螺旋断层调强放疗技术的临床应用

螺旋断层调强放疗技术的临床应用
刘志凯;杨波;胡克;侯晓荣;邱杰;张福泉
【摘要】目的总结应用螺旋断层调强放疗技术治疗多种良恶性肿瘤的初步经验.方法 2012年9月至2013年7月北京协和医院放射治疗科采用螺旋断层调强放疗方案治疗前列腺癌33例、多发脑转移癌23例、生殖细胞瘤15例、乳腺癌24例、胰腺癌19例及侵袭性垂体瘤19例,总结螺旋断层调强放疗相较于传统加速器调强放疗的优势.结果螺旋断层调强放疗对于多种肿瘤在靶区均匀性及适形度、剂量分级给予、危及器官受量、射野衔接方面较传统加速器调强放疗具有优势.靶区内无低于处方剂量95％及高于处方剂量105％的区域,80％处方剂量等剂量曲线能够与靶区高度适形；靶区内根据临床需要能够实现3～5个不同剂量级别同步给予；危及器官受量较传统调强放疗下降10％～20％；无需射野衔接,克服了传统放疗射野衔接时出现的冷区/热区问题.结论螺旋断层调强放疗在治疗复杂靶区、超长靶区、瘤区同步加量及重要危及器官保护等方面具有比传统加速器明显的放射物理学优势,并可能提高疗效、降低不良反应.螺旋断层调强放疗针对不同病种的临床优势尚需进一步研究.
【期刊名称】《协和医学杂志》
【年(卷),期】2013(004)004
【总页数】7页(P397-403)
【关键词】螺旋断层调强放疗;同步加量
【作者】刘志凯;杨波;胡克;侯晓荣;邱杰;张福泉
【作者单位】中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射治疗科,北京100730;中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射治疗科,北京100730;中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射治疗科,北京100730;中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射治疗科,北京100730;中国医学科学院
北京协和医学院北京协和医院放射治疗科,北京100730;中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射治疗科,北京100730
【正文语种】中文
【中图分类】R730.55
螺旋断层调强放疗(helical tomotherapy，HT)技术是目前临床应用的先进技术，能实现HT技术的放疗系统为TomoTherapy系统。

该系统采用类似CT扫描的狭窄射线束围绕患者旋转治疗，治疗机从各个角度发出调制后的非均匀强度射线，达到目前最佳的调强治疗效果。

同时，TomoTherapy机架对侧装有射线探测阵列，用于收集影像信息，进行图像引导，修正摆位误差，在机器旋转的同时移动治疗床，用连续照射的方式消除了长靶区照射野之间衔接的问题。

TomoTherapy放疗系统这些独特的结构特点，使其在治疗复杂靶区、超长靶区、瘤区同步加量及重要危及器官保护等方面具有比传统加速器更明显的优势。

本院于2012年配置了TomoTherapy放疗系统，2012年9月开始治疗患者。

本研究就该系统应用近一年的初步临床经验进行总结。

临床资料
2012年9月至2013年7月北京协和医院放射治疗科采用HT技术共治疗311例良恶性肿瘤患者，选择其中应用HT较传统放疗具有物理学优势的病种，包括前列腺癌(33例)、多发脑转移癌(23例)、生殖细胞瘤(15例)、乳腺癌(24例)、胰腺癌(19例)、侵袭性垂体瘤(19例)，共纳入133例患者，其中男83例，女50例，中
位年龄67岁(年龄范围9～83岁)。

放射治疗方法
医师针对不同病种相应放射治疗规范勾画靶区、处方剂量，并由上级医师审核签字。

物理师与医师讨论，遵从国际辐射单位委员会(International Committee on Radiological Units，ICRU)50号和62号报告要求设计治疗计划，要求95%等剂量曲线覆盖至少95%以上计划靶区(planning target volume，PTV)，靶区内最
高剂量点不超过110%处方剂量，最低剂量点不低于90%处方剂量，肿瘤靶区(gross tumor volume，GTV)及临床靶区(clinical target volume，CTV)按医师
处方要求给予不同剂量。

各危及器官所受剂量不得超出相应剂量限值，使该器官5年内发生严重放疗反应的概率不超过5%。

治疗计划在执行前均经医师审核批准并进行剂量验证，剂量偏差均小于2%。

每次治疗时均行在线位置验证修正摆位误差。

总体治疗情况
所有患者治疗计划剂量体积直方图(dose-volume histogram，DVH)均满足临床
需求，在靶区均匀性及适形度、剂量分级给予、危及器官受量、射野衔接方面优于传统加速器调强放疗，如固定野调强放疗 (fixed-field intensity-modulated radiotherapy，FF-IMRT)。

所有治疗计划中，无超过处方剂量105%的体积，无
低于处方剂量95%的体积，80%处方剂量等剂量曲线能够与靶区高度适形。

靶区
内根据临床需要能够实现3～5个不同剂量级别同步给予。

危及器官受量较传统调强放疗下降10%～20%。

对于40 cm以上的超长靶区，无射野衔接所致的剂量冷区、热区。

整体患者全身反应轻，全部按照计划完成治疗。

所有患者治疗期间均未出现Ⅱ度以上(含Ⅱ度)放疗相关不良反应。

不同疾病治疗情况
前列腺癌：HT与IMRT相比，能够降低膀胱、直肠照射剂量，膀胱、直肠25%体积受照射剂量能够下降10%～20%。

并且可实现同步加量的临床要求，将瘤区剂
量由传统的1.8～2 Gy提高至2.2～2.4 Gy。

1例局部进展期前列腺癌患者(男，
67岁)的治疗计划及DVH见图1，其高剂量区与靶区高度适形，靶区内剂量分布
均匀，几乎无冷点、热点，前列腺、精囊腺区剂量(2.2 Gy/次)较盆腔预防剂量(1.8 Gy/次)提高，并且在保证膀胱、直肠不超过限制剂量的前提下，前列腺及左侧精
囊腺区肿瘤剂量可进一步提高(2.4 Gy/次)。

该患者治疗前的前列腺特异性抗原(prostate-specific antigen，PSA)超过3400 ng/ml，经放疗联合内分泌治疗后
1个月复查，肿瘤区呈放疗后改变(图2)，PSA小于0.01 ng/ml。

多发脑转移癌：HT在全脑放疗时可同步予转移灶加量。

全脑区域预防剂量通常为40 Gy/20次；同步可予瘤区加量至60 Gy/20次以上。

全脑平均剂量42～45
Gy/20 次。

同时晶体最高剂量不超过5 Gy/20次，部分特殊需保护区域可限制在20～25 Gy/20次。

1例肺癌多发脑转移患者(男，35岁)的治疗计划及DVH见图3，其全脑剂量均匀，晶体所受最大剂量不超过4 Gy/20次；肿瘤区剂量提高至
60 Gy，肿瘤区内部中心高量区甚至达到70 Gy以上，同时肿瘤区周边剂量跌落快，全脑平均剂量几乎没有增加；另外，该患者在治疗前1年左右曾因小脑区转移于
外院行γ刀治疗，该转移灶已基本消失，本次治疗为避免再程放疗所带来的损伤，限制该区域剂量小于25 Gy/20次。

该患者治疗后头痛、头晕症状消失，1个月和3个月复查时转移灶明显缩小，周围水肿带消失(图4)，无明显记忆力、智力、认
知功能变化，目前已重返工作。

生殖细胞瘤：HT在用于生殖细胞瘤全中枢神经系统放疗时，能够一次性完整照射整个中枢系统，消除了传统放疗中的剂量冷区、热区，靶区内无受照射量在处方剂量95%以下的区域，也无受照射量在处方剂量105%以上区域，靶区内均匀性好。

在全中枢照射30.6 Gy/17次的前提下，晶体最高剂量不超过5 Gy/17次，肾脏33%体积受照射剂量不超过7 Gy/17次。

1例生殖细胞瘤全中枢神经系统放疗患
者(男，14岁)的治疗计划及DVH见图5，其全中枢神经系统剂量均匀，无剂量冷
点、热点，剂量分布适形度好，对肾脏、晶体等危及器官保护好。

乳腺癌：HT在用于乳腺癌保乳术后全乳放疗时，靶区的均匀性指数(homogeneity index，HI)及适形度指数(conformity index，CI)均优于传统切线野调强放疗，并且肺20 Gy受照体积(V20)及心脏平均剂量(Dmean)分别下降35%和45%。

1例全乳放疗患者(女，35岁)基于HT的治疗计划见图6，从图中可以清楚地看出HT计划的等剂量曲线与切线相比明显向胸壁方向弯曲，心脏和肺受照射体积减小，并且肺、心脏、对侧乳腺低剂量区体积无明显增加。

胰腺癌：在限制十二指肠最高剂量不超过54 Gy/28次的前提下，HT能够予部分瘤区同步加量至66～72 Gy/28次。

同时，肝脏50%体积受照射剂量不超过15 Gy，肾脏33%体积受照射剂量为10～20 Gy。

1例局部晚期胰腺癌患者(女，59岁)的治疗计划及DVH见图7，其十二指肠最高剂量不超过53 Gy，
对于肿瘤大部分可同步加量至60 Gy以上，对于肿瘤靠近血管、远离十二指肠的
部分甚至能够加量至70 Gy。

侵袭性垂体瘤：在限制视神经及视交叉最高剂量不超过54 Gy/28次的前提下，提高了垂体瘤区的照射剂量。

1例侵袭性垂体瘤患者(男，25岁)的治疗计划及DVH
见图8，在保护视神经、视交叉的同时，瘤区受照剂量提升至56 Gy。

该患者治疗后1个月复查，肿瘤明显缩小(图9)，视力、视野无明显变化。

另外，针对部分垂体瘤常存在亚临床病灶的特点，设计了瘤区同步加量的治疗方案，即予鞍区、海绵窦等高危区域50 Gy左右的预防剂量，予影像学可见的大体肿瘤同步加量至60 Gy左右，即将瘤区同步加量至58～62 Gy/28次。

另1例侵袭性垂体瘤患者(女，67岁)瘤区同步加量方案的治疗计划及DVH见图10。

前列腺癌
放射治疗是前列腺癌的主要根治手段之一。

对于局限期前列腺癌，放疗与手术效果相当，而引起尿失禁及勃起功能障碍的风险较低[1]。

对于局部进展期前列腺癌，
利用HT采用外照射联合内分泌治疗的方式，外照射包括盆腔淋巴结区照射，同步予前列腺及精囊腺区补量，对于高危肿瘤区域可进一步提高治疗剂量。

前列腺及精囊腺是前列腺癌最高危的区域，将该区域的剂量同步提高，不仅能够缩短治疗时间，而且能够提高局部控制率。

HT很好地实现了高危区同步加量的要求。

每次治疗时前列腺的位置会受直肠及膀胱的充盈程度影响而发生变化，因此在线位置验证是前列腺癌精确放疗必不可少的环节，进行验证能够提高临床疗效[2]，HT的在线位置验证保证了每次的治疗精度。

膀胱与直肠是前列腺周围重要的危及器官，它们对射线的耐受程度限制了前列腺癌的放射治疗剂量。

本科应用的HT技术能够最大限度地保护膀胱及直肠，较传统的IMRT能够降低膀胱、直肠照射剂量，同时可满足临床同步加量的需求，在保证膀胱、直肠不超过限制剂量的前提下，前列腺及精囊腺区肿瘤剂量能够进一步提高。

多发脑转移癌
脑转移是恶性肿瘤常见的转移方式，发生脑转移通常意味着患者疾病已达晚期，未经治疗的有症状性脑转移患者中位生存期不超过2个月[3]。

对于许多类型的恶性
肿瘤，尤其是小细胞肺癌、低分化肺腺癌等，脑转移存在多发倾向，即颅内常存在几个甚至十几个转移病灶，而且还可能有更多影像学难以发现的潜在转移灶。

对于多发性脑转移，全脑放疗结合转移灶局部放疗是标准的治疗方案，该方案能够明显延长患者的生存时间[4]。

对于多发脑转移患者，尤其是存在5个以上转移灶的患者，转移灶局部放疗是相对复杂和困难的事情，因为在放疗某个转移病灶的同时要考虑对其他病灶的影响。

对患者而言，多个病灶的放疗，不仅意味着治疗时间的延长，也意味着花费的增加。

本科应用HT技术，将全脑放疗与局部加量进行整合，即在全脑放疗的同时同步予转移灶加量。

全脑区域预防剂量通常为40 Gy/20次，2 Gy/次；同步可予瘤区加
量至60 Gy/20次，3 Gy/次，甚至更高。

图3所示肺癌多发脑转移患者的全脑剂
量均匀，晶体所受最大剂量不超过4 Gy/20次，放射性白内障发生的风险小于1%；肿瘤区剂量提高，内部中心高量区甚至能够达到70 Gy以上，可以满足临床控制
肿瘤的需求；另外，该患者小脑区转移灶因曾行γ刀治疗有限制剂量的临床需要，HT也很好地满足了这一点，最终患者获到较好的治疗效果。

生殖细胞瘤
生殖细胞肿瘤是儿童及青少年常见的恶性肿瘤，鞍区及松果体附近为好发部位，该肿瘤易随脑脊液循环而在中枢神经系统内播散，因此全中枢神经系统放疗是治疗的重要组成部分[5]。

传统放疗因受限于加速器射野大小，只能采用射野拼接方案，
该方案操作复杂繁琐；在射野衔接区域不可避免地会出现剂量热点和/或热点，影
响治疗效果，提高治疗风险；并且由于脊髓生理弯曲的存在，传统放疗靶区剂量不均匀，对周围危及器官保护较差。

TomoTherapy放疗系统在机器旋转的同时移动治疗床，用连续照射的方式消除了长靶区照射野之间衔接的问题，避免了靶区内剂量冷点、热点的出现，并简化了操作。

而且HT是调强放疗，对危及器官的保护也要明显优于传统放疗技术。

乳腺癌
乳腺癌保乳术后结合全乳放疗是早期乳腺癌的标准治疗方案，由于其对乳房的保留，该方案越来越受到乳腺癌患者的认同。

传统切线野放疗已应用于临床数十年，取得了良好的治疗效果，但其对心脏和肺的保护不足，存在放射性肺炎风险，而且对于预期寿命长的早期乳腺癌患者，放疗后10年冠心病的发病风险明显升高[6]。

国际上也有多种其他布野方式的尝试，这些尝试虽然能降低心脏和肺高剂量区的体积，但却无一例外大大增加了肺脏低剂量区的体积，发生放射性肺炎的几率反而可能会增加，因此很少有中心将其应用于临床。

本科开创性地设计了基于HT的全乳放疗方案。

本研究组已发表的研究显示，该方案不仅在靶区的HI(1.08比1.10，P=0.001)及CI(0.83比0.76，P=0.023)上优于
传统切线野调强放疗，而且对于心脏和肺来说，从高剂量区到低剂量区各个参数均优于切线野调强放疗[7]。

该方案由于剂量分布更均匀，美容效果会有所提高，而
且由于对肺和心脏的充分保护，能够降低放射性肺炎及放疗后冠心病的风险。

胰腺癌
胰腺癌属预后相对较差的消化系统恶性肿瘤，大部分患者发现时已无手术机会。

放疗是局部晚期胰腺癌的重要治疗手段。

胰腺与十二指肠关系密切，十二指肠对射线耐受较差，一旦超过阈值，易发生大出血风险。

十二指肠的存在限制了肿瘤的放疗剂量，使得放疗对于大多数局部晚期胰腺癌患者只能起到姑息作用[8]。

本科应用
的HT技术，在充分保护十二指肠的同时可予瘤区加量。

对于大部分患者，在控制十二指肠及空肠剂量不超过54 Gy的前提下，肿瘤剂量可达到60 Gy以上，图7
所示局部晚期胰腺癌患者，靠近血管、远离十二指肠的肿瘤部分甚至能够加量至
70 Gy，这一剂量对于射线中等敏感的肿瘤来说，已经有根治的希望。

并且每次
HT治疗前均有兆伏级CT图像引导，保证了治疗的精度，是图像引导放疗应用的
典范。

侵袭性垂体瘤
垂体瘤是良性疾病，但部分垂体瘤具有类似恶性肿瘤的侵袭性生长方式。

垂体窝两侧是海绵窦，一旦海绵窦受侵，手术完整切除的可能性将大大降低。

大部分的侵袭性垂体瘤药物控制效果不佳且花费不菲。

对于侵袭性垂体瘤，放疗是有效的治疗手段之一。

视神经、视交叉是垂体周围重要的危及器官，一旦其受照射剂量超出阈值，视野缺损甚至失明的风险将大大增加，因此对视神经、视交叉的保护需求限制了传统常规放疗对鞍区的照射剂量[9]。

本科应用HT技术，在控制视神经、视交叉剂
量的前提下，还通过自行设计的瘤区同步加量治疗方案，提高了垂体瘤区的照射剂量。

综上，TomoTherapy放疗系统对于复杂靶区、超长靶区、瘤区同步加量及重要危
及器官保护等方面具有传统加速器难以企及的物理学优势，通过临床观察，这些优势很有可能转化为临床疗效的提高及放疗不良反应的降低。

继续发掘HT在更多疾病中的应用并开展相应的临床研究是下一步研究的方向。

【相关文献】
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