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1、第第 15 章章 放射治疗特殊技术与方法放射治疗特殊技术与方法E.B. PODGORSAK 翻译：翻译：祁振宇 黄晓延 Department of Medical Physics, McGill University Health Centre, Montreal, Quebec, CanadaM.B. PODGORSAK Department of Radiation Medicine, Roswell Park Cancer Institute, Buffalo, New York, United States of America15.1概述概述临床上除了常规应用的放射治疗技术之外，为满
2、足治疗的需要还发展了一些特殊的剂量照射方式与靶区精确定位的方法。这些技术、方法的应用通常需要对现有的设备进行升级改造，并采用特殊的质量保证规范。同时在治疗的过程中需要物理师全程跟随并提供技术保障。由于这些技术方法的复杂性，通常只局限于一些区域性的较大的放射治疗中心使用。 这些特殊的放射治疗技术主要包括以下 9 种。其中前 6 种属于特殊的剂量照射方式，后 3 种属于特殊的靶区精确定位技术。1立体定向治疗2全身光子线放射治疗（TBI）3全身电子线放射治疗（TSEI）4术中放射治疗（IORT）5直肠腔内放射治疗6适形放射治疗和调强放射治疗（IMRT）7图像引导的放射治疗（IGRT）8呼吸门控治疗技
3、术9PET/CT 影像融合技术15.2立体定向治疗立体定向治疗在过去的 15 年里，立体定向治疗技术从 20 世纪 60、70 年代只有几家医疗机构在使用的萌芽阶段迅速发展成为放射治疗的一种主流治疗技术，在世界范围内得到了广泛的应用。立体定向治疗主要使用多弧非共面聚焦技术，将预设的处方剂量投射到空间立体定位的病变靶区。立体定向治疗主要应用于脑部肿瘤，也有一些研究将其使用于其他部位肿瘤的治疗。立体定向治疗的主要特点是： 总照射剂量一般为1050 Gy，治疗的靶体积较小，典型照射体积为135cm3。 立体定位偏差应小于1 mm，剂量偏差需小于5%。 立体定向治疗可以通过体内立体插植活性放射源来实现
4、（立体定向近距离体内放射治疗） ，更多的时候是使用一个或多个体外放射源来完成（立体定向 体外放射治疗） 。 立体定向体外放射治疗（SEBI）根据治疗分次可以分为两类：立体定向放射手术：所有治疗剂量一次完成。立体定向放射治疗：和标准放射治疗类似，总治疗剂量分多次实施。 从技术角度看，立体定向放射手术与立体定向放射治疗没有本质区别。二者常常通称为立体定向放射手术。 通常任何用于体外放射治疗的放射源都可以用于立体定向放射手术（如：钴60射线，高能X线，质子或重带电离子束，甚至中子线）15.2.1立体定向放射手术的物理与临床要求立体定向放射手术的物理与临床要求立体定向放射治疗需要满足的物理、临床要求是
5、： 使用立体定位技术精确定义靶区体积和位置 靶区体积内外的三维剂量分布计算 靶区和敏感器官的剂量体积直方图计算 剂量分布与靶区轮廓相适形, 并且在靶区体积外剂量迅速跌落。 在含有靶区与周围组织解剖结构的诊断图像上显示等剂量曲线的分布 指定病变的精确治疗剂量和分次治疗方案 精确的靶区照射位置精确度 (1mm) 精确的靶区照射剂量精确度 (5%) 在合理的时间内完成治疗 低皮肤剂量 (避免脱发), 低晶体受量 (避免白内障) 放射敏感器官接受的散射和漏射剂量比较低或可忽略（避免继发的放射生理、遗传反应）15.2.2立体定向放射治疗的适应症立体定向放射治疗的适应症立体定向放射治疗的适应症有: 功能性
6、紊乱 血管病变 原发（primary）良性和恶性肿瘤 转移瘤15.2.3立体定向放射手术所需设备：立体定向放射手术所需设备：立体定向放射手术所需的设备有: 立体定位框架： 为计划靶区（PTV）精确定位和照射提供一个固定的坐标系统。立体定位架也用于辅助患者摆位和治疗过程中的体位固定。 影像设备（如 CT、磁共振（MR）、数字减影血管造影（DSA）：用于正常组织结构、病变与靶区的显示、定义与定位。 靶区立体定位软件：结合立体定位框架和影像设备，确定靶区在立体定位系统中的参考坐标。 治疗计划设计系统（TPS）：计算立体定向放射手术的三维剂量分布，并以等剂量曲线的形式在含有解剖结构的诊断图像上显示出来
7、。 放射源和放射手术治疗技术。15.2.4 历史发展20 世纪 50 年代初，瑞典神经外科专家 Leksell 首先提出了将立体定向技术与放射治疗相结合的方法，并将其命名为“放射手术”。当时 Leksell 使用 200 kVp 的 X 射线对颅内病变进行了单次大剂量（100 Gy）照射。所用的射线从几个方向聚焦到靶区，保护了周围的重要组织。基于深部 X 线的放射手术治疗在 20 世纪 50 年代后期逐步停止使用，但是脑部聚焦照射的概念却应用到了一些更加合适的放射束上，从回旋加速器的质子束、钴60 的 射线，一直到新近的直线加速器的兆伏级 X 射线。1974 年，Larsson 首先探讨了使用
8、直线加速器进行放射手术的可行性。1984年，Betti 和 Derechinsky 则进一步报道了基于直线加速器的多弧非共面旋转聚焦技术在的发展和临床应用情况。此后不久，这一新技术分别由 Colombo 等人在意大利维琴察、Hartmann 等人在德国海德尔堡投入临床使用。1986 年，美国波士顿的哈佛大学与加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学也相继引入了这一技术。这是北美最早开展以直线加速器为基础的放射手术治疗的两家机构。哈佛大学采用了多弧非聚焦non-converging弧度技术，而麦吉尔大学则发展了动态立体放射手术的方法。15.2.5放射手术技术 15.2.5.1 伽马刀伽马刀（又名伽马治疗机）是
9、过去40年里发展起来的一种放射手术设备。期间虽然历经了无数次重大的技术改进，但是仍然沿用了20世纪60年代末Leksell伽马治疗机原型的基本结构和原理。伽马刀在治疗机体部中心装备有201个60钴放射源，其产生的201个线束经准直后聚焦到一点，即焦点。放射源到焦点的距离约为40 cm。伽马刀圆形照射野大小最终由4种不同规格的准直器头盔决定，在焦点平面处提供的射野直径通常为4到18 mm。伽马刀的主要部件为： 治疗机，包括上半球形防护罩和中央部的机体。 治疗床和移床装置 4种不同规格的准直器头盔，在焦点平面处提供射野直径为4到18 mm的圆形照射野。 控制装置图15.1显示了一个典型伽马刀装置，
10、包括机体、治疗床和准直器头盔。图 15.1 新型伽马刀（4C 型）示意图。该型伽马刀主要由一个装备有 201 个60钴放射源（活度：30 Ci1.111012 Bq）的治疗机体、治疗床和准直器头盔组成。左上角的插图显示了一个患者治疗的自动摆位系统。15.2.5.2 基于直线加速器的放射手术以加速器为基础的放射手术（又名X刀）可以使用现有的标准等中心型的直线加速器，通过对其部分装置进行改进，使之符合更加严格的机械、电子误差标准。这些改进措施相对简单，主要包括： 辅助的准直器，包括定义放射手术小圆形照射野的一系列不同规格的附加准直器，或可以定义不规则照射野的小多叶准直器（MLC） 远距离操控的自动
11、治疗床或旋转治疗椅 在治疗中用以固定立体定位框架的床的托架或地面支架 治疗床角度和高度的显示及连锁 特殊的制动装置，用以治疗过程中固定治疗床的升降、进出和侧向移动X 刀技术目前主要分为三类：多弧非共面聚焦技术、动态立体放射手术以及锥形旋转聚焦技术。这些技术的划分主要依据加速器臂架和患者治疗床（或椅）从起始角度到中止角度的旋转运动方式来决定。应用多弧非共面聚焦技术时，在加速器臂架旋转照射过程中治疗床（或椅）保持静止；而使用动态立体放射手术治疗时，机架和治疗床同时旋转运动（如：当机架从 30 至 330 旋转运动 300 时，治疗床从 75 至75 旋转 150 ）。图15.2 显示了应用动态立体
12、放射手术治疗患者的情况。图15.2 动态立体放射手术治疗示意图。使用锥形旋转聚焦技术治疗时，加速器臂架保持静止，患者随治疗椅旋转运动。在上述三种技术中，最常使用的是多弧非共面聚焦技术，其次为动态立体放射手术。15.2.5.3 安装在机械臂上的小型直线加速器系统一种安装在机械臂上的小型直线加速器系统（赛波刀CyberKnife）为基于直线加速器的放射手术治疗提供了一种全新的方式，其应用改变了传统放射手术治疗靶区定位和剂量照射的方法。与传统框架结构为基础的立体定位不同，赛波刀采用非侵入性的图像引导的靶区定位方法；同时赛波刀不使用传统等中心型加速器，而是采用一台6 MV、工作于104MHz X波段的
13、小型直线加速器，并将其安装在工业机械手臂上。图15.3给出了一个典型的安装在机械臂上的小型直线加速器系统的示意图。图15.3 安装在机械臂上的小型直线加速器系统（赛波刀）的示意图。赛波刀立体定向放射手术治疗系统扩展了传统立体定向手术的范围。与传统技术相比，赛波刀具有以下优点：(i) 赛波刀允许无框架结构放射手术治疗（免除了使用刚性、侵入性立体定位框架的需求）(ii) 赛波刀可以连续监测、追踪患者的治疗体位，运用在线影像方法确定靶区在治疗室坐标系中的准确位置。(iii)通过图像引导的方法，赛波刀引导射线瞄准在线确认的靶区位置，可以实现靶区剂量照射的定位精度在1 mm以内(iv)赛波刀无需框架结构
14、的特点便于其运用到其他颅外病灶的治疗，如：脊髓、肺和前列腺。可以通过人体骨骼或手术预置的金属标记点作为靶区定位的参照系。15.2.6放射手术治疗执行的不确定性结合立体定位框架技术，现代影像设备的最小靶区定位误差可以达到1 mm。在患者从影像室转移到治疗室的过程中，脑部组织的位移十分微小，由此产生的误差可以忽略不计。在精良的机械条件下，加速器型的立体定向系统执行精度可以达到0.5 mm，伽马刀则可以将误差控制在0.3 mm以内。虽然两种技术靶区剂量投射的总精度相差无几，加速器型的系统为保证治疗的准确性却需要比伽马刀更加严格、繁琐的质量控制和质量保证规范。这是由于用加速器实施放射手术方式十分复杂，
15、基于加速器的系统发生较大误差（如遗失部分靶区）的几率远大于伽马治疗机。但是与伽马刀相比，加速器型系统却具有更大的发展优势。目前计算机控制微型多叶准直器已经商用，可以使用不规则射野实现单一等中心的放射治疗。装配在机械臂上的小型加速器治疗系统无需传统的框架定位结构，使用图像引导的剂量投射方式进行放射手术治疗，给患者和工作人员带来了明显的益处。另外，不仅可以用于脑部，还可以用于其他病灶的立体定向放射治疗。与多个等中心的治疗相比，小多叶准直器技术可以实现单一等中心治疗，从而改善靶区剂量分布的均匀性，提高适形度，减少敏感器官的散射和漏射剂量。一旦放射手术逆向治疗计划系统（ITP）研制成功，辅以微型多叶准
16、直器的三维适形调强放射手术治疗将成为临床的常规治疗方法。15.2.7处方剂量和剂量分次放射手术处方剂量和治疗次数取决于病变的种类、颅内靶区的体积和位置。良性病变多使用单次治疗，恶性肿瘤则采用分次治疗的方式。立体定向手术（单次治疗）： 主要适用于功能性失调、血管畸形、一些良性肿瘤和远处转移病灶的治疗。 偶尔用于恶性颅内肿瘤常规放射治疗后的剂量推量。 处方剂量1225 Gy；病灶越大，处方剂量越小。应用立体定向放射治疗（分次治疗）时，可以在疗程中将定位框架固定于患者颅骨，或者使用可以重复摆位的定位框架。考虑到治疗的复杂性，立体定向手术多使用较大的分次剂量，常见剂量分割方法为6 7 Gy（总剂量42
17、 Gy），每两天照射一次；或10 4 Gy (总剂量40 Gy)，每天照射一次。15.2.8放射手术设备的临床测试虽然剂量投射的方式不同，放射手术设备临床测试所遵循的基本原则十分相似。在临床应用放射手术技术之前，需要考虑以下问题： 获取照射野的剂量学数据，保证治疗计划剂量计算的准确性和患者的治疗安全。 放射手术设备的机械精度必须在可接受的的误差范围，保证治疗准确、可靠的实施。 治疗过程中的每一个环节，从靶区定位、计划设计到治疗实施，都必须要经过实际验证，保证用于放射手术的各种软件、硬件设备的可靠性和精确性。15.2.9放射手术的质量保证放射手术是一项十分复杂的治疗技术，不仅需要参与人员的密切合
18、作，还需要准确的靶区定位和计划设计以及严格的质量保证规范。执行放射手术的核心成员包括神经外科医师、放射肿瘤医师、物理师以及放射治疗技术人员（治疗师）。放射手术质量保证规范主要分为以下三类： 日常基本质量保证规范：用于维护放射手术靶区定位、三维计划设计、剂量实施的各种设备的正常性能。 术前质量保证规范：用以执行放射手术前的相关设备的校准与准备。 术中质量保证。15.2.10 伽马刀与直线加速器型放射手术的对比20世纪80年代后期随着直线加速器型放射手术的诞生，放射手术治疗迅速发展成为一种主流的放射治疗技术，在其技术与临床的应用上都取得了较大进展。但是当放射手术方法从神经外科过渡到放射肿瘤部门的时
19、候，作为技术发明者和主要使用者的神经外科医生与受过专门培训的、具有使用放射线治疗疾病专业资格认证的放射肿瘤医师在观念上尚存在诸多分歧。放射肿瘤医师比较认可等中心加速器型设备的临床使用。他们对基于加速器的新的放射手术技术十分热衷，但是对放射手术使用单次大剂量照射而不采用常规放射治疗剂量分次照射的方法持保留态度。而神经外科医生以前有过很多伽马治疗机的使用经验，他们对放射手术技术中采用的等中心加速器的机械稳定性存有疑问。与使用201个固定照射野的伽马刀治疗相比，加速器等中心偏移会影响放射手术剂量投射的准确性，导致治疗失败。从这点看，神经外科医生的担心不无道理，事实上，并不是所有的等中心加速器都可以用
20、于放射手术治疗。只有那些设计良好、调校准确、维护严格的加速器，其等中心保持稳定且偏差小于1 mm，才适合用于放射手术治疗。放射肿瘤医师和物理师的一致观点是加速器型放射外科可以获得和伽马治疗机型放射外科相同的治疗效果。与伽马治疗机型放射外科相比，虽然加速器型放射外科所需的技术更加复杂，但是却具有更加广阔的发展前景。与之相反，大部分的神经外科医生认为伽马刀的治疗效果优于任何以加速器为基础的放射手术治疗。这种观点使得过去的十年里全世界新增的伽马刀治疗设备超过100台。15.2.11 无框架结构立体定位近年来，无框架结构立体定位技术取得了长足的进展。这种定位技术在保持原有框架定位准确性的同时，避免了使
21、用侵入性的经颅骨固定的立体定位框架。通过手术留置标记点（金线圈或金螺钉）或借助在线平面影像（如安装在机械臂上的小型加速器治疗系统（见15.2.5.3），无框架结构立体定位的方法已经在图像引导的神经外科手术和放射手术中得到应用。无框架结构立体定位技术提供的靶区定位的准确性接近于使用侵入性的立体定位框架。采用该种定位技术实施放射手术时，需要借助大量的现代化数字影像和在线监控系统。在不远的将来，无框架结构立体定位技术有可能取代现有的框架结构立体定位方法。 15.3全身照射TBI是一种特殊的放射治疗技术，可以对患者的全身进行相对均匀（10%）的剂量照射。高能光子线，包括钴60射线或高能X射线，常被用来
22、进行TBI治疗。从广义上看，全身照射的概念包括了所有的大野照射，诸如半身照射、全淋巴结照射以及对个别器官进行部分或全部遮挡的全身照射等。15.3.1全身照射临床分类依据不同的临床情况，TBI技术可以分为以下四类： 高剂量TBI：总剂量1200 cGy，单次照射或分成6次、每三天照射一次。 低剂量TBI：分1015次照射，每次1015 cGy。 半身照射：总剂量8 Gy，单次照射上半身或下半身。 全身淋巴结照射：典型的淋巴结照射剂量为40 Gy，分20次照射15.3.2全身照射适应症TBI最初是作为骨髓移植（BMT）前灭杀白血病细胞的部分准备工作。骨髓来源可以是患者本身（自体移植），也可以是同卵
23、双生的兄妹（同源移植）或组织配型相同的供体（异体移植）。在不远的将来随着生物工程技术的发展，还可以使用来自不相关不匹配的供体的干细胞进行骨髓移植。这些干细胞经过处理后，可以避免发生机体的免疫排斥反应，极大的扩展了骨髓移植技术的有效性和可靠性。在移植供体骨髓前，需要首先灭活患者体内的肿瘤细胞或基因紊乱细胞。虽然这种灭活机制可以通过化疗单独实现，大多数的骨髓移植前准备是通过联合应用大剂量的化疗和TBI来完成的。由于联合应用化疗和TBI可以抑制机体的免疫系统，有助于减少骨髓移植后移植物与宿主之间发生免疫排斥副反应而导致移植失败，这一方法已经被列入了骨髓移植的治疗规范。因此可见，合理使用TBI对保证骨
24、髓移植的成功具有重要意义。骨髓移植的主要适应症有： 不同类型的白血病（如：急性非淋巴细胞性白血病、急性淋巴细胞性白血病、慢性粒细胞性白血病） 恶性淋巴瘤 再生障碍性贫血.15.3.3全身照射技术现状当前TBI技术主要使用钴60治疗机或高能加速器提供的高能光子线。治疗的方式主要有两种：一种是静态TBI，主要使用70 200 cm2的足够大的照射野覆盖全身；另一种是动态TBI，使用相对小的照射野，通过某种方式的平移或旋转的方法使射野覆盖患者全身。通常TBI采用相同权重的对穿野照射，在两个射野间切换体位。15.3.4全身照射技术全身照射即可以使用专用的辐射设备（见图15.4(a)和(b)图及图15.
25、5），更常见的方法则是在现有的高能治疗设备基础上进行改进。以改进的高能治疗机进行TBI治疗的方法主要有以下四种： 延长源皮距（SSD）治疗（图15.4(c)） 去除钴60治疗机准直器后在标准SSD条件下治疗（图15.5） 采用射野平移的方法进行治疗（图15.6(a)） 采用扫描式照射方法进行治疗（图15.6(b)和图15.7)）其中前两种方法使用了足够大的照射野，治疗过程中射野和患者均保持静止。后两种方法使用了动态照射的方法，或是将患者在静态射野中平移，或是使用动态射野扫描静止的患者。15.3.5处方剂量点TBI处方剂量点位于患者体内，通常在体中线平脐处。TBI照射剂量均需归一到处方剂量点处，
26、且治疗中患者体内剂量分布的不均匀性不能超过处方剂量的10%。为了获取较为均匀的剂量分布，TBI照射时常使用补偿膜bolus或组织补偿器给予校正。图15.4 静态TBI技术：(a):缩短SSD对穿野照射；(b)专业钴60治疗机；(c)：延长SSD，患者立式照射；(d)：延长SSD，患者仰卧式照射。图15.5 用于TBI的钴60治疗机。源到地的距离为250 cm。患者分别仰卧和俯卧在地板的床垫上接受对穿野的照射。图15.6 动态TBI技术：(a)射野平移，即将患者在治疗中平移过静态射野；(b)扫描照射，即使用动态射野扫描静止的患者。15.3.6全身照射系统的临床测试确定了TBI使用的治疗设备和照射
27、方法后，需要对整个TB过程进行全面的临床测试。TBI所需的基本剂量学数据与常规放射治疗相同，均包括绝对剂量校准、百分深度剂量（PDD）和束流截面强度分布（离轴比（OARs）的测定。所不同的是，这些剂量学参数必须在特定的TBI摆位条件下获取，以保证TBI照射剂量学的准确、可靠性。TBI大野剂量学测定时可能会遇到一些常规放射治疗没有的问题。这些问题主要涉及测量用的模体和剂量仪器。与常规标准放射治疗相比，对TBI，所使用的模体通常比TBI射野小很多，更是小于人体体积。这会导致模体中的散射情况与实际情况不一致，从而影响输出量和PDD，这两者在由肿瘤治疗剂量计算治疗时间或出束跳数时会使用。TBI剂量学数
28、据的准确性受电离室测量的影响。由于使用非常大的照射野，导致更多的电离室电缆被包括在射野内，致使电离室漏电增加。尤其是在TBI相对低剂量率条件下，电离室的漏电流和饱和特点会对剂量测量的准确性产生更多不利的影响。图15.7 使用4 MV加速器行扫描式TBI照射。15.3.7全身照射规范的检测获取特定TBI技术的剂量学数据后，在临床开展TBI照射前需要进行多次模拟测试，验证TBI治疗的剂量学准确性。15.3.8全身照射的质量保证TBI是一种十分复杂的治疗技术，需要精心的计划设计、准确的定位剂量保护（或遮挡）的器官，严格的执行质量保证规范。TBI质量保证规范可以分作三类：基本质量保证，治疗前质量保证和
29、治疗过程中质量保证。 基本质量保证：主要用于对TBI治疗计划设计和剂量投射的各种设备进行检测。除了需要常规检查TBI照射用钴60治疗机（或加速器）外，还需要对提供肺及其他重要器官几何形状和组织密度数据的CT机、用以计算肺组织吸收剂量的TPS进行相应的检测。 治疗前质量保证：用于检测治疗前各种仪器设备的校准，以及TBI照射用设备和治疗室的准备情况。治疗前质量保证包括：1）将治疗设备，尤其是一些特殊的TBI治疗部件如均整器（或补偿器）置放到位；2）保证用于验证处方剂量点剂量或检测肺部受量的各种剂量仪器正常运行。 治疗过程中质量保证：与体外放射治疗相同，TBI照射对剂量投射的精确性也有严格的规定。在
30、开展TBI照射的医疗机构，有必要于治疗中或首次治疗结束后应用活体剂量学测量验证患者体内的实际吸收剂量。15.4电子线全身皮肤照射TSEI是一种特殊的放射治疗技术，主要用于对患者全身的皮肤进行照射而不伤及其他的器官。人体皮肤是一种表浅器官，尽管过去也使用浅部X线治疗皮肤疾患，电子线仍然是治疗恶性皮肤疾患（常见蕈样肉芽肿）的一种合理选择。由于需要TSEI治疗的患者较少，该技术仅局限于一些主要的放射治疗机构使用。在过去，浅部X线机、范德格拉夫起电机甚至粒子发生器都曾用来进行TSEI治疗。当前，TSEI治疗主要使用常规放射治疗医用加速器的电子束。这些加速器经过特殊改进可以为TSEI治疗提供足够大的均匀
31、的照射野。TSEI治疗时电子束生成的X射线污染会对患者造成潜在伤害。因此必须清楚了解每一种特定的TSEI照射技术所产生的X射线污染程度，以避免皮肤受到无法接受的全身光子射线剂量。某些区域的患者皮肤以及一些重要的器官（如指甲和眼睛）在治疗时需要加以屏蔽以防止发生放射性损伤。TSEI典型的剂量分次处方是：40 Gy/20次。15.4.1全身电子线照射物理和临床要求所有的TSEI临床实践均遵循以下三方面的原则： 电子束大野照射物理规格 电子束照射野大小：80 200 cm2 在等效水模体最大剂量深度处，射野中间80%以上的区域内保持剂量均匀分布（与模体内射野中心轴Zmax深度处剂量相比，变化通常在5
32、%以内） 标称SSD：300500 cm 波导管出射窗处电子束能量：610 MeV 模体表面电子束能量：47 MeV 等效水模体中射野中心轴Zmax处的剂量率 电子束的X射线污染 多个固定电子野叠加形成的剂量分布的物理规格 射野中心轴Zmax处的剂量率（通常位于皮肤表面，亦即处方剂量点） 患者体中线平脐处轫致辐射剂量率 临床规格 剂量/分次处方 TSEI治疗过程中患者实际接受的全身光子射线剂量 欠量区域剂量的推量处方 特殊屏蔽器官或组织（如眼睛，指甲等）的剂量处方15.4.2全身电子线照射技术现状目前临床应用的TSEI技术主要分为三类： 平移技术：患者躺在担架上，在宽度足以覆盖病人横经的电子束
33、射野中平移。 电子束大野照射：患者在治疗中保持静止，采用拉长SSD或衔接多个大电子野的方法行TSEI治疗。 旋转技术：患者站在一个旋转平台上，使用电子束大野照射（见图15.8）。图15.8 蕈样肉芽肿患者接受旋转TSEI治疗15.4.3全身电子线照射技术的选择当决定临床启用TSEI治疗时，需要选择合适的照射方式并对并对其进行临床测试。同时，还要发展相应的质量保证规范。TSEI治疗所需要的大照射野可以由单个或多个电子束提供。因此患者可以接受多个电子野衔接的大野照射TSEI治疗，也可以在单个电子野中接受旋转TSEI治疗。15.4.4剂量校准点TSEI大野照射输出量校准点为等效水模体中射野中心轴最大
34、剂量点深度处。通常电子束输出量和平坦度可以由两个电离室在线监测。其中一个置于射野中心轴上负责监测输出剂量，另一个置于射野内离轴位置负责监控射野的平坦度。15.4.5处方剂量点处的皮肤剂量率TSEI处方剂量参考点位于皮肤表面平脐处，通常包含在过射野中心轴的轴向切面内。处方剂量点处的剂量率，即皮肤剂量率，取决于所采用的TSEI治疗技术是多个电子野衔接的大野照射还是旋转TSEI治疗。皮肤剂量率与剂量校准点的输出量率密切相关，但是二者间具体的定量关系需要在实践中针对不同TSEI技术进行相应的测定。15.4.6全身电子线照射的临床测试基于目前的TSEI执行标准，临床上新应用的TSEI技术主要是使用均匀的
35、静态电子射野大野照射。治疗的时候，患者保持站立位，在拉长的源皮距处采用多野立位衔接或患者立位旋转技术实施照射。为了在患者治疗平面获得一个足够大的均匀电子射野，有时候需要使用一些射线束扰流器（降低电子束的能量）或特殊的散射屏（通过电子散射提高电子野的平坦度）。TSEI执行临床测试时，需要获取一系列的剂量学数据，首先是静态的大电子射野数据，然后是实际多野照射或旋转照射时的剂量学数据。TSEI大电子射野基本剂量学参数有： 组织等效模体内Zmax深度处的射野平坦度。测得的结果需归一到剂量校准点。 剂量校准点的电子束输出剂量 组织等效模体中测量至15 cm深的PDD曲线应测量射野中心轴及其他平行于中心轴
36、的PDD曲线，并将其归一到剂量校准点。治疗中所需的TSEI的物理参数可以在直径30 cm、高30 cm的圆柱形聚苯乙烯或水模体中测定。皮肤剂量率通常使用热释光或剂量胶片在模体表面进行测量。处方剂量点处的皮肤剂量率以校准点处输出剂量率的分值形式表示，通常为0.4到0.5。15.4.7全身电子线照射剂量分布测量除了基本的圆柱形剂量测量模体，TSEI临床测试时还需要使用类人体结构模体测量照射的剂量分布情况。类人体结构模体是各种圆柱形组织等效模体的扩展，可以用来模拟完整的患者（包括腿和手臂）。通过使用该模体，可以对电子束的皮肤剂量、进入人体后的分布以及X射线污染进行系统的检测。对TSEI照射腿部间的相
37、互屏蔽，以及手臂对头、颈部和躯干部的屏蔽效应需要加以评估。此外还应该及时探明皮肤欠剂量的区域，运用剂量推量的方法保证患者全身皮肤剂量达到处方剂量要求。15.4.8全身电子线照射的质量保证与其他放射治疗相同，TSEI作为一种特殊的放射治疗技术亦需要严格的质量保证。这些质量保证与15.3.8节中的论述相似，也可以分为三类。 基本质量保证：涵盖TSEI各种治疗设备的检测 治疗前质量保证：TSEI治疗前用于检测各种仪器设备的校准和准备情况。 治疗过程中质量保证：TSEI治疗过程中应用活体剂量学测量验证患者体内实际吸收剂量15.5术中放射治疗IORT是一项特殊的放射治疗技术，用以对手术暴露出的内部器官、
38、肿瘤或瘤床进行单次大剂量（1020 Gy）的照射。由此可见，IORT技术整合了外科手术和放射治疗两大传统的肿瘤治疗手段。虽然IORT治疗已经有了较长的历史，该技术目前仍然处于发展阶段，其在许多部位肿瘤治疗中的作用仍有待进一步确定。IORT技术通常作为肿瘤综合治疗的一部分，与其他治疗手段如化疗和体外放射治疗相配合。初期的治疗目标是缩小肿瘤的体积，以便于后期肿瘤切除。通常，手术切除大体肿瘤时，可能会有部分无法根除。为了提高肿瘤的局部控制率，术中会对残余肿瘤进行大剂量的照射。行IORT照射时，需要对肿瘤周围大部或全部放射敏感的正常组织进行遮挡，或将其置于照射野之外。15.5.1术中放射治疗的物理和临
39、床要求IORT治疗组包括外科医师、放射肿瘤医师、医学物理师、麻醉师、护士、病理诊断医师和放射治疗技师。IORT治疗时需要有开展外科手术的手术间，以及进行辐射照射的治疗室。通常，这两个房间合并在一起，形成了一个特殊防护的手术治疗间，专用的放射治疗设备永久性的安放在该治疗间内。确定了照射的方式及辐射治疗设备的安放位置后，需要选择相应的限光筒系统。限光筒的重要性主要有以下三点： 定义靶区范围 屏蔽靶区外组织使之免受辐射 照射过程中防止敏感组织落入靶区内15.5.2术中放射治疗形式和技术术中放射治疗有三种不同的剂量投射方式： 深部X射线 兆伏级电子线 高剂量率铱192后装放射源第一台用于IORT照射的
40、治疗设备是中低能X射线治疗机。虽然初步的临床结果十分喜人，但是中低能X射线相对较弱的组织穿透性阻碍了以X线治疗机为基础的IORT治疗的广泛开展。目前大部分IORT治疗使用兆伏级直线加速器产生的电子束。与X射线相比，电子束的优点在于： 电子束辐射剂量沉积在有限的射程内，因此有助于避免靶区下游组织受到不必要照射 根据靶区的厚度选择合适能量的电子束，可以在靶区体积内获得均匀的剂量分布 与低能X射线不同，高能电子束照射时组织与骨的吸收剂量没有太大差别。15.5.3术中照射系统的临床测试一旦决定开展IORT治疗后，就需要组建IORT治疗组，选择适合的IORT技术和购置相应的IORT治疗设备。收到IORT
41、治疗设备后，必须对其进行临床测试： 测量射线剂量学参数，整理、总结剂量学数据使之易于理解，便于应用。IORT治疗方式不同，所需测量的剂量学数据也不尽相同。一般包括：限光筒末端的绝对输出量；中心轴深部剂量数据；表面剂量和建成；电子束轫致辐射污染（使用电子束照射时）；剂量分布。 仔细规划从手术到放射治疗的转换过程。这一过程中涉及的所有步骤均需包括在系统临床测试中，以保障其能正常运行。无论IORT采用何种治疗方式，剂量学数据结果都应该以简易表格的形式存档，以便临床查对，快速、准确的进行剂量计算。15.5.4术中放射治疗质量保证IORT需要比常规放射治疗更加严格的质量保证。这主要是由于IORT治疗大多
42、数时候只进行单次照射，一旦出现差错，无法在其后的治疗中予以纠正。IORT质量保证包括三个方面（类同15.3.8节） 基本质量保证：涵盖IORT各种治疗设备的检测 治疗前质量保证：IORT治疗前用于检测各种仪器设备的校准和准备情况。 IORT治疗过程中质量保证15.6直肠腔内放射治疗直肠腔内放射治疗对以往采取根治性手术切除的恶性肿瘤，近年来的研究多推荐使用保留器官功能的治疗方法。在治疗直肠和肛管的恶性肿瘤时，采用保留括约肌功能的疗法不仅可以提高肿瘤的局部控制率，而且避免了永久性结肠造口及由于腹会阴联合切除导致的男性阳痿，有助于提高患者的生存质量。直肠腔内放射治疗使用浅部X射线对特定的直肠癌患者进
43、行照射，是一种保留括约肌功能的治疗方法。这种技术首先由Chaoul在20世纪30年代提出，随后被Papillon等人相继应用发展而来。15.6.1直肠腔内放射治疗的物理与临床要求直肠腔内放射需要使用较低能量的X射线，以便在组织表面形成100PDD，在5、10和25 mm深度处分别形成大约50、30和10的PDD。因此直肠腔内放射治疗时需要使用球管能量约为50 kVp的X线机在较短的SSD上进行照射。直肠腔内放射治疗指征： 组织活检证实细胞分化良好或中度分化的直肠腺癌 直径不超过3 cm，具有较好移动度的病灶 病灶距肛门10 cm以内 没有淋巴转移或远处转移目前两种照射技术已经被应用到腔内放射治
44、疗： 短SSD照射技术：SSD约为4 cm，X射线机球管插入直肠镜套筒内。 长SSD照射技术：SSD约为20 cm，X射线机球管在体外与直肠镜套筒连接。大部分报道的腔内放射治疗采用短SSD照射。为了纪念Papillon对这种技术的重要贡献，将其也称作Papillon技术。使用短SSD照射技术时，在治疗过程中需要使用者以手把持直肠镜套筒和插入的X射线球管，操作十分繁重。并且手持设备不易保持稳定，镜筒移动可能导致遗漏靶区。从放射防护的角度看，如果没有采用恰当的防护手段，会对使用者的安全造成危险。使用浅部X射线在较长SSD距离上的照射技术已经被用于腔内放射治疗，长SSD照射技术不需要将X射线机球管插
45、入直肠镜套筒内。与短SSD照射技术相比，长SSD照射技术还有以下一些优点：(i) X射线机球管在体外与直肠镜套筒连接，因此可以使用直径较小的直肠镜套筒。(ii) 治疗时不用以手把持直肠镜套筒和插入的X射线球管，提高了定位的精度和治疗的准确性，同时也有便于放射防护。(iii) 当照射肿瘤不规则表面时，SSD发生几个毫米的变化，短SSD照射（4 cm）时对表面剂量均匀性的影响远大于使用长SSD（20 cm）技术时。因此长SSD照射技术有助于提高肿瘤靶区剂量分布的均匀性。15.6.2直肠腔内放射治疗技术直肠腔内放射治疗包括以下步骤： 患者处于直肠镜检床上，将直肠镜套管连同内芯插入直肠 移除内芯，置入
46、直肠镜。在镜下将套管留置在肿瘤病灶上面。 使用短SSD照射时，X射线机球管插入直肠镜套筒内。在治疗过程中需以手把持直肠镜套筒和插入的X射线球管。 使用长SSD照射时，直肠镜套筒固定在可操纵液压固定架上。X射线机球管 通过电磁锁在体外与直肠镜套筒连接、固定。 启动X射线机，开始治疗。治疗总剂量约为80 Gy，分2次到3次照射，每次2030 Gy。通常照射间隔2周。15.6.3直肠腔内放射治疗质量保证由于直肠腔内放射治疗分次少，单次治疗剂量高，因此需要与常规放射治疗同样严格质量保证。直肠腔内放射治疗质量保证包括三个方面（类同15.3.8节） 基本质量保证：涵盖各种治疗设备的检测，包括浅部X射线机、
47、直肠镜套管和内芯，以及直肠镜设备。平板电离室适于测量低能X射线，因此常用来校准浅部X射线机的输出量。平板电离室需定期送国家指定机构检测。当临床所用照射野与电离室标准校准条件不同时，平板电离室结构对测量结果的影响需要加以校正。 治疗前质量保证：主要用于治疗前对各种仪器设备的准备情况进行检查。需要核对X射线机的校准以及其他设备的运行情况。 直肠腔内放射治疗过程中的质量保证15.7适形放射治疗适形放射治疗15.7.1适形放射治疗的基本概念适形放射治疗的基本前提是：通过运用特殊的技术在保持一定正常组织损伤的情况下提高肿瘤靶区的照射剂量，使之与常规放射治疗技术相比可以有效提高肿瘤的局部控制率。适形放射治
48、疗在使处方剂量体积与PTV相适形的同时，亦使周围危及器官接受了低于耐受剂量的照射。适形放射治疗的过程包括了3-D靶区定位、3-D治疗计划设计以及3-D剂量投射技术等重要环节。靶区定位主要借助于各种解剖或功能影像，如：CT、MRI、单光子发射计算机断层显像（SPECT） 、PET和超声。治疗计划设计可以采用常规的正向设计方法，即使用与靶区轮廓适形的均匀强度的射野进行照射；或者使用更先进的逆向计划设计技术，除射野形状外，而且通过调制射线强度提高靶区剂量分布的均匀性并保护周围的危及器官。剂量投射技术有从标准规则的均匀强度的共面射野到MLC生成的强度调制的非共面射野的多种方式。15.7.2多叶准直器现
49、代加速器可以装备20到60对多叶准直器（MLC），这些紧密相邻的钨制窄叶片在加速器等中心平面投影宽度一般为10 mm或更小。其中，叶片在等中心平面投影宽度小于5 mm的多叶准直器又被称为微型多叶准直器（micro MLCs），可以用来形成10 cm以下的不规则照射野，如头颈部治疗；也可以形成3 cm以下的不规则照射野，如放射手术治疗。多叶准直器可以通过取代上位或下位二级准直器被整合到加速器机头内；也可以附加在加速器机头上，与上、下光栏一起使用。图15.9显示了一个多叶准直器附加在加速器机头上，与上、下光栏一起使用的范例。每个多叶准直器叶片都由计算机控制可以独立运动。叶片的定位误差小于1 mm，可以形成不规则射野，与射野方向观（BEV）显示的靶区截面相适形。叶片均由独立的微型直流电机单独驱动。对叶片位置的控制和验证则使用了复杂的伺服系统，通过电子或光