精准放疗技术简介
建立在临床放射肿瘤学、放射物理学及放射生物学基础上的放疗技术拥有100多年的历史,随着计算机技术、数字医学、医学影像技术以及多页光栅技术等技术的不断完善发展,现代放疗技术已发生了翻天覆地的变化。放射治疗技术已从常规放疗向“精确”放疗发展,放疗精度已达到毫米级。具体讲就是三维适形放疗(three-dimensional conformal radiation therapy,3D-CRT)、调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)、容积调强放射治疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)、立体定向放射治疗(stereotactic body radiotherapy,SBRT)、质子放疗等。IMRT、VMAT、SBRT已发展成为当前肿瘤放射治疗的主流技术。
调强放疗(IMRT)是在三维适形放疗的基础上进一步优化剂量分布,对靶区内外各点分别进行剂量调整,以达到治疗区与靶区形状一致、靶区内各点剂量相同这一理想目标,这一过程称为“调强”,是目前中国临床较为常见的治疗方式。与3D-CRT和常规放疗相比,在危及器官的保护方面有明显的优势。
(1)采用精确的个体化体位固定技术:热塑膜、气泡垫等提高了放疗的定位精度、摆位精度和照射精度,同时多模态图像融合技术(MRI、PET/CT、PET/MRI)提高了靶区勾画的精确性,如图12-1所示。
(2)采用精确的治疗计划设计:医师首先确定最大优化的计划结果,包括靶区的照射剂量和靶区周围正常组织的耐受剂量,然后由计算机给出实现该结果的方法和参数,从而实现治疗计划的自动最佳优化。调强计划计算优化过程如图12-2所示。
图12-1 多模态图像融合技术勾画靶区(CT/MRI融合)
(3)采用精确照射:通过图像引导放疗技术,引导放射线准确地按计划设计投照到肿瘤靶区。能够优化配置射野内各线束的权重,使在三维方向上高剂量区的分布可在一个治疗计划内实现大野照射及小野的追加剂量照射。三维治疗计划系统计算三维剂量显示如图12-3。
IMRT可以满足放疗科医师的“四个最”的愿望:即靶区的照射剂量最大、靶区外正常组织受照剂量最小、靶区的定位和照射最准、靶区的剂量分布最均匀。其临床结果是:明显提高肿瘤的局控率,减少正常组织的放射损伤。
容积调强放射治疗(VMAT)是近年来在适形调强放疗的基础上发展的一项全新肿瘤放射治疗技术,通过高速动态多叶光栅、连续可变剂量率、可变机架旋转速度等,以优化的连续单次(或多次)弧形照射完成治疗。相对于IMRT,VMAT治疗时间更短,剂量输出的效率更高,患者的治疗质量更好。VMAT治疗技术从IMRT调强治疗的15~30分钟,大幅缩减到2~6分钟,治疗速度快,有效提高了肿瘤控制率。但是在计划设计时间方面,适形调强放射治疗技术时间较短。国内外越来越多的学者研究将VMAT方法应用于口腔癌、口咽癌、鼻咽癌等放疗计划,发现VMAT比IMRT的剂量分布更具优势。
图12-2 调强计划计算优化过程(https://www.daowen.com)
图12-3 三维治疗计划系统计算三维剂量显示
立体定向放射治疗(SBRT)是通过多源、多束或多野射线旋转聚焦照射,形成一个围绕靶点的高剂量区,其剂量强度从焦点中心向周围逐步衰减,靶体积内给予高处方剂量照射后,处方剂量线以外区域放射剂量锐减,周围正常组织损伤轻微。与常规分割放疗(每天剂量1.8~2.5Gy)或大分割放疗(每天剂量3~6Gy)不同,SBRT在复杂影像引导技术的支持下每天可以高达8~30Gy消融剂量进行治疗。这种高剂量可使导致其他治疗失败的肿瘤修复机制失效,但潜在的风险是可能产生不能耐受的严重晚期反应。
以上这些先进技术都需借助于高端放疗设备实现,如:医科达Synergy(图12-4)、瓦里安速锋刀EDGE(图12-5)、射波刀等。
质子治疗是将失掉电子的氢原子原子核,通过加速器把质子加速引入肿瘤病灶,到达癌细胞所在的特定部位,速度突然降低并停止,在射程终点处形成一个尖锐的剂量峰,称为Bragg峰(“布拉格峰”),释放出最大能量,将癌细胞杀死,肿瘤后正常组织剂量几乎为零,肿瘤前正常组织剂量也明显降低,肿瘤周围正常组织受到较好保护。因此,质子放射治疗具有剂量分布好、旁向散射少、穿透性强、局部剂量高等优点,可以提高靶区的剂量而同时减少靶区周围正常组织的影响,且治疗精确性较高。质子治疗虽好,但是价格也比较昂贵。
从放疗方式来说:不论外照射(包括X线治疗、钴60治疗和电子直线加速器治疗)、近距离治疗(包括插植治疗和腔内治疗),还是外照射和近距离治疗的结合都可能引起ORNJ,术中放疗也会引起ORNJ。对于肿瘤邻近下颌骨或肿瘤直接侵犯下颌骨的病例,对该部位的后装治疗(包括放射性粒子)应列为禁忌。放射线种类、照射野大小、不同剂量分割方式、投照技术优劣等也与ORNJ密切相关。大多数文献报道认为,同步放化疗治疗头颈部肿瘤,并不增加下颌骨ORN的危险性,但也有报道认为它可使该并发症的发生时间显著提前。
精确定位、改进放疗技术、精确勾画靶区和正常组织器官(下颌骨、腮腺、颌下腺等)并对其剂量进行限定至关重要。其中剂量的正确限定又是最主要的因素。