腫瘤放射物理學(xué)11

1、放射物理學(xué)放射物理學(xué)第十一章第十一章 調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療 放射治療與手術(shù)治療一樣是一種局部治療手段，放射治療與手術(shù)治療一樣是一種局部治療手段，其追求的目標(biāo)是提高放射治療的治療增益此，即最大其追求的目標(biāo)是提高放射治療的治療增益此，即最大限度地將劑量集中到病變限度地將劑量集中到病變( (靶區(qū)靶區(qū)) )內(nèi)，殺滅腫瘤細(xì)胞，內(nèi)，殺滅腫瘤細(xì)胞，而使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的照射。而使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的照射。X X射線立體定向治療和高能質(zhì)子治療的臨床成功經(jīng)驗射線立體定向治療和高能質(zhì)子治療的臨床成功經(jīng)驗揭示與證明，采用物理手段改善病變揭示與證明，采用物理手段改善病變(

2、 (靶區(qū)靶區(qū)) )與周圍正與周圍正常組織和器官的劑量分布，能夠有效地提高治療增益。常組織和器官的劑量分布，能夠有效地提高治療增益。 適形放射治療定義適形放射治療定義適形治療適形治療(Conformal Therapy)(Conformal Therapy)是一種提高治療增益的是一種提高治療增益的較為有效的較為有效的物理措施物理措施。適形放射治療為一種治療技術(shù)，。適形放射治療為一種治療技術(shù)，使得：使得：高劑量區(qū)的形狀在三維方向上與靶區(qū)（病變）的高劑量區(qū)的形狀在三維方向上與靶區(qū)（病變）的形狀一致。形狀一致。從這個意義上講，學(xué)術(shù)界將它稱為三維適形從這個意義上講，學(xué)術(shù)界將它稱為三維適形放射治療放射治療

3、(3DCRT) (3DCRT) 第一節(jié)第一節(jié) 適形放射治療的分類及歷史發(fā)展適形放射治療的分類及歷史發(fā)展為達(dá)到劑量分布的三維適形為達(dá)到劑量分布的三維適形, ,必須滿足下述必要條件必須滿足下述必要條件 在照射方向上，照射野的形狀必須與病變（靶區(qū)）在照射方向上，照射野的形狀必須與病變（靶區(qū)）的投影形狀一致。的投影形狀一致。2. 2. 射野內(nèi)諸點的輸出劑量率必須按要求的方式進(jìn)行射野內(nèi)諸點的輸出劑量率必須按要求的方式進(jìn)行調(diào)整，使得靶區(qū)病變內(nèi)及表面的劑量處處相等：調(diào)整，使得靶區(qū)病變內(nèi)及表面的劑量處處相等：A A 射野形狀適形（射野形狀適形（BEVBEV） B B射野內(nèi)強度調(diào)節(jié)射野內(nèi)強度調(diào)節(jié)適形放療中，靶區(qū)

4、內(nèi)適形放療中，靶區(qū)內(nèi)及靶區(qū)表面各點的劑及靶區(qū)表面各點的劑量應(yīng)相等，即各野到量應(yīng)相等，即各野到達(dá)某點的劑量率和照達(dá)某點的劑量率和照射時間的乘積之和應(yīng)射時間的乘積之和應(yīng)為常數(shù)。為常數(shù)。適形放射治療的分類適形放射治療的分類經(jīng)典適形放射治療經(jīng)典適形放射治療（Classical Conformal Radiation TherapyClassical Conformal Radiation Therapy）只滿足第一個必要條件只滿足第一個必要條件調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療（Intensity-Modulated Radiation Therapy, Intensity-Modulated Radi

5、ation Therapy, IMRTIMRT）同時滿足兩個必要條件同時滿足兩個必要條件調(diào)強適形放射治療的歷史調(diào)強適形放射治療的歷史 早在早在19591959年日本的年日本的TakahashiTakahashi醫(yī)師提出了適形放射治療的醫(yī)師提出了適形放射治療的概念。概念。TakahashiTakahashi醫(yī)師及其同事設(shè)計了一套機械控制系統(tǒng)，醫(yī)師及其同事設(shè)計了一套機械控制系統(tǒng)，用它來控制多葉準(zhǔn)直器，在圍繞患者旋轉(zhuǎn)照射時射野形用它來控制多葉準(zhǔn)直器，在圍繞患者旋轉(zhuǎn)照射時射野形狀與靶區(qū)的形狀一致。狀與靶區(qū)的形狀一致。ProimosProimos及其同事及其同事19601960年提出了同年提出了同步擋塊

6、旋轉(zhuǎn)照射方法。步擋塊旋轉(zhuǎn)照射方法。Green1959Green1959年提出了循跡掃描原理。年提出了循跡掃描原理。Umegaki1971Umegaki1971年在直線加速器上安裝了多葉準(zhǔn)直器。用機年在直線加速器上安裝了多葉準(zhǔn)直器。用機械方式控制，逐漸發(fā)展到今天用微機控制。械方式控制，逐漸發(fā)展到今天用微機控制。調(diào)強適形放射治療是由調(diào)強適形放射治療是由BjarngardBjarngard，KijewskiKijewski及其同事在及其同事在2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代最先提出，但由于當(dāng)時的技術(shù)條件在臨床年代最先提出，但由于當(dāng)時的技術(shù)條件在臨床上還不能實現(xiàn)，逆向治療計劃方法的提出和微機控制上還不能實

7、現(xiàn)，逆向治療計劃方法的提出和微機控制MLCMLC技術(shù)的發(fā)展，為技術(shù)的發(fā)展，為IMRTIMRT的臨床應(yīng)用提供了必要的條件。的臨床應(yīng)用提供了必要的條件。 調(diào)強定義調(diào)強定義調(diào)強調(diào)強: :將直線加速器或鈷將直線加速器或鈷-60-60治療機的均勻劑量治療機的均勻劑量 ( (率率) )輸出的射野變?yōu)椴痪鶆騽┝枯敵龅纳湟白優(yōu)椴痪鶆騽┝? (率率) )輸輸 出的射野的過程。出的射野的過程。調(diào)強裝置調(diào)強裝置( (器或方法器或方法): ): 實現(xiàn)調(diào)強過程的裝置。實現(xiàn)調(diào)強過程的裝置。為什么要開展為什么要開展IMRTIMRT？1.1.放療中約有放療中約有30%30%的病例是凹形靶區(qū)，只有用的病例是凹形靶區(qū)，只有用 調(diào)

8、強方法才能得到這種形狀的高劑量分布，調(diào)強方法才能得到這種形狀的高劑量分布， 而周圍正常組織劑量很小。而周圍正常組織劑量很小。2.2.能夠作調(diào)強治療的設(shè)備和技術(shù)已商業(yè)化。能夠作調(diào)強治療的設(shè)備和技術(shù)已商業(yè)化。3.3.照射可實現(xiàn)數(shù)字化。照射可實現(xiàn)數(shù)字化。4.4.用于用于IMRTIMRT的射野注量的射野注量( (強度強度) )分布的分布的逆向設(shè)計逆向設(shè)計 算法已經(jīng)成熟。算法已經(jīng)成熟。5.CT/MRI/SPECT/PET5.CT/MRI/SPECT/PET等影像設(shè)備等影像設(shè)備, ,可以更加精確可以更加精確 地確定靶區(qū)和周圍正常組織、器官的幾何結(jié)構(gòu)地確定靶區(qū)和周圍正常組織、器官的幾何結(jié)構(gòu)6.IMRT6.I

9、MRT的驗證和的驗證和QAQA技術(shù)不斷涌現(xiàn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。調(diào)強的概念啟發(fā)于調(diào)強的概念啟發(fā)于X X射線橫向斷層射線橫向斷層CTCT成像的逆原理。當(dāng)成像的逆原理。當(dāng)CTCT的的X X射線球管發(fā)出強度均勻的射線球管發(fā)出強度均勻的X X射線束穿過人體后，其強度分布反射線束穿過人體后，其強度分布反比于組織厚度與組織密度的乘積，反向投影后形成組織的影比于組織厚度與組織密度的乘積，反向投影后形成組織的影像；反之，如果使用類似于像；反之，如果使用類似于CTXCTX射線穿過人體后的強度分布的射線穿過人體后的強度分布的高能高能X X（)線束、電子束或質(zhì)子束等，繞人體旋轉(zhuǎn)照射，在線束、電子束或質(zhì)子束等，繞人體旋轉(zhuǎn)照射

10、，在照射部位會得到類似照射部位會得到類似CTCT斷層影像的適形劑量分布。斷層影像的適形劑量分布。根據(jù)調(diào)強根據(jù)調(diào)強的概念，首先要根據(jù)病變的概念，首先要根據(jù)病變( (靶區(qū)靶區(qū)) )及周圍重要器官和組織的三及周圍重要器官和組織的三維解剖，利用計劃系統(tǒng)計算出射野照射方向上應(yīng)有的強度分維解剖，利用計劃系統(tǒng)計算出射野照射方向上應(yīng)有的強度分布，它是常規(guī)治療計劃設(shè)計的逆過程，稱為逆向計劃設(shè)計布，它是常規(guī)治療計劃設(shè)計的逆過程，稱為逆向計劃設(shè)計 第二節(jié)第二節(jié) 適形放射治療的臨床價值適形放射治療的臨床價值 適形治療概念的提出和進(jìn)行臨床研究，始于適形治療概念的提出和進(jìn)行臨床研究，始于19591959年。年。適形治療的

11、結(jié)果是適形治療的結(jié)果是: :高劑量分布區(qū)與靶區(qū)的三維形狀的高劑量分布區(qū)與靶區(qū)的三維形狀的適合度較常規(guī)治療大有提高；進(jìn)一步減小了周圍正常組適合度較常規(guī)治療大有提高；進(jìn)一步減小了周圍正常組織和器官卷入射野的范圍。這已在鼻咽癌、前列腺癌、織和器官卷入射野的范圍。這已在鼻咽癌、前列腺癌、非小細(xì)胞肺癌等三維適形治療與常規(guī)治療的研究比較中非小細(xì)胞肺癌等三維適形治療與常規(guī)治療的研究比較中得以證實。因靶區(qū)劑量分布的改善和靶周圍正常組織受得以證實。因靶區(qū)劑量分布的改善和靶周圍正常組織受照范圍的減小，可導(dǎo)致靶區(qū)處方劑量的進(jìn)一步提高和周照范圍的減小，可導(dǎo)致靶區(qū)處方劑量的進(jìn)一步提高和周圍正常組織并發(fā)癥的減低，并且在上

12、述幾種癌瘤的臨床圍正常組織并發(fā)癥的減低，并且在上述幾種癌瘤的臨床增量計劃研究中得以證實。理論認(rèn)為，靶區(qū)劑量提高，增量計劃研究中得以證實。理論認(rèn)為，靶區(qū)劑量提高，必然導(dǎo)致腫瘤局部控制率的提高，進(jìn)而提高生存率。必然導(dǎo)致腫瘤局部控制率的提高，進(jìn)而提高生存率。 放射治療在腫瘤治療中的地位放射治療在腫瘤治療中的地位癌癥治療五年生存率癌癥治療五年生存率 1990s1990s1930193019601960199019905%5%15%15%30%30%45%45%外科手術(shù)外科手術(shù)22%22%放射治療放射治療18%18%化學(xué)治療化學(xué)治療5%5%原發(fā)腫瘤未控原發(fā)腫瘤未控18%18%遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移未控遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移未控37

13、%37%合計合計45%45%55%55%未根治的癌癥患者的死亡原因未根治的癌癥患者的死亡原因手術(shù)、放療、化療三大手段對癌癥治愈率的相對貢獻(xiàn)手術(shù)、放療、化療三大手段對癌癥治愈率的相對貢獻(xiàn)IMRTIMRT提高癌癥患者生存率的假設(shè)提高癌癥患者生存率的假設(shè)提高腫瘤局部控制劑量提高腫瘤局部控制劑量 或或減低周圍重要器官劑量減低周圍重要器官劑量提高腫瘤局部控制率提高腫瘤局部控制率 或減少腫瘤遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移率或減少腫瘤遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移率提高癌癥患者生存率或提高癌癥患者生存率或改善癌癥患者愈后生存質(zhì)量改善癌癥患者愈后生存質(zhì)量腫瘤局部控制的最低劑量腫瘤局部控制的最低劑量（Fletcher 1973Fletcher 1973）

14、大量臨床報告證明大量臨床報告證明: :高劑量照射會提高腫瘤的局高劑量照射會提高腫瘤的局部控制率和無瘤生存率部控制率和無瘤生存率3D3D適形照射和雙側(cè)等中心旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)照射治療前列腺癌的有關(guān)劑量學(xué)參數(shù)的比較適形照射和雙側(cè)等中心旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)照射治療前列腺癌的有關(guān)劑量學(xué)參數(shù)的比較對比參數(shù)對比參數(shù)3DCRT3DCRTSRTSRT觀察例數(shù)觀察例數(shù)87878787靶區(qū)靶區(qū)劑量高于靶處方劑量的體積（劑量高于靶處方劑量的體積（% %）92.992.913.913.992.992.910.810.8ICRU ICRU 劑量（靶處方劑量）劑量（靶處方劑量）(Gy )(Gy )69.169.12.62.669.269.22

15、.62.6腫瘤最低劑量腫瘤最低劑量(Gy) (Gy) 66.366.35.35.363.563.58.68.6腫瘤平均劑量腫瘤平均劑量(Gy)(Gy)69.869.82.62.669.769.72.82.8腫瘤最高劑量腫瘤最高劑量(Gy)(Gy)71.771.72.42.471.371.32.82.8危及器官危及器官劑量高于或等于劑量高于或等于65 Gy65 Gy的直腸體積的直腸體積(%) (%) 33.733.715.015.062.762.721.021.0劑量高于或等于劑量高于或等于70Gy70Gy的直腸體積的直腸體積(%)(%)8.58.511.811.828.828.828.928.

16、9劑量高于或等于劑量高于或等于65 Gy65 Gy的膀胱體積的膀胱體積(%) (%) 22.322.312.512.550.550.522.822.8劑量高于或等于劑量高于或等于70Gy70Gy的膀胱體積的膀胱體積(%)(%)6.36.38.48.419.419.424.424.4適形放射治療的臨床研究適形放射治療的臨床研究腫瘤對放射線的抗拒和腫瘤的個體差異，造成劑量響腫瘤對放射線的抗拒和腫瘤的個體差異，造成劑量響應(yīng)曲線隨劑量繼續(xù)增加變得平坦，會減弱由于靶劑量應(yīng)曲線隨劑量繼續(xù)增加變得平坦，會減弱由于靶劑量增加帶來的治療增益的提高；但由于三維適形治療使增加帶來的治療增益的提高；但由于三維適形治療

17、使靶區(qū)外周靶區(qū)外周( (邊緣邊緣) )劑量得到提高，靶劑量的提高總體上劑量得到提高，靶劑量的提高總體上能提高局部控制率。同樣，因腫瘤局部控制率的提高，能提高局部控制率。同樣，因腫瘤局部控制率的提高，也會因腫瘤的遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移減少而提高生存率。也會因腫瘤的遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移減少而提高生存率。適形放射治療的臨床價值適形放射治療的臨床價值 臨床適應(yīng)癥臨床適應(yīng)癥腫瘤局部控制失敗占主要的癌瘤腫瘤局部控制失敗占主要的癌瘤因腫瘤局部控制失敗導(dǎo)致遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移的癌瘤因腫瘤局部控制失敗導(dǎo)致遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移的癌瘤解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀比較復(fù)雜，特別是凹解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀比較復(fù)雜，特別是凹 形靶區(qū)形靶區(qū); ; 或多靶點的腫瘤的治療或多靶點的腫瘤的治

18、療常規(guī)放療療效很好，希望進(jìn)一步減少放射常規(guī)放療療效很好，希望進(jìn)一步減少放射 并發(fā)癥和改進(jìn)患者療后的生存質(zhì)量并發(fā)癥和改進(jìn)患者療后的生存質(zhì)量 IMRTIMRT原理原理凸形靶區(qū)凸形靶區(qū)凹形靶區(qū)凹形靶區(qū)IMRTIMRT（IMPTIMPT）Photon IMRTPhoton IMRTProton IMRTProton IMRT逆向設(shè)計與射野強度分布逆向設(shè)計與射野強度分布劑量計算劑量計算調(diào)強治療實現(xiàn)方式分類調(diào)強治療實現(xiàn)方式分類第三節(jié)第三節(jié) 調(diào)強的方式與實現(xiàn)調(diào)強的方式與實現(xiàn)根據(jù)病變（靶區(qū)）及周圍重要器官和根據(jù)病變（靶區(qū)）及周圍重要器官和組織的三維解剖，利用優(yōu)化設(shè)計算法，組織的三維解剖，利用優(yōu)化設(shè)計算法，借助

19、計劃系統(tǒng)計算出射野照射方向上借助計劃系統(tǒng)計算出射野照射方向上的應(yīng)需要的的應(yīng)需要的強度強度（照射時間或機器跳（照射時間或機器跳數(shù)）分布數(shù)）分布 補償器補償器原用于原用于人體曲人體曲面和不面和不均勻組均勻組織的補織的補償。用償。用于調(diào)強于調(diào)強的二維的二維補償器補償器具有更具有更廣泛的廣泛的意義。意義。 由具有逆向計劃設(shè)計的計劃系統(tǒng)，提供每個射野的強度分布（由具有逆向計劃設(shè)計的計劃系統(tǒng)，提供每個射野的強度分布（ijij），），然后轉(zhuǎn)換成補償材料的厚度（然后轉(zhuǎn)換成補償材料的厚度（tijtij），輸出給），輸出給PCPC控制的補償生成器，進(jìn)控制的補償生成器，進(jìn)行補償器的制作。調(diào)強補償器可作為射野擋塊的一

20、部分，放置于治療機行補償器的制作。調(diào)強補償器可作為射野擋塊的一部分，放置于治療機的擋塊托架上。的擋塊托架上。 a.a.一維補償器一維補償器一維契形板，二一維契形板，二維補償器的一特維補償器的一特例。例。b.b.鋁塊或鉛片鋁塊或鉛片疊放式補償器疊放式補償器不同厚度的鋁方不同厚度的鋁方塊或鉛片按強度塊或鉛片按強度分布或組織厚度分布或組織厚度分布人工疊放分布人工疊放c.c.補償器生成器生補償器生成器生成的二維補償器成的二維補償器二維物理補償器技術(shù)具有可靠、易于質(zhì)量保證（質(zhì)量控制）工作。二維物理補償器技術(shù)具有可靠、易于質(zhì)量保證（質(zhì)量控制）工作。但因每個野都需要使用補償器，給模室制作和治療擺位都帶來不但

21、因每個野都需要使用補償器，給模室制作和治療擺位都帶來不便。補償器作為一種濾過器，也會影響原射線的能譜分布。便。補償器作為一種濾過器，也會影響原射線的能譜分布。但仍但仍是目前用得最為廣泛的調(diào)強器。是目前用得最為廣泛的調(diào)強器。 其特征是每個子野照射完畢后，照射切斷，其特征是每個子野照射完畢后，照射切斷，MLCMLC調(diào)到另一調(diào)到另一個子野，再繼續(xù)照射，直到所有子野照射完畢。所有子野個子野，再繼續(xù)照射，直到所有子野照射完畢。所有子野的流強相加，形成要求的強度分布。的流強相加，形成要求的強度分布。 MLCMLC靜態(tài)靜態(tài)調(diào)強調(diào)強是將是將射野要求射野要求的強度分的強度分布進(jìn)行分布進(jìn)行分級，利用級，利用MLC

22、MLC形成形成的多個子的多個子野進(jìn)行分野進(jìn)行分步照射。步照射。MLCMLC靜態(tài)調(diào)強由于每個子野照射結(jié)束后，射線必須切斷，靜態(tài)調(diào)強由于每個子野照射結(jié)束后，射線必須切斷，才能轉(zhuǎn)到下一個子野。這樣因加速器的射線的才能轉(zhuǎn)到下一個子野。這樣因加速器的射線的“ONON”、“OFFOFF”動作，影響劑量率的穩(wěn)定性，因此它只能在帶有動作，影響劑量率的穩(wěn)定性，因此它只能在帶有“柵控柵控”電子槍的新型加速器上才可能實現(xiàn)這種照射。電子槍的新型加速器上才可能實現(xiàn)這種照射。 調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類MLCMLC動態(tài)調(diào)強是利用多葉動態(tài)調(diào)強是利用多葉準(zhǔn)直器的互相對應(yīng)的一對準(zhǔn)直器的互相

23、對應(yīng)的一對葉片的相對運動，實現(xiàn)對葉片的相對運動，實現(xiàn)對射野強度的調(diào)節(jié)。該技術(shù)射野強度的調(diào)節(jié)。該技術(shù)的特征是葉片運動過程中，的特征是葉片運動過程中，射線一直處于射線一直處于“ONON”的位的位置。葉片運動的特點是一置。葉片運動的特點是一對相對葉片總是向一個方對相對葉片總是向一個方向運動。向運動。相對的兩個葉片中，有一片稱為引導(dǎo)片（相對的兩個葉片中，有一片稱為引導(dǎo)片（Leading LeafLeading Leaf），先），先運動到一個位置；然后另一片稱為跟隨片（運動到一個位置；然后另一片稱為跟隨片（Trailing LeafTrailing Leaf），），按選定的速度運動，給出各點所需的強度。

24、此技術(shù)在文獻(xiàn)中有按選定的速度運動，給出各點所需的強度。此技術(shù)在文獻(xiàn)中有不同的稱呼，如相機快門技術(shù)、葉片跟隨技術(shù)和滑窗技術(shù)等。不同的稱呼，如相機快門技術(shù)、葉片跟隨技術(shù)和滑窗技術(shù)等。調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類MLCMLC螺旋調(diào)強技術(shù)綜合了螺旋調(diào)強技術(shù)綜合了MLCMLC動態(tài)調(diào)強技術(shù)、動態(tài)調(diào)強技術(shù)、MLCMLC斷斷層治療技術(shù)和層治療技術(shù)和MLCMLC靜態(tài)調(diào)強技術(shù)的特點。在整個照靜態(tài)調(diào)強技術(shù)的特點。在整個照射過程中，治療機機架繞患者作射過程中，治療機機架繞患者作N N次等中心旋轉(zhuǎn)；次等中心旋轉(zhuǎn)；每一次旋轉(zhuǎn)過程中，每一次旋轉(zhuǎn)過程中，MLCMLC不斷（一般每間隔不斷（一

25、般每間隔5 5）改）改變射野的大小和形狀，完成一組變射野的大小和形狀，完成一組“子野子野”的照射。的照射。因為因為MLCMLC旋轉(zhuǎn)調(diào)強時旋轉(zhuǎn)調(diào)強時MLCMLC運動的范圍和次數(shù)都低于運動的范圍和次數(shù)都低于MLCMLC動態(tài)調(diào)強和動態(tài)調(diào)強和MLCMLC靜態(tài)調(diào)強，效率較高。靜態(tài)調(diào)強，效率較高。 調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法斷層治療技術(shù)，因模擬斷層治療技術(shù)，因模擬X X射線計算機斷層技術(shù)而得名，它是利用特射線計算機斷層技術(shù)而得名，它是利用特殊設(shè)計的殊設(shè)計的MLCMLC形成的扇形束繞患者體縱軸（此軸一般與加速器機架形成的扇形束繞患者體縱軸（此軸一般與加速器機架旋轉(zhuǎn)軸一致）旋轉(zhuǎn)照射，完成一個切片治療。然后利用床

26、的步進(jìn)，旋轉(zhuǎn)軸一致）旋轉(zhuǎn)照射，完成一個切片治療。然后利用床的步進(jìn)，完成下一個切片的治療。本方法類似于英國完成下一個切片的治療。本方法類似于英國GreenGreen氏在氏在2020世紀(jì)世紀(jì)6060年年代倡導(dǎo)的循跡掃描技術(shù)。按床的行進(jìn)方式的不同，在美國的兩個不代倡導(dǎo)的循跡掃描技術(shù)。按床的行進(jìn)方式的不同，在美國的兩個不同地方，分別獨立地發(fā)展了兩種不同的斷層治療方式：步進(jìn)同地方，分別獨立地發(fā)展了兩種不同的斷層治療方式：步進(jìn)（IndexIndex）方式和螺旋（）方式和螺旋（SpiralSpiral）方式。）方式。 調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類螺旋方式是采取螺旋螺旋方式是采取螺旋CTCT掃描方

27、掃描方式，機架邊旋轉(zhuǎn)，治療床邊緩式，機架邊旋轉(zhuǎn)，治療床邊緩緩前進(jìn)，實現(xiàn)扇形束的調(diào)強切緩前進(jìn)，實現(xiàn)扇形束的調(diào)強切片治療。片治療。 步進(jìn)式是在每次旋轉(zhuǎn)照射完畢步進(jìn)式是在每次旋轉(zhuǎn)照射完畢后，床步進(jìn)一段距離。后，床步進(jìn)一段距離。調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類電磁偏轉(zhuǎn)掃描技術(shù)是實現(xiàn)調(diào)強治電磁偏轉(zhuǎn)掃描技術(shù)是實現(xiàn)調(diào)強治療的最好方法。它具有療的最好方法。它具有X X光子的光子的利用率很高，治療時間短的突出利用率很高，治療時間短的突出優(yōu)點，而且可實現(xiàn)電子束、質(zhì)子優(yōu)點，而且可實現(xiàn)電子束、質(zhì)子束的調(diào)強治療。因束的調(diào)強治療。因MM50MM50型電子回型電子回旋加速器能夠提供品質(zhì)好的能

28、量旋加速器能夠提供品質(zhì)好的能量束流，能譜窄、能量單一的高能束流，能譜窄、能量單一的高能X X射線和高能電子束，利用電子射線和高能電子束，利用電子束的電磁偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)方向可變、束的電磁偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)方向可變、強度各異的強度各異的X X射線和電子束的調(diào)射線和電子束的調(diào)強筆型束的掃描式照射。強筆型束的掃描式照射。調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類一種新型的二維調(diào)強準(zhǔn)直器。它由一種新型的二維調(diào)強準(zhǔn)直器。它由N N* *N N個準(zhǔn)直器單元組成（每個單元形成一個個準(zhǔn)直器單元組成（每個單元形成一個單元野），類似于棋盤式的結(jié)構(gòu)，稱為單元野），類似于棋盤式的結(jié)構(gòu)，稱為棋盤式準(zhǔn)直器。準(zhǔn)直器

29、單元分為全阻擋棋盤式準(zhǔn)直器。準(zhǔn)直器單元分為全阻擋單元和全開放單元兩種，每個單元在等單元和全開放單元兩種，每個單元在等中心處的射野為中心處的射野為5mm5mm* *5mm5mm或或10mm10mm* *10mm10mm，它們的幾何形狀，在放射源（它們的幾何形狀，在放射源（X X射線靶）射線靶）處聚焦。全阻擋單元由處聚焦。全阻擋單元由12cm12cm厚的固體射厚的固體射線衰減材料制成，不讓射線穿過。全開線衰減材料制成，不讓射線穿過。全開放單元全部露空，對射線無阻擋。放單元全部露空，對射線無阻擋。照射時，通過氣泵向露空單元內(nèi)按預(yù)定照射時，通過氣泵向露空單元內(nèi)按預(yù)定方式充入一定厚度的水銀（補償器厚方式

30、充入一定厚度的水銀（補償器厚度），完成一次照射；然后準(zhǔn)進(jìn)器平移度），完成一次照射；然后準(zhǔn)進(jìn)器平移一個單元的位置，或旋轉(zhuǎn)一個單元的位置，或旋轉(zhuǎn)9090角，露空角，露空單元和阻擋單元互換位置，再照射一次，單元和阻擋單元互換位置，再照射一次，完成調(diào)強過程。該種準(zhǔn)直器具有簡單、完成調(diào)強過程。該種準(zhǔn)直器具有簡單、可靠、易于劑量控制和射野驗證等突出可靠、易于劑量控制和射野驗證等突出優(yōu)點。但可能因水銀蒸發(fā)引起水銀氣污優(yōu)點。但可能因水銀蒸發(fā)引起水銀氣污染，一直未被染，一直未被FDAFDA批準(zhǔn)臨床應(yīng)用。目前批準(zhǔn)臨床應(yīng)用。目前正在積極開發(fā)和研制類似的新型的二進(jìn)正在積極開發(fā)和研制類似的新型的二進(jìn)制的固體調(diào)強準(zhǔn)直器，

31、主要思路是將棋制的固體調(diào)強準(zhǔn)直器，主要思路是將棋盤準(zhǔn)直器中的全阻擋單元分成上、下兩盤準(zhǔn)直器中的全阻擋單元分成上、下兩層，靠上、下層阻擋塊的平移調(diào)整露空層，靠上、下層阻擋塊的平移調(diào)整露空單元野下的劑量，實現(xiàn)調(diào)強。單元野下的劑量，實現(xiàn)調(diào)強。 調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類作為作為MLCMLC的一個特例，獨的一個特例，獨立準(zhǔn)直器可看作是兩對立準(zhǔn)直器可看作是兩對互相垂直的獨立的互相垂直的獨立的MLCMLC葉葉片。利用它們的相對運片。利用它們的相對運動，也可以實現(xiàn)調(diào)強。動，也可以實現(xiàn)調(diào)強。其方法類似于靜態(tài)調(diào)強其方法類似于靜態(tài)調(diào)強技術(shù)，將射野分成若干技術(shù)，將射野分成若干個

32、矩形子野，進(jìn)行分步個矩形子野，進(jìn)行分步照射。因子野總是矩形照射。因子野總是矩形野，照射效率比靜態(tài)調(diào)野，照射效率比靜態(tài)調(diào)強技術(shù)的低得多。強技術(shù)的低得多。與現(xiàn)今流行的調(diào)強技術(shù)相比，與現(xiàn)今流行的調(diào)強技術(shù)相比，ICIC靜態(tài)調(diào)強具有下述優(yōu)點：（靜態(tài)調(diào)強具有下述優(yōu)點：（1 1）因）因ICIC已成為新一代加速器的標(biāo)準(zhǔn)配置，已成為新一代加速器的標(biāo)準(zhǔn)配置，ICIC比比MLCMLC更為經(jīng)濟(jì)；（更為經(jīng)濟(jì)；（2 2）與）與MLCMLC相比，沒有凹凸槽效應(yīng)，漏射線和射野半影都較??；（相比，沒有凹凸槽效應(yīng)，漏射線和射野半影都較?。唬? 3）ICIC運運動要比動要比MLCMLC運動更為可靠，故障機會大為減少。運動更為可靠，

33、故障機會大為減少。WebbWebb氏最近提出氏最近提出ICIC技術(shù)加調(diào)強補償片（技術(shù)加調(diào)強補償片（MASKMASK）方法，可將其照射效率大大提高。目前）方法，可將其照射效率大大提高。目前該技術(shù)正在發(fā)展中。該技術(shù)正在發(fā)展中。調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類條形擋塊移動技術(shù)是利用一個條形擋塊移動技術(shù)是利用一個長條吸收體橫跨平野，以不同長條吸收體橫跨平野，以不同速度運動，形成一維強度分布。速度運動，形成一維強度分布。長條吸收體由計算機控制，連長條吸收體由計算機控制，連同驅(qū)動電機一起構(gòu)成的附件，同驅(qū)動電機一起構(gòu)成的附件，直接放入加速器的擋塊托架上。直接放入加速器的擋塊托

34、架上。第四節(jié)第四節(jié) 三維適形放療對設(shè)備的要求三維適形放療對設(shè)備的要求放射治療全過程包括病變放射治療全過程包括病變( (靶區(qū)靶區(qū)) )和重要器官及組織的空間定位、和重要器官及組織的空間定位、治療計劃設(shè)計、治療方案的模擬及治療方案的實施四個階段。治療計劃設(shè)計、治療方案的模擬及治療方案的實施四個階段。 7070年代年代CTCT的出現(xiàn)給放射治療的腫瘤定位提供了一種較有效的的出現(xiàn)給放射治療的腫瘤定位提供了一種較有效的和較精確的工具，特別對輪廓的勾畫和組織密度和較精確的工具，特別對輪廓的勾畫和組織密度( (通過通過CTCT值轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換) )為放療醫(yī)師、放射物理師提供了第一手的資料。但因常規(guī)為放療醫(yī)師、放射

35、物理師提供了第一手的資料。但因常規(guī)CTCT只能只能提供兩維的信息，病變提供兩維的信息，病變( (靶區(qū)靶區(qū)) )、器官和組織的三維結(jié)構(gòu)是在治療、器官和組織的三維結(jié)構(gòu)是在治療計劃系統(tǒng)中通過簡單的坐標(biāo)疊加和勾畫形成，這樣形成的三維輪計劃系統(tǒng)中通過簡單的坐標(biāo)疊加和勾畫形成，這樣形成的三維輪廓的精確性隨廓的精確性隨CTCT掃描層厚和間距的加大而變劣，改進(jìn)的方法是利掃描層厚和間距的加大而變劣，改進(jìn)的方法是利用現(xiàn)代的螺旋用現(xiàn)代的螺旋CTCT和三維重建技術(shù)。和三維重建技術(shù)。配有立體定位框架的螺旋配有立體定位框架的螺旋CTCT將將是作三維適形放療是作三維適形放療(3DCRT)(3DCRT)的一種必備的工具，因為

36、它能提供直的一種必備的工具，因為它能提供直接的準(zhǔn)確的病變接的準(zhǔn)確的病變( (靶區(qū)靶區(qū)) )及器官的三維信息。及器官的三維信息。為放射治療定位目的，為放射治療定位目的，MRIMRI是作為是作為CTCT定位的一種輔佐工具。為此，需要發(fā)展定位的一種輔佐工具。為此，需要發(fā)展CTCT與與MRIMRI圖像圖像的融合技術(shù)的融合技術(shù)( (軟件技術(shù)軟件技術(shù)) )。像常規(guī)放療一樣，三維適形放療也需要分次照射像常規(guī)放療一樣，三維適形放療也需要分次照射。保證從腫瘤。保證從腫瘤定位到每天重復(fù)照射時體位的精確重復(fù)是實施三維適形放療的定位到每天重復(fù)照射時體位的精確重復(fù)是實施三維適形放療的根本措施。采用精確的治療體位的固定技

37、術(shù)，不僅使適形放療根本措施。采用精確的治療體位的固定技術(shù)，不僅使適形放療具有實際的臨床意義，而且能夠進(jìn)一步的縮小計劃靶區(qū)（具有實際的臨床意義，而且能夠進(jìn)一步的縮小計劃靶區(qū)（PTVPTV）的范圍，使它更加接近于臨床靶區(qū)（的范圍，使它更加接近于臨床靶區(qū)（CTVCTV）。因此，三維適形）。因此，三維適形放療過程中必須采用立體定向定位擺位框架。否則，就不能保放療過程中必須采用立體定向定位擺位框架。否則，就不能保證治療過程中患者坐標(biāo)系的一致性。證治療過程中患者坐標(biāo)系的一致性。治療計劃設(shè)計治療計劃設(shè)計是放射治療過程中極其重要的一環(huán)，在治療計劃系統(tǒng)是放射治療過程中極其重要的一環(huán)，在治療計劃系統(tǒng)( (一種專用

38、電子計算機一種專用電子計算機) )中進(jìn)行。治療計劃系統(tǒng)的主要功能是接受中進(jìn)行。治療計劃系統(tǒng)的主要功能是接受CT/MRICT/MRI輸出的圖像輸出的圖像( (通過網(wǎng)絡(luò)、中間介質(zhì)等通過網(wǎng)絡(luò)、中間介質(zhì)等) )，病變（靶區(qū)）及重要器，病變（靶區(qū)）及重要器官和組織輪廓的勾畫及重建，制訂一個優(yōu)化的治療方案，輸出治療方官和組織輪廓的勾畫及重建，制訂一個優(yōu)化的治療方案，輸出治療方案的細(xì)節(jié)以及實施該治療方案所需的治療輔助工具（如擋塊、組織補案的細(xì)節(jié)以及實施該治療方案所需的治療輔助工具（如擋塊、組織補償?shù)龋┲谱骷?xì)節(jié)。目前國內(nèi)外市場上銷售的治療計劃系統(tǒng)名目繁多，償?shù)龋┲谱骷?xì)節(jié)。目前國內(nèi)外市場上銷售的治療計劃系統(tǒng)名目

39、繁多，但都是二維系統(tǒng)，加上三維圖像處理和顯示軟件后稱其為兩維半系統(tǒng)，但都是二維系統(tǒng)，加上三維圖像處理和顯示軟件后稱其為兩維半系統(tǒng)，其主要缺點是：其主要缺點是：（1 1）由于）由于CT/MRICT/MRI信息為兩維的，加上兩維圖像的簡單坐標(biāo)疊加，不信息為兩維的，加上兩維圖像的簡單坐標(biāo)疊加，不能給出準(zhǔn)確的三維影像，造成病變（靶區(qū)）定位的失真和畸變。能給出準(zhǔn)確的三維影像，造成病變（靶區(qū)）定位的失真和畸變。（2 2）對體內(nèi)不均勻組織密度對劑量分布影響的處理較為簡單，劑量）對體內(nèi)不均勻組織密度對劑量分布影響的處理較為簡單，劑量計算的精度不高。計算的精度不高。（3 3）由于沒有采用逆向算法，優(yōu)化設(shè)計很困難

40、，甚至變得不可能。）由于沒有采用逆向算法，優(yōu)化設(shè)計很困難，甚至變得不可能。 適合調(diào)強適形放療的治療計劃系統(tǒng)必須克服上述三大缺點，還必適合調(diào)強適形放療的治療計劃系統(tǒng)必須克服上述三大缺點，還必須具有下述幾大特征：須具有下述幾大特征：（1 1）不僅要采用較為精確的（正向）劑量算法（特別是對散射）不僅要采用較為精確的（正向）劑量算法（特別是對散射線的處理），還必須有逆向算法。線的處理），還必須有逆向算法。（2 2）必須具有三維數(shù)字圖像重建（）必須具有三維數(shù)字圖像重建（DDRDDR）功能。）功能。（3 3）不僅冠狀、矢狀、橫斷及任意斜切面圖像及劑量分布顯示）不僅冠狀、矢狀、橫斷及任意斜切面圖像及劑量分布

41、顯示功能，還必須有射野方向觀視（功能，還必須有射野方向觀視（BEVBEV）和醫(yī)生方向觀視（）和醫(yī)生方向觀視（REVREV）的）的功能。功能。（4 4）安排和設(shè)計射野時，必須具有模擬類似常規(guī)模擬定位機的）安排和設(shè)計射野時，必須具有模擬類似常規(guī)模擬定位機的射野選擇功能，包括準(zhǔn)直器種類（對稱式、獨立式、多葉準(zhǔn)直器）射野選擇功能，包括準(zhǔn)直器種類（對稱式、獨立式、多葉準(zhǔn)直器）和大小、放置射野擋塊和楔形板等。和大小、放置射野擋塊和楔形板等。（5 5）治療方案確認(rèn)后，能夠?qū)⑸湟皸l件傳送到）治療方案確認(rèn)后，能夠?qū)⑸湟皸l件傳送到CTCT機上進(jìn)行治療模機上進(jìn)行治療模擬。此過程稱之為擬。此過程稱之為CTCT模擬（模

42、擬（CT SimulationCT Simulation）。）。CTCT模擬機是一臺專模擬機是一臺專為放射治療設(shè)計的專用的為放射治療設(shè)計的專用的CTCT機，包括機，包括CTCT機、專用模擬軟件和定位機、專用模擬軟件和定位系統(tǒng)。其特點是：掃描孔徑（系統(tǒng)。其特點是：掃描孔徑（FOVFOV）必須很大，允許不同體位的患）必須很大，允許不同體位的患者作者作CTCT掃描；床面必須與治療的床面一樣，同時附有安裝治療體掃描；床面必須與治療的床面一樣，同時附有安裝治療體位固定器的輔助裝置；帶有射野模擬的三維激光模擬系統(tǒng)；因此，位固定器的輔助裝置；帶有射野模擬的三維激光模擬系統(tǒng)；因此，計劃系統(tǒng)必須能實現(xiàn)與計劃系統(tǒng)

43、必須能實現(xiàn)與CTCT模擬的通信。專用模擬軟件既可以單獨模擬的通信。專用模擬軟件既可以單獨成系統(tǒng)，也可以成為成系統(tǒng)，也可以成為3D3D治療計劃系統(tǒng)的一部分。治療計劃系統(tǒng)的一部分。(6)(6)治療方案確認(rèn)后，治療條件能夠傳送到治療機的計算機，包括治療方案確認(rèn)后，治療條件能夠傳送到治療機的計算機，包括機架、準(zhǔn)直器、治療床的轉(zhuǎn)角與范圍；射野大小、方向、多葉準(zhǔn)機架、準(zhǔn)直器、治療床的轉(zhuǎn)角與范圍；射野大小、方向、多葉準(zhǔn)直器的葉片位置；照射過程中葉片的運動范圍及速度等。直器的葉片位置；照射過程中葉片的運動范圍及速度等。(7)(7)治療方案確認(rèn)后，治療的輔助裝置如射野擋塊、組織補償?shù)鹊闹委煼桨复_認(rèn)后，治療的輔助

44、裝置如射野擋塊、組織補償?shù)鹊膮?shù)能傳送到相應(yīng)的裝置制作器上。參數(shù)能傳送到相應(yīng)的裝置制作器上。(8)(8)能夠接收和比較治療機射野影像系統(tǒng)傳送來的射野確認(rèn)圖像。能夠接收和比較治療機射野影像系統(tǒng)傳送來的射野確認(rèn)圖像。治療機是實現(xiàn)精確治療的關(guān)鍵設(shè)備。醫(yī)用電子加速器主要有電子治療機是實現(xiàn)精確治療的關(guān)鍵設(shè)備。醫(yī)用電子加速器主要有電子回旋加速器和電子直線加速器兩種，它們既可產(chǎn)生治療深部腫瘤回旋加速器和電子直線加速器兩種，它們既可產(chǎn)生治療深部腫瘤的的MVMV級級X X射線，亦可產(chǎn)生治療表淺腫瘤的射線，亦可產(chǎn)生治療表淺腫瘤的MeVMeV級電子束。醫(yī)用電子級電子束。醫(yī)用電子回旋加速器以回旋加速器以MM5OMM5O為代表，成為為代表，成為X X射線、電子束三維適形放射治射線、電子束三維適形放射治療的新一代治療機。醫(yī)用電子直線加速器在功能和技術(shù)上均有顯療的新一代治療機。醫(yī)用電子直線加速器在功能和技術(shù)上均有顯著的進(jìn)展，表現(xiàn)為著的進(jìn)展，表現(xiàn)為: :采用復(fù)合靶、復(fù)合均整塊和電子掃描系統(tǒng)改采用復(fù)合靶、復(fù)合均整塊和電子掃描系統(tǒng)改善了善了X X射線和電子束的劑量分布特性；采用能量開關(guān)或功率分配射線和電子束的劑量分布特性；采用能量開關(guān)或功率分配技術(shù)獲得能譜相同的高低兩檔技術(shù)獲得能譜相同的高低兩檔X X射線和實現(xiàn)射線和實現(xiàn)X X射線能量的連續(xù)調(diào)節(jié)；射線能量的連續(xù)調(diào)節(jié)；采用獨立運動準(zhǔn)直器