第一節(jié)　立體定向放射治療概述

一、立體定向放射治療的概念

立體定向放射外科(stereotactic radiosurgery，SRS)這個概念是1951年瑞典神經(jīng)外科專家Leksell教授提出的。它是以立體定位框架、準直儀及多個60Co源為基礎，在CT、MRI、DSA等影像輔助下，將高能放射線聚焦于顱內(nèi)某一局限性靶區(qū)組織進行照射，從而達到類似外科手術切除或殺滅腫瘤組織的效果，俗稱“γ刀”。20世紀80年代開始使用直線加速器6～15 MV的X線非共面集束旋轉照射或多個小野固定照射，實現(xiàn)多個小野三維集束照射病變，起到與γ刀相同的作用，稱為X線立體定向放射外科，俗稱“X刀”。

立體定向放療(SRT)是在SRS的基礎上發(fā)展起來的，是利用立體定向技術進行放療，超分割劑量(3～8 Gy/次)多次照射，具有損傷小、促進腫瘤乏氧細胞再氧化等優(yōu)點，故對惡性腫瘤的治療SRT比SRS更為合理。SRS與SRT的區(qū)別在于前者使用了外科手術概念，單次大劑量照射，猶如外科手術當天一次完成。后者引進了放療概念，進行分割劑量照射(每次劑量較常規(guī)分割劑量高的高分割劑量)，每天或隔天一次治療。當腫瘤或病變體積相對較大時，無論從放射生物、放射物理角度看，還是從臨床角度看，都必須用SRT，而不能用SRS。

SRS和SRT的突出特點是能實現(xiàn)定點式大劑量放療，位置和劑量高度準確，這就是X(γ)刀治療成功所在。SRS和SRT體現(xiàn)了現(xiàn)代放療“高精度、高劑量、高療效、低損傷”的特點和方向。使用X(γ)線、電子束及質子束的適形放療都必須應用立體定向技術，不是X(γ)刀所特有的，X(γ)刀治療只是適形放療的一個特例。三維適形放療與調(diào)強放療都是應用立體定向技術來實現(xiàn)的。

二、立體定向放射治療設備

在旋轉式頭部γ刀的基礎上，中國科學家經(jīng)過多年的奮斗，于1997年研制成功了世界上首臺體部(全身)γ刀(圖13-1)。體部立體定向放療系統(tǒng)是立體定向γ線全身治療系統(tǒng)的簡稱，是深圳奧沃公司在頭部旋轉式立體定向放療設備基礎上開發(fā)的一項新技術，是一臺可對全身各部位腫瘤實施立體定向放療、具有適形功能的國產(chǎn)化大型醫(yī)療設備。各放射源(18～30個60Co源)發(fā)出射線束經(jīng)過準直器引導，徑向聚焦于球心位置(圖13-2)，形成了劑量分布上的Bragg峰。靶區(qū)周圍劑量分布梯度變化大，在周圍正常組織中的劑量跌落快，而且由于放射源的旋轉，對穿透的機體正常組織呈瞬時掃描照射，故對正常組織的放射損傷極小。通過計算機自動更換不同孔徑的準直器，可得到不同大小、不同形狀的劑量分布體積，滿足不同病灶的適形治療要求。

圖13-1O　UR-QGD型立體定向放療系統(tǒng)(體部γ刀)

根據(jù)每次劑量的大小和射野集束的程度，SRT治療又分為兩類：第一類SRT的特征是使用小野三維集束大分割劑量照射，該類治療均使用X線非共面多弧照射或多個γ線源的旋轉聚焦照射技術，治療的病變較小(直徑＜5 cm)。第二類SRT治療是利用立體定向技術進行常規(guī)分割或略高劑量照射，射野即計劃靶區(qū)都比較大，因而此類治療特指三維適形放療(3D-CRT)，特別是調(diào)強適形放療(IMRT)。

圖13-2　體部γ刀聚焦放療原理示意圖

國外放療中心治療設備多采用直線加速器，在我國采用直線加速器或體部γ刀來實現(xiàn)SRT。體部γ刀的類型包括了開放式和超級γ刀等多種機型，它們的工作原理是一致的，均采用聚焦照射原理。國外還有用質子加速器和重粒子加速器。治療計劃根據(jù)不同設備和單位也有相當大的差異，采用直線加速器治療多用共面或非共面旋轉多弧照射(3～10弧)或固定多野照射(6～20野)，不規(guī)則照射野形狀可用鉛塊或多葉光柵(MLC)。直線加速器治療的劑量分布以相對均勻的高劑量覆蓋計劃靶體積(PTV)為特點，劑量計算多以等中心或90%劑量線作為參考。在國內(nèi)體部γ刀治療多用單靶點或多靶點填充治療，劑量分布以不均勻的逐漸遞增劑量覆蓋腫瘤靶體積(GTV)為特點，劑量計算以邊緣劑量(50%等劑量線)作為參考。CT掃描層厚3～5mm，層距3～5mm;靶區(qū)范圍亞臨床病灶靶體積(CTV)在GTV外擴5～10 mm，PTV在CTV外加5～10 mm，視腫瘤部位、個體呼吸活動度大小和不同固定設備而不等。

SRT設備包括立體定位系統(tǒng)、計劃設計系統(tǒng)及治療實施系統(tǒng)三部分。立體定位系統(tǒng)和計劃設計系統(tǒng)是X線和γ線SRT治療所共有的，兩者的區(qū)別僅在于X線SRT治療實施系統(tǒng)是以直線加速器為基礎的，而γ線SRT治療以60Co為放射源的治療裝置。三大部分的基本任務是建立患者治療部位的坐標系，進行靶區(qū)(病變)和重要器官及組織的三維空間定位和擺位，制訂一個優(yōu)化的靶區(qū)(病變)治療方案，實施立體定向照射。在從定位到分割治療的過程中，通過皮膚上的標記點能夠維持患者在每次治療時其體位坐標與定位坐標的一致性。這就要求上述皮膚標記點設置好以后，它們與病變(靶區(qū))間的相對位置形成似剛性結構。全身立體定位框架系統(tǒng)由真空負壓成形墊、CT定位框架及治療擺位框架組成。治療時，利用治療擺位框架將病變(靶區(qū))中心置于加速器的等中心位置或γ刀的焦點位置。X線SRT治療的準直器通過適配器附加于直線加速器的準直器下端，形成三級準直器。因直線加速器射野80%～20%范圍的半影在6～8 mm，采用三級準直器可將加速器X線射野半影進一步降低到3 mm以下，大大增加了X線SRT治療劑量分布的銳利度。當SRT治療的適應證擴大到治療體積較大的腫瘤時，必須實施分割放療，準直器的形狀應該是不規(guī)則的。目前有手動、自動兩種微型準直器，前者在照射過程中，射野形狀不能改變，不能做多弧非共面旋轉;后者在照射中射野形狀可以改變，可做多弧非共面旋轉。

三、立體定向放射治療計劃系統(tǒng)

1.SRT治療計劃系統(tǒng)的任務三維治療計劃系統(tǒng)是立體定向放療不可缺少的極其重要的組成部分，其重要任務是：根據(jù)輸入的帶有定位標記點的CT/MRI/DSA圖像，重建包括體表輪廓在內(nèi)的病變和重要器官與組織結構的三維立體圖像;規(guī)劃射野入射方向、大小及劑量權重以及等中心位置，制訂出優(yōu)化的劑量分布治療方案;打印輸出治療方案的細節(jié)及治療擺位的詳細數(shù)據(jù)。

2.SRT治療計劃系統(tǒng)應具備的基本功能

(1)計劃系統(tǒng)必須是三維的，包括三維圖像重建及顯示功能，其中至少有橫斷、冠狀、矢狀面及治療床在不同位置時加速器機架旋轉平面的CT/MRI圖像重建及顯示。

(2)劑量計算必須是三維的，劑量歸一方式及參考劑量線(面)的選擇必須遵從ICRU第50號報告的有關規(guī)定。

(3)系統(tǒng)具有良好的評估治療方案的軟件工具(如劑量-體積直方圖等)。

(4)病變(靶區(qū))以及重要器官的橫斷、冠狀、矢狀面以及CT/MRI圖像為背景的等劑量線分布及截面劑量分布。

(5)提供射野方向觀(BEV)功能，使醫(yī)生及物理師能夠從放射源方向觀察射野與病變(靶區(qū))適形度，以及重要器官和組織結構的相互空間關系。

(6)實現(xiàn)CT/MRI圖像與X線血管圖像(正、側位)間等中心位置及等劑量曲線顯示的映射。這是一項極其重要的功能，它能幫助醫(yī)生進一步確認所制訂治療方案的等劑量分布與病變(靶區(qū))的適形情況。病變(靶區(qū))、重要器官和組織的劑量-體積直方圖(DVH)以定量的方式告訴醫(yī)生和計劃設計者靶區(qū)或重要器官內(nèi)劑量大小與受照射體積間的關系，一個好的治療計劃應使靶區(qū)內(nèi)接受參考劑量線水平的劑量-體積不小于靶區(qū)體積的90%。

(7)靶體積與等劑量面的三維顯示，即從另一側面定性地顯示等劑量面與靶區(qū)表面的三維適形情況。

四、γ線立體定向放射治療流程

1.定位掃描在明確診斷及經(jīng)過討論決定實施立體定向放療后，主管醫(yī)生根據(jù)患者治療部位的特點，決定采用仰臥位或俯臥位。在定位床內(nèi)用真空成形墊將患者按治療體位進行體位固定塑形，用重復擺位支架(圖13-3)用品紅溶液在患者體表標記4～6個坐標點，在靶區(qū)位置安放定位標尺(N形線)支架(圖13-4)后進行CT掃描。品紅標記線寬度不超過3 mm，以保證患者在以后每次治療時的體位能準確復位到定位時的體位。掃描時要使病灶和所有標志線都在掃描范圍內(nèi)，根據(jù)需要選擇不同層厚進行螺旋CT薄層掃描，平掃和增強圖像層厚為3～5 mm，所獲得的定位圖像采用光盤刻錄或直接通過網(wǎng)絡傳輸?shù)搅Ⅲw定向放療計劃系統(tǒng)。

定位要點：重復擺位支架安放位置要靠近靶區(qū)，體表標記點選擇位置變化小的骨性部位。每次治療時讓患者保持與定位時同一狀態(tài)。安放定位標尺時認真記錄定位標尺與床邊的對應刻度，定位標尺必須放在靶區(qū)之上，靶區(qū)范圍不能超過定位標尺的范圍，病灶不能超出定位床的有效治療范圍。

圖13-3　負壓成形墊與重復擺位支架

圖13-4　體部γ刀CT定位掃描

2.制訂治療計劃在γ線立體定向放療計劃系統(tǒng)上調(diào)出CT薄層掃描圖像，根據(jù)ICRU 50對精確放療的要求逐層勾畫GTV、CTV和周圍危及器官(OAR)，PTV包括CTV及其周圍5 mm的范圍。靶區(qū)確定后，根據(jù)病灶的大小采用不同孔徑的60Co準直器進行填充式布源，以50%～60%的等劑量曲線包繞95%的PTV作為處方參考劑量(圖13-5)，每次劑量3～6 Gy，每天或隔天1次，總劑量36～48 Gy，分6～16次完成。使用劑量-體積直方圖(DVH)對治療方案進行評估，以確定最佳的治療方案。

體部γ線立體定向放療有10mm、30mm和50mm不同孔徑的準直器，準直器越小，劑量分布越集中，邊緣劑量衰減越銳利。10 mm準直器50%～30%劑量線的范圍＜5 mm，30 mm準直器50%～30%劑量線的范圍＜10 mm。通過不同孔徑準直器的組合，可治療1～10 cm左右的腫瘤。采用不同孔徑準直器的單靶點照射或多靶點填充式照射，在靶區(qū)可獲得如質子線Bragg峰式的劑量分布曲線。

圖13-5　50%等劑量曲線包繞靶區(qū)病灶

制訂治療計劃的要點：①單靶點照射。在腫瘤小而規(guī)則時采用單靶點照射。單靶點治療計劃簡單，劑量分布集中，邊緣劑量衰減銳利，高劑量區(qū)涉及范圍小，正常組織受量低。適宜采用高分次劑量，短療程方案。②多靶點照射。在腫瘤較大或形狀不規(guī)則時，采用多靶點照射。多靶點治療計劃復雜，劑量分布不均勻，適形度差，邊緣劑量衰減相對緩慢，高劑量區(qū)容易涉及正常組織。因此，在有空腔器官鄰近的部位分次劑量不宜過高。③以50%～60%劑量線緊扣PTV靶區(qū)為布靶點要求。靶區(qū)內(nèi)劑量線要求同心圓排列，多靶點填充時要避免靶區(qū)內(nèi)出現(xiàn)低劑量區(qū)域。

3.治療計劃的實施根據(jù)坐標記錄數(shù)據(jù)，將患者固定在與定位治療床有確定固定關系的真空負壓成形墊上。三維全自動治療床會按照傳輸?shù)街委煓C上的治療計劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)，將腫瘤的布源點按順序自動移到γ線聚焦照射點停留設定的時間，每次治療時間10～25分鐘。

SRT治療較常規(guī)放療更嚴謹，任何不慎造成的偏差都會導致治療失敗，甚至醫(yī)療事故。因此，理順治療步驟和建立完善的質量保障制度是十分必要的。