論自適應(yīng)放射治療的研究發(fā)展

【關(guān)鍵詞】自適應(yīng)放射治療；發(fā)展

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，腫瘤放射治療技術(shù)也發(fā)展迅猛。自適應(yīng)放射治療(ART)是在3D—CRT和1MRT的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新技術(shù)，本文就ART的研究進(jìn)展作出分析。
一、放射治療的現(xiàn)狀
3D-CRT是目前放射治療的主流技術(shù)，適用于絕大部分的腫瘤。3D-CRT是一種能使高劑量區(qū)的劑量分布在三維方向上和靶區(qū)的實(shí)際形狀相一致的照射技術(shù)。其利用CT圖像重建三維的腫瘤結(jié)構(gòu)，通過(guò)在不同方向設(shè)置一系列不同的照射野，并采用與病灶形狀一致的適形擋鉛，使得高劑量區(qū)的分布形狀在三維方向(前后、左右、上下)上與靶區(qū)形狀一致，同時(shí)使得病灶周?chē)＝M織的受量降低。適形放療包括照射靶區(qū)和周?chē)匾鞴倩蚪M織的三維定位、治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)、模擬以及實(shí)施4個(gè)方面。適形放療解決了一些常規(guī)放療或手術(shù)不能解決的問(wèn)題：如對(duì)于射線抗拒的腫瘤及有手術(shù)禁忌證或手術(shù)不易切除的腫瘤，其提供了新的治療途徑，并取得很好療效。但是，適形放射治療并不能取代常規(guī)放療，如惡性淋巴瘤、鼻咽癌、有明確淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的腫瘤、空腔臟器腫瘤均應(yīng)采用常規(guī)放療方法，殘余灶用適形放射治療補(bǔ)量，才能達(dá)到理想的治療效果。目前常用于在常規(guī)放療后期提升腫瘤靶區(qū)劑量。IMRT是在各處輻射野與靶區(qū)外形一致的條件下，針對(duì)靶區(qū)三維形狀和要害器官與靶區(qū)的具體解剖關(guān)系對(duì)束強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，單個(gè)輻射野內(nèi)劑量分布是不均勻的，但整個(gè)靶區(qū)體積內(nèi)劑量分布比3D–CRT治療更均勻。
二、ART概念的引入特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方式
Yah等于1995年提出“將圖像數(shù)據(jù)作為反饋來(lái)判斷擺位正確與否”，并于1997年在放射治療過(guò)程中提出ART”的概念，使用圖像數(shù)據(jù)、劑量以及其他信號(hào)作為反饋進(jìn)而對(duì)治療計(jì)劃進(jìn)行修正。廣義上講，任何一種通過(guò)反饋來(lái)調(diào)節(jié)治療過(guò)程的技術(shù)均可納入ART的范疇，比如影像引導(dǎo)放射治療(IGRT)、體積引導(dǎo)放射治療、劑量引導(dǎo)放射治療(DGRT)、結(jié)構(gòu)引導(dǎo)放射治療等。IGRT可謂是ART的初級(jí)階段，而DGRT則是在IGRT的基礎(chǔ)上提出的，DGRT除了要對(duì)比圖像數(shù)據(jù)外。還要將治療時(shí)的腫瘤和周?chē)＝M織實(shí)際吸收劑量于治療計(jì)劃中計(jì)算出來(lái)的劑量進(jìn)行比對(duì)，以及時(shí)調(diào)整患者擺位、治療計(jì)劃再優(yōu)化，甚至在必要時(shí)修正處方劑量。
換言之，如果根據(jù)患者每個(gè)分次實(shí)際照射劑量累積情況，調(diào)整后續(xù)分次照射劑量，或者根據(jù)療程中腫瘤對(duì)治療的響應(yīng)情況，調(diào)整靶區(qū)和(或)處方劑量，則可以實(shí)現(xiàn)真正的精確放療-ART總之,ART具有以下作用特點(diǎn)：①為閉環(huán)的放療過(guò)程；②對(duì)治療過(guò)程的各個(gè)偏差進(jìn)行檢測(cè)；③在治療前對(duì)原始治療計(jì)劃根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行再優(yōu)化；④治療因人而異。目前可將ART理解為，將放療整個(gè)過(guò)程從診斷、計(jì)劃設(shè)計(jì)、治療實(shí)施到驗(yàn)證作為一個(gè)可自我響應(yīng)、自我修正的動(dòng)態(tài)閉系統(tǒng)，需要考慮諸多糾正參數(shù)，如腫瘤的位置和劑量分布、腫瘤的形狀、呼吸運(yùn)動(dòng)和時(shí)間等，逐步調(diào)整從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的放射治療。
就ART的實(shí)現(xiàn)方式而言。大致可以分為擺位修正、離線ART、實(shí)時(shí)ART和DGRT。簡(jiǎn)言之。擺位修正是指在每個(gè)分次治療過(guò)程中，擺位后采集患者的二維或三維圖像信息反饋給臨床醫(yī)生，通過(guò)與參考圖像比較，確定擺位誤差和射野位置誤差，并予以校正，然后實(shí)施照射治療。離線ART是指根據(jù)初的數(shù)次或當(dāng)前的反饋信號(hào)，修改治療計(jì)劃，并按照修改后的治療計(jì)劃實(shí)施后續(xù)分次計(jì)劃。實(shí)時(shí)ART是指根據(jù)當(dāng)前分次的反饋信號(hào)，修改治療計(jì)劃，并按照修改后的治療計(jì)劃實(shí)施當(dāng)前分次治療。DGRT是指通過(guò)劑量校驗(yàn)工具檢測(cè)實(shí)際照射劑量和計(jì)劃劑量之間是否存在誤差，如果誤差較大，應(yīng)考慮修改計(jì)劃。
三、螺旋斷層放療系統(tǒng)
螺旋斷層放療機(jī)一開(kāi)始就被視為調(diào)強(qiáng)治療。加上它本身是CT機(jī)，故而也被認(rèn)為是IGRT機(jī)。另外，它不僅能在治療前產(chǎn)生傳統(tǒng)的CT影像，且可根據(jù)該影像快速計(jì)算出當(dāng)天患者的所受劑量，如有必要可依據(jù)腫瘤和解剖的變化重新計(jì)算優(yōu)化計(jì)劃，產(chǎn)生自適應(yīng)后的新計(jì)劃來(lái)完成剩余的分次照射，從而保證原始計(jì)劃和目標(biāo)能在整個(gè)治療過(guò)程中準(zhǔn)確無(wú)誤地得以完成DGRT，并真正意義上實(shí)現(xiàn)了劑量引導(dǎo)下的ART，它代表著以大限度殺滅腫瘤細(xì)胞和大程度保護(hù)正常組織為目標(biāo)的精確放療設(shè)備發(fā)展的一個(gè)方向。螺旋斷層放療系統(tǒng)是在傳統(tǒng)CT機(jī)X線球管的位置換成了一個(gè)可以產(chǎn)生雙能6兆伏X射線的小型加速器，此加速器可以像傳統(tǒng)CT一樣掃描患者，也可用調(diào)強(qiáng)后的射線來(lái)治療癌癥患者，其治療過(guò)程相當(dāng)于逆向CT重建，可產(chǎn)生精確的、按照腫瘤形狀分布的理想劑量分布。螺旋斷層放療系統(tǒng)在IGRT、IMRT、DGRT等方面的先進(jìn)性體現(xiàn)在以下方面：①I(mǎi)GRT功能可實(shí)現(xiàn)低劑量的螺旋扇形束兆伏(MV)級(jí)CT圖像引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)治療前的精確擺位。②功能可實(shí)現(xiàn)在三維空間上劑量的高度適形能力。③DGRT功能可實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)劑量驗(yàn)證功能以及依據(jù)實(shí)時(shí)劑量重建結(jié)果計(jì)算患者累積的受照劑量分布，指導(dǎo)放療醫(yī)生和物理師進(jìn)一步高質(zhì)量地完成后續(xù)放療計(jì)劃。在系統(tǒng)效率、運(yùn)動(dòng)校正方面還有迸一步的發(fā)展空間。無(wú)論是治療小的區(qū)域如立體定向放射治療，還是治療大的區(qū)域如全骨髓照射，都可以保護(hù)無(wú)關(guān)組織。圖像引導(dǎo)的ART可減少器官運(yùn)動(dòng)及擺位誤差對(duì)治療的影響。減少計(jì)劃靶區(qū)的邊界，從而提高照射劑量，提高腫瘤局控率。ART在國(guó)內(nèi)外已應(yīng)用于肺癌、前列腺癌、頭頸部癌等腫瘤。Chilezan等用錐形柬CT校正前列腺癌患者擺位，使臨床靶區(qū)CIV到計(jì)劃靶區(qū)PTV的安全邊界平均減少1㎜,靶區(qū)均一等效劑量提高了2.1％。Burridge等將ART用于膀胱癌的治療，結(jié)果顯示小腸的照射體積較少，部分間距可安全地由15mm減至10mm。ART同樣可根據(jù)實(shí)際照射劑量調(diào)整后續(xù)劑量。Rehbinder等發(fā)現(xiàn),在IMRT過(guò)程中根據(jù)ART圖像調(diào)整一次計(jì)劃，可使PⅣ的邊界縮小。
四、結(jié)語(yǔ)
ART旨在治療前或治療過(guò)程中迅速向臨床醫(yī)生提供反饋信息，以便于醫(yī)生根據(jù)生理組織的變化和患者定位變化情況調(diào)整治療方案。ART的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)精確放射治療，但目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到理想狀態(tài)。ART的發(fā)展方向大致有兩個(gè)方面：①由離線ART向?qū)崟r(shí)ART發(fā)展；②從單一影像反饋向影像、劑量等相結(jié)合的多反饋發(fā)展。可以預(yù)見(jiàn)，ART必將放射治療技術(shù)推向一個(gè)新的高度。