比較，并測出前列腺移動的數據。推薦計劃靶體積（PTV）的邊緣要比臨床靶體積（CTV）的邊緣放大1cm。

　　雖然ART提供了校正治療誤差的方法，但是它并不適用于隨機誤差很大、誤差隨時間而改變和分割次數很多的治療。因此，需要一個更直接的方法來判斷誤差，影象引導的放射治療（Image-guidedRadiationTherapy,IGRT）便應運而生。

　　最典型的IGRT是近距離放射治療前列腺癌，同時有經直腸超聲掃描、CT或MRI引導，該方法同時解決了分次治療中前列腺位置移動的問題，實時的超聲圖象也為實時的治療計劃提供了保證。

　　為了研究IGRT在減少前列腺癌治療誤差的有效性，在放射治療時，將熱釋光劑量儀放在直腸內，其可以記錄直腸前壁的最大照射劑量，該劑量是處方劑量的54%，標準誤差為9.7%，總體上小于10%。

　　Martinez等報告放射治療前列腺癌，在5周時間外照射46Gy，在其中的第1周和第3周末分別組織間照射10.5Gy，在隨后的2年觀察期內，和單純外照射66Gy相比，這個內外照射相結合的方法無明顯的副作用。

　　在外照射治療中，論文格式最簡單和方便的IGRT方法是利用兆伏或千伏電子定位影像，來實時校正患者的射野和體位的準確性，也對于實質性器官的腫瘤較為清晰和準確，而對于非實質性器官腫瘤的移動和變形，需要容積測量分析方法，在治療之前給患者做CT掃描來確定。Uematsu等發明了CT和直線加速器合二為一的設備，為放療提供實時的影像引導。醫科達公司生產的可移動EPID的直線加速器（SL20系列）為實時引導放射治療提供了基礎。

　　利用美國GE公司生產的TAGETVIEW射野影像系統，發現各個部位擺位正確率依次為頭頸部、盆腔和胸部。各個部位縱、橫向移位發生幾率以胸部縱向移位發生幾率最高，其次為盆腔和頭頸部。

　　在實際放射治療過程中，隨機發生的擺位偏差是難以避免的，其允許的誤差范圍在5~6mm，呼吸及器官運動的影響為4mm。理想的結果是擺位誤差越小越好。射野影像系統監控可以直接提示擺位是否正確并指導及時糾正擺位失誤。

　　如果沒有實時定位影像設備，可在患者體位擺好后，采用加速器輸出一定劑量拍攝放射治療體位證實片，再和模擬定位機相同體位的模擬定位片相比較，最終得出擺位的移動誤差。它分為系統誤差和隨機誤差，系統誤差是計算照射野體位證實片上參考點坐標值的平均值與相應模擬定位片上參考點坐標值的差值，所有照射野差值的平均值即系統誤差，系統誤差體現了在放射治療機下復制模擬定位時體位的難度。隨機誤差是計算每一張體位證實片上參考點坐標值與相應照射野體位證實片上參考點坐標值的平均值之差，所有差值的平均值即是隨機誤差，隨機誤差反映了分次治療之間的差異。

　　在對頭頸部腫瘤擺位誤差測量后，發現前后野照射時上下和左右方向系統誤差分別為2.6mm和2.2mm，隨機誤差分別為1.6mm和1.8mm。側野照射時上下和左右方向系統誤差分別為2.7mm和2.1mm，隨機誤差分別為1.6mm和1.7mm。鼻前野照射時擋塊移位上下和左右方向系統誤差分別為2.8mm和2.7mm，隨機誤差分別為2.3mm和2.4mm。從測量的結果來看，各個方向放射治療-模擬定位移位的絕對值為5mm的累及頻率均大于95%，這在確保臨床靶體積處方劑量是足夠的，因此，臨床在治療頭頸部腫瘤的實際中，以臨床靶體積加5mm的安全邊緣作為計劃靶體積是可行的方法。

　　3放療時器官運動的控制。

　　在制定胸部和上腹部腫瘤的放射治療計劃時，必須考慮呼吸運動的影響，通過影像檢查顯示胸部和腹部腫瘤和器官的移動度在10~30mm，有時甚至超過30mm，通過一些方法，體位的誤差可以控制小于3mm，但是10~15mm的在Z向外放邊界還是必須的。

　　其中的一種方法是配合呼吸運動的間斷照射方法，利用呼吸運動的周期循環性，在呼吸周期的某一特定時間段內進行照射，這個方法需要實時監測患者的呼吸和實時控制放射的輸出量。

　　另外的一種是盡量減少呼吸運動幅度的方法，利用一種自主性呼吸裝置來訓練、引導和調節患者的呼吸狀態，達到平穩的和有限度的主動呼吸。利用螺旋CT掃描，可以在橫斷面、失狀面和冠狀面上分析肝和肺的相對位置，在呼吸控制以前、呼吸控制當時、呼吸控制以后和分次治療中多次螺旋CT掃描，結果顯示重復性很好，而且誤差小于3mm。

　　還有一種方法是自主屏息以限制器官運動的方法，經過反復訓練患者自主屏氣，在X射線片上，縱隔位置的移動可由自由呼吸的26mm，減小到25mm，屏氣時間在12~16s。這種自主呼吸控制可以有效的減少器官的運動，即使這樣，PTV依然需要給出安全邊界。

　　主動性呼吸控制是一種簡單、安全和可重復的方法，它不需要調整加速器的設置，可有效地減小呼吸運動的幅度，從而減少胸部和上腹部腫瘤放射治療的射野大小，增加照射劑量。

　　隨著計算機技術的發展和影像信息技術的進步，放射治療技術也得到很大提高，放射治療已經進入了精確定位、精確計劃和精確治療的新時代。但是放射治療的整個過程是不變的，這其中治療計劃、照射實施和校正是最重要的一環。現在的技術可以得到患者個體的特別信息和影像，從而給患者放射治療的質量帶來最大的保障。

　　通過前面所述方法的聯合應用，可以使患者治療誤差達到最小化，但還有一些問題需要進一步的討論，如傳統治療方法的改變、確定獲益最大的治療部位、患者整體的改變和對臨床個體的再認識，這些問題要求我們重新認識和思考放療的全過程，得到最優化的治療方法。

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