肿瘤放射治疗物理技术新进展

肿瘤放射治疗物理技术新进展

摘要：肿瘤的放射治疗可以追溯到1895年和1898年X射线和镭的发现，对于放射治疗在肿瘤治疗中的应用，医学界不断突破原有的医学桎梏，取得新的进展。近百年来，越来越多的新技术应用于临床，这些都是由于肿瘤放射物理学的发展。本文就放射治疗在肿瘤治疗中的重要性、放射治疗物理学的现状及未来的发展方向进行了论述，并对近百年来肿瘤治疗医学的重大进展进行了梳理。

关键词：肿瘤；放射治疗；物理技术

1.肿瘤放射物理学

对于肿瘤放射物理学的定义，学术界普遍接受的观点之一是研究人体内各种辐射的结构、表现和分布。利用肿瘤放射物理学可以研究增加肿瘤剂量和减少正常组织接收的方法。

2.放射治疗在肿瘤治疗中的应用

放射治疗通常用于恶性肿瘤。长期以来，放射治疗、外科手术和化学药物是治疗肿瘤的常用方法，也被称为肿瘤治疗的三大治疗方法。近年来，由于放射治疗与计算机新技术的结合，以及与放射生物学、分子生物学等其他学科的融合，放射治疗的应用越来越广泛，应用状况逐步提高，已成为最重要的治疗手段。通过放疗、手术和化疗的努力，肿瘤的5年生存率得到了显著提高，如表所示。

目前肿瘤局部控制失败是肿瘤治疗失败的主要原因。因此，局部肿瘤控制的成功率可以提高肿瘤治疗的概率。而辐射物理手段可以达到这个目的。

3.放射治疗物理学的现状

放射物理学的起源可以追溯到1895年仁钦发现X射线，1898年居里夫人回收放射性元素镭，过去常用的X射线机由于辐射能力低，穿透能力不足，现在已经淘汰，皮肤表面对此有很大的反应，不适用于体内肿瘤的治疗。上世纪50年

代，远程60 Co治疗机已广泛应用于临床治疗，其能量可达1.25mev，穿透能力强，对皮肤的损伤远低于以往的射线机。到了20世纪50年代，回旋加速器和电

子感应加速器开始应用于临床。回旋加速器和电子线产生的高能X射线和电子线

具有许多优点。

目前，放射治疗可分为常规放射治疗和精确放射治疗两大类。在过去，常规

放射治疗的使用更为频繁。由于计算机发展水平的限制，定向技术一直没有得到

很好的应用。常规放疗是当时唯一的放疗方法。但由于这种方法缺乏准确性，属

于传统的经验性放疗。为了避免损伤其他机体组织，增加肿瘤剂量，影响肿瘤的

局部控制率，导致肿瘤在体内的远处转移或局部复发。但20世纪90年代前后，

随着计算机技术的广泛应用，计算机水平的迅速提高，医学影像技术得到了前所

未有的发展，放射治疗开始提高其准确性，并出现了精确的放射治疗方法。这个

时代被称为“三精”时代，即精准定位、精准规划、精准治疗。

肿瘤放疗经历了从二维放疗到三维规划系统的发展。以往二维治疗不能完全

准确定位肿瘤部位，只能根据检查经验判断一般部位。为防止对其他组织的损伤，本疗法限制了肿瘤的剂量，不能完全切除肿瘤。然而，随着三维规划系统的出现，三维适形放疗可以应用于临床实践中，以更准确地治疗肿瘤。

3.放疗工艺

精确放疗的前提是保证患者在放疗的全过程中位置高度一致、重复性强，因

此每个放疗患者都需要采用定位。合理的定位不仅要考虑现场分布的要求，还要

考虑患者的健康状况和重复性。

肿瘤定位是指在CT扫描台上安装定位板，定位固定装置放置在钢板上，位

置根据患者实际治疗位置设置，并且，用激光模拟定位灯，用记号笔在患者皮肤

或热塑性薄膜上标记目标区域的中心。由于成像原理的局限性，CT不能准确反映

人体各种组织信息，因此CT图像与MRI图像的融合是目前主要的发展方向。

治疗方案设计是指根据临床需要优化和确定治疗方案的过程，是放射治疗的

重要环节。前者主要取决于肿瘤与邻近敏感组织的几何关系；后者对辐射场方向

的依赖性较小，但更依赖于肿瘤靶体积和敏感结果体积的具体要求以及剂量限制。

在临床实践中，应努力实现计划目标，尽量少领域、尽可能低强度调制水平，提

高计划实施效率。

从某种意义上说，治疗计划的实施是计划设计的逆向过程。本阶段的中心任

务是确保患者能够获得计划设计阶段规定的目标剂量大小和相应的剂量分布。在

治疗定位过程中，可能会导致靶区边缘剂量的不准确，进而导致系统误差和随机

误差领域复发率的增加，因此，质量保证和质量控制在肿瘤局部控制中起着非常

重要的作用。

患者治疗方案设计中的计划验证和图像引导（计划验证和图像引导）主要是

基于患者组的定位误差和器官运动数据来确定PTV与CTV之间的距离。但事实上，个体差异有时会很大，所以有必要使用个性化的间距。图像引导精密放疗是指应

用图像验证，减少器官运动和定位误差对治疗的影响，缩小计划靶区边界，保护

周围正常组织器官，同时增加辐射剂量，给致命的肿瘤剂量，而不造成过度的正

常组织损伤。影像引导精密放疗是放射治疗的主要发展方向，也是真正精确放疗

的开始。

4放疗的技术新进展

理想的放疗方案是对肿瘤进行大剂量放疗，最大限度地保护周

围正常组织。放射治疗技术的发展就是追求这一目标的过程。

4.1屏气和呼吸门控技术

对于易受呼吸运动影响的靶区，屏气可以暂时停止靶区的运动，提高放疗的

准确性。屏气技术主要包括深吸气屏气（dibh）技术和主动呼吸控制（ABC）技术。由于治疗前需要积极配合和适当的呼吸训练，该技术仅适用于呼吸功能良好、愿意配合的肿瘤患者。

呼吸门控放射治疗（rgrt）技术并不能缩小肿瘤的运动范围，而是指在治疗

过程中，仅在特定的呼吸阶段，利用红外线或其他方法监测患者的呼吸。该技术

不需要屏气，具有良好的适用性和耐受性。

4.2四维放射治疗