放射治疗技术奋斗史（上）

忠信

  从德国物理学家伦琴发现X射线开始，放射治疗技术的奋斗历程就开始了。经过100多年的风雨兼程，放射治疗技术形成了一个庞大的家族，主要成员包括常规放疗、三维适形放疗、调强放疗、立体定向放疗、影像引导放疗、自适应放疗、剂量引导放疗、质子治疗、重离子治疗以及近距离治疗等等。这些成员奋斗的目标只有一个：将肿瘤消灭掉，同时保护好正常组织，也就是避免伤及无辜。


  常规放疗技术最早加入抗击肿瘤的战场，常规放疗也称作二维放疗、普放，常规放疗的工作方式比较简单：医生在患者体表标记照射范围，在治疗摆位时，将光野（照射野）对准患者体表标记的照射野，同时对准源皮距（放射源到皮肤表面的距离），接下来出射线治疗肿瘤。放疗技术与放疗设备就像是一对搭档，在常规放疗时代，主要的放疗设备有KV（千伏）级治疗机、钴-60治疗机以及刚起步的电子直线加速器。


  常规放疗技术有一个不足，就是正常组织的损伤较大，因为照射野的范围较大。为了减少正常组织的损伤，人们想了个办法：缩减照射野的大小，也就是将照射野的形状与肿瘤的形状保持一致，因为肿瘤是立体结构的，因此也就是将照射野的形状与肿瘤沿该射野方向的投影形状保持一致，基于这个实现方法，就有了三维适形放疗，英文名：3D-CRT，从名字可以看出，是将照射野的形状去适应肿瘤的形状。在三维适形放疗技术时代，电子直线加速器成了外照射的主力设备。为了形成不规则形状的照射野，可以通过铅挡块或者MLC（多叶准直器）来实现。


  三维适形放疗是放疗技术的一大进步，在三维适形放疗技术奋斗的过程中，人们发现了他的一个美中不足：肿瘤的剂量分布很不均匀，也就是有的地方剂量高，有的地方剂量低，就像分配不均等，对于剂量低的肿瘤，可能会有“东山再起”的风险。为了解决这个问题，人们开始找原因：每个照射野里面的强度分布是均匀的，而肿瘤是立体结构，也就是有的地方厚，有的地方薄，要想每个地方得到的剂量相同，就得区别对待，也就是薄的地方射线强度小一点，厚的地方射线强度高一点，也就是需要对射野内的强度分布进行调整。基于这个实现思路，就有了调强适形放疗，简称调强放疗，英文名：IMRT，从名字可以看出，调强放疗是三维适形放疗的一种。在射野强度的调整方式上，也是经历了一个成长史，最终MLC（多叶准直器）成为了调强的主力。



  目前，调强放疗技术就像是中流砥柱，在调强放疗团队中，又分为了三支小的team：IMRT（固定野调强放疗）、VMAT（容积旋转调强放疗）和TomoTherapy（螺旋断层调强放疗）。为了好理解，固定野调强与容积旋转调强的主要区别在于直线加速器出束与机架运动状态之间的关系：对于固定野调强放疗来说，只有等到机架转到指定角度之后，直线加速器才出束；对于容积旋转调强放疗（VMAT或者RapidArc）来说，直线加速器机架一边旋转一边出束，也就是将旋转照射与调强放疗结合了起来。螺旋断层调强放疗与前两者的主要区别在于他使用扇形束进行调强放疗，就像一个层面一个层面地进行调强，这种方式的一个显著特点是剂量雕刻更精致（因为子野更多，所以干活更细致）。


  补充：1977年，美国Bjarngard 等提出调强适形放射治疗（intensity modulated radiation therapy,IMRT）的概念。1994年，NOMOS公司率先使用MIMIC准直器和自己设计的模拟退火算法为基础的CORVUS逆向治疗计划系统，实现了调强放疗技术。Anders Brahme教授被公认为“调强放疗之父”。



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