聊一聊放疗科的哪些神器（调强放疗、伽马刀、射波刀、TOMO、质子、重离子等）-天涯论坛

f9yx0du 发表于 2024-6-16 09:50:09

聊一聊放疗科的哪些神器（调强放疗、伽马刀、射波刀、TOMO、质子、重离子等）

癌症，又被叫作作众病之王，严重威胁着人类健康，亦是人类医学困难。能够说，肿瘤治疗集结了人类所有的最新科技发展结晶，一旦有新的科技突破，包含生物、理学、化疗、计算机等行业的成果，就有可能应用在医学上，如CT、MRI、PET-CT等设备，达芬奇设备人手术，各样靶向免疫药品，人工智能的应用等等，都是多学科创新协作的结果。
放疗学科的成长，一样离不开理学、计算机、影像学、人工智能等行业的发展。自从1895年理学学家伦琴发掘X射线败兴，放疗设备及技术亦在持续进步之中，从钴60到直线加速器，从二维到三维调强、图像引导乃至四维自适应放疗，从光子放疗发展到质子重离子放疗。日前，放疗已然非常精细和安全，是肿瘤的重点治疗手段之一，不仅可治愈部分肿瘤，同期能够保存器官功能，加强生活质量。然则做为病人，面对如此多的放疗技术，还有英文缩写（3D-RT、IMRT、IGRT、TOMO、Cyberknife…..），价格差异亦很大，可能一头雾水，没从选取。接下来，自己将对放疗科常用设备及技术做简单介绍，期盼对大众选取有所帮助。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://pic4.zhimg.com/80/v2-f47ebb73a8d619a2bcec1a60cf8590e3_720w.webp" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>图1 放疗的发展历程在介绍之前，还是简要回顾下放疗的学科发展历史，2012年来自法国尼斯大学的肿瘤学教授Juliette Thariat等在 Nat. Rev. Clin. Oncol发布的论文Past, present, and future of radiotherapy for the benefit of patients对放疗发展做了很好的概述，尚方慧诊公众号做了很好的翻译。能够说19世纪晚期是理学科学大爆炸时代，亦是放疗学科形成的重要时期。那时三位诺贝尔奖得主的发掘都与电离辐射相关：1895年12月伦琴发掘了X射线；紧接着1896年6月贝克勒尔发掘了天然放射性；1898年居里夫妇分离出了镭。这些发掘亦为放疗的发展铺平了道路，包含外照射、近距离放疗及内照射等。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://pic3.zhimg.com/80/v2-74120fa50e137ef4cb45bc1263058986_720w.webp" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>图2 人类历史上第1张X光片伦琴摄于1895年12月22日1896年，亦便是在伦琴发掘X射线6个月后，在法国，美国和瑞典首批胃癌和基底细胞癌的病人就接受了放疗。1920年代，当放疗第1次有可能治愈初期的喉癌，放射治疗对肿瘤的治疗迈出了革命性的进步。亦是同期代稍后，提出了分次治疗模式，每周5次（2Gy/d）, α/β模型，4R理论等，奠定了放疗学科发展的基本。在初期，放疗的设备重点为镭管或镭针和一种叫做库利吉管（Coolidge）X射线管（上海肿瘤医院的前身既为中比镭锭治疗院），发射的能量较低，仅为千伏级别，穿透深度不足。此后，天然放射学元素60Co钴衰变过程中可发射1.2兆伏光子线，钴60机被广泛用作外照射放射源，深部肿瘤达到到较高剂量。
随着微波能量管技术的开发，直线加速器于1953年安装在伦敦Hammersmith医院，作为放疗的重点设备，可产生 6MV至20MV之间的X射线。类似X线投影技术，此时的放疗即传统放疗技术，还停留在二维时代，必须制作挡铅守护正常组织。日前这种二维放疗技术大部分已被淘汰，但针对部分浅表肿瘤、全脑放疗及骨转移姑息放疗，仍可采用，不必须CT定位，准备时间短，且花费较低。
三维适形放疗（3D-CRT）
1971年Hounsfield发明的CT扫描技术在1980年代被应用到了医学行业。随着计算机技术在放疗计划中的应用，放疗照射实施逐步从二维转换到了三维。基于CT的模拟和放疗计划系统能实现更好的放疗剂量分布。计算机算法和供给射束方向观的新的TPS，推动了多叶光栅（MLC）的引入，快速革新了放疗技术。顾名思义，三维适形的靶区更为精确，经过多叶光栅调节可实现对不规则肿瘤的精细适形。
调强放疗（Intensity Modulated Radiotherapy，简叫作IMRT）
2000年代初期，在适形外照射技术成功应用的基本上，在制定计划时，根据靶区的三维形状和与关联危及器官之间的解剖关系，对这些线束分配以不同的权重，使同一个射野内产生优化的、不均匀的强度分布，以便使通过危及器官的束流通量减少，而靶区其他部分的束流通量增大，以及应用逆向TPS放疗计划来优化治疗的能力。这个技术改进，使得临床靶区（CTV）和周边的危及器官不仅有更好的适形，同期能够调节靶区内部剂量分布及强度变化，因此呢命名为调强放疗（IMRT）。
在调强放疗时代，亦显现了三足鼎立的局面：IMRT（固定野调强）、VMAT（容积旋转调强）和TOMO Therapy（螺旋断层调强放疗）。日前IMRT及VMAT已然是放疗的主流技术，医疗保险亦能够报销，例如浙江这儿根治性调强放疗的收费是封顶3万多块钱，已然非常经济划算了。而TOMO采用类似CT的断层扫描技术，可照射范围较广，针对病灶多，形态不规则及特殊解剖部位的肿瘤拥有必定的剂量学优良，但日前医疗保险还不可报销，浙江这儿收费是一次六千，十二万封顶。
图像引导放疗（IGRT）
影像引导放射治疗（IGRT）是一种四维的放射治疗技术，它在三维放疗技术的基础上加入了时间因数的概念，充分思虑认识剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，如呼气和蠕动运动、平常摆位误差、靶区收缩等导致放疗剂量分布的变化和对治疗计划的影响等方面的状况，在病人进行治疗前、治疗中利用各样先进的影像设备及技术，如TrueBeam™, Vero™, Novalis等影像跟踪系统，对肿瘤及正常器官进行实时的监控，并能按照器官位置的变化调节治疗前提，包含呼气门控等技术，使照射野紧紧“追随”靶区，使之能做到真正道理上的精确治疗。如在图像引导放疗的基本上，按照肿瘤缩小的程度进一步调节靶区范围，则叫作为自适应放疗（Adaptive radiotherapy ,ART）。
立体定向放疗（伽马刀、SRS、SRT、SBRT、赛博刀）
1967年神经外科教授Lekshell发明了第1个用于治疗颅内良恶性病变的立体定向放疗安装，被叫作为伽马（Gamma）刀。采用多个钴60源和非共面小野，应用立体定向框架，以一种非常准确的方式，把高的放射剂量投照到小的肿瘤靶区上，这是一种单次的大分割放疗，能够起到类似外科手术的效果，重点应用于脑部良恶性肿瘤治疗。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://pic4.zhimg.com/80/v2-36c60468ccf4b0745dc10bcbb801fd3b_720w.webp" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>图3 Lars Leksell，被尊叫作为“立体定向放射神经外科之父”，并创立了医科达机构。立体定向放射治疗（stereotatic radiotherapy，SRT）和立体定向放射外科（stereotatic radiosurgery，SRS）都是利用立体定向技术进行病灶定位，照射靶区的放射治疗技术，但前者是分次照射，而后者是单次、大剂量照射，能够说SRT是SRS的发展，重点采用非共面拉弧技术，实现病灶中心高剂量，周边剂量快速跌落的剂量分布特点，其配套的六维床和图像引导设备可实现少于1mm的治疗误差，已被叫作作X刀。
应用于体部的SRT，又被叫作作立体定向体部放疗(Stereotactic Body Radiation Therapy,SBRT)，这种立体定向放疗技术能够运用多种尖端设备来实现，如HyperArc、CyberKnife、TOMO等技术。基于伽马刀理念，Lars Leksell 学生John R.Adler 于2001年发明了带有影像引导和聚焦照射两大特点的新型放射外科系统-赛博刀（CyberKnife），其再也不运用有创的定位方式来固定病人，并用小型化加速器代替了放射源，射线质、剂量率得到了提高，把立体定向放射治疗应用到全身，扩展和外延了立体定向放射外科的内涵和范围，引领了立体定向外科技术的发展。日前SRT技术已然不仅适用于颅内病灶治疗，SBRT的发展，能够使它可治疗多种颅外病灶，尤其肺部、肝脏这种实体脏器病灶。针对初期不可手术肺癌（如年纪太大，合并心肺疾患没法耐受手术等），SBRT技术已作为标准治疗。按照美国MD安德森肿瘤中心教授报告，针对I期非小细胞肺癌，SBRT治疗后，3年总存活率高达95%，不劣于手术治疗效果。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://pic1.zhimg.com/80/v2-77869df91f6b9229316505cf19c41f4c_720w.webp" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>图4 立体定向放疗设备伽马刀、赛博刀质子、重离子治疗
质子和重离子是放疗最为前沿及尖端的技术，射线以波或粒子的形式穿过空间或物质并释放能量，与传统的光子线不同，质子和重离子同属于粒子线，粒子线能够形成能量布拉格峰，粒子能量在很短的距离内快速释放跌落，有利于对肿瘤进行集中爆破，同期减少对健康组织的损伤。针对特殊解剖部位，如眼球后方、要紧神经、腺体、心脏周边的肿瘤，采用质子重离子放疗，能够更好的守护正常组织。以质子和重离子放疗为表率的粒子放疗已然成功的应用于治疗癌症，是最先进的放疗方式，亦被叫作为“质子刀”和“重离子刀”。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://pic4.zhimg.com/80/v2-9632514f8067599861ae06b7c122c003_720w.webp" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>图 5质子重离子放疗的布拉格峰曲线虽然说质子重离子都属于粒子放疗，都有布拉格峰释放，但还是有必定的差异，质子相针对光子，相对生物学效应基本相同的，而重离子不仅拥有剂量学优良，同期还具有更高的相对生物学效应优良，RBE（relative biological effect=20），就好比远程导弹，不仅精细，况且威力更大，更能杀灭肿瘤。尤其针对常规放疗不敏锐的肿瘤，如软组织肉瘤、神经母细胞瘤、脊索瘤，乏氧复发的肿瘤。日前全世界接受质子重离子的病人越来越多，更加多的循证医学证据将会显现。日前质子重离子放疗仍必须自费，大概必须30万上下，医疗保险没法报销，之前非常多病人必须到美国日本接受治疗，此刻国内多家肿瘤医院已然成立质子重离子中心，如上海、山东省肿瘤医院，日前浙江省肿瘤重离子中心亦在开工建设之中，火速亦将服务于病人。
蹦中子俘获治疗
硼中子俘获治疗技术（Boron Neutron Capture Therapy, 简叫作BNCT）是近年来国际肿瘤治疗行业新兴快速发展的精细诊疗技术。BNCT治疗肿瘤首要对病人注射硼递送剂使之聚集于肿瘤部位，而后利用热中子束对肿瘤部位进行照射经过热中子与肿瘤内的10B出现核裂变反应产生拥有高传能线密度的 α 粒子和反冲7Li核选取性杀死肿瘤细胞，硼递送剂本身毒性小，况且没放射性，热中子的能量较低 (约0.025ev) 况且治疗一般仅需一次中子照射，尽可能避免了放射线的损害。因此呢，能够说BNCT是靶向放射治疗，更加精细，对周边组织副功效很小。
BNCT的概念最早在1936年被提出，经过数十年的发展，其安全性与有效性已然得到了科学界的验证。随着中子反应堆的小型化，BNCT逐步落地走向临床，欧美日本中国都在积极推进加速器硼中子治疗（Accelerated Based BNCT, 简叫作 AB-BNCT）安装的科研与建设，其中，日本的BNCT科研始终处在国际先列，日本已于2020年3月准许了BNCT用于治疗不可手术切除的或局部复发性头颈癌，标志着 BNCT正式作为临床上治疗肿瘤的手段之一。日前中科院高能所东莞分部成功研制我国首台自主开发加速器硼中子俘获治疗（简叫作BNCT）实验安装 ，起步了首轮细胞实验和小动物实验，为开展临床实验做好了前期技术准备。后期国内肿瘤中心，可能将装备国产的硼中子治疗安装，为病人带来福音。
<div style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><img src="https://pic1.zhimg.com/80/v2-baf69814860a31309f0101753ac2c454_720w.webp" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></div>图6 硼中子俘获治疗及常规放疗对比（摘自https://www.sohu.com/a/403642179_100267414）小结
前面虽然说是简单介绍，发掘内容还是非常多，期盼大众对日前放疗的技术有着全面的认识吧。日前，放疗设备厂商重点有瑞典医科达机构，美国瓦里安及安科瑞机构，德国西门子及日本东芝等。国内高端放疗设备开发，包含质子重离子及BNCT等，亦日益发展，期盼能够赶超国外技术水平。最后，做为病人或家属，读了本文，可能还是会有必定的选取困难，事实上，初治病人通常选取常规调强或图像引导放疗就可。特殊病人，如复发、多发、放疗不敏锐类型肿瘤、解剖位置特殊、追求高生活质量等，可按照病情及经济状况，量力而行，同期多与主管大夫沟通，制定适合自己的最佳方法。
参考文献：
1. Thariat J, Hannoun-Levi JM, Sun Myint A, Vuong T, Gérard JP. Past, present, and future of radiotherapy for the benefit of patients. Nat Rev Clin Oncol 2013; 10: 52-60.
2. 尚方慧诊病人科普. 放疗的历史、状况和将来：为肿瘤病人谋福利. In. <a style="color: black;">https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4MTQxNzQzMQ==&mid=2247484621&idx=1&sn=9</a>6bea97dc68bb91125f25ee30fb77dfb&chksm=eba8c775dcdf4e630410e86f747787b5f213a0f8992b69ca5fa709d614bd11a1403186203e92&scene=21#wechat_redirect.
3. Chang JY, Senan S, Paul MA, Mehran RJ, Louie AV, Balter P, Groen HJ, McRae SE, Widder J, Feng L, van den Borne BE, Munsell MF, Hurkmans C, Berry DA, van Werkhoven E, Kresl JJ, Dingemans AM, Dawood O, Haasbeek CJ, Carpenter LS, De Jaeger K, Komaki R, Slotman BJ, Smit EF, Roth JA. Stereotactic ablative radiotherapy versus lobectomy for operable stage I non-small-cell lung cancer: a pooled analysis of two randomised trials. Lancet Oncol 2015; 16: 630-637.
4. 徐笛, 张玉财, 周琪怡, 中华放射医学与防护杂志赵J. 肿瘤硼中子俘获治疗的理论基本与近期科研发展. 2021; 41: 74-77.

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