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精確放療技術(shù)的優(yōu)化策略在個(gè)體化放療中的探討
隨著放療設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展，精確放療技術(shù)日益成為主流，如三維適形放療，立體定向放療，調(diào)強(qiáng)放療等產(chǎn)生了很好的療效，放療醫(yī)師對(duì)適形放療的興趣大增，從而出現(xiàn)了一些非常重要的放療輔助技術(shù)及相關(guān)的影像技術(shù)，如CT模擬機(jī)、三維適形放射治療計(jì)劃系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制的加速器多葉光欄和電子驗(yàn)證影像設(shè)備。這些先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，能夠保證一些重要技術(shù)和治療計(jì)劃順利完成，如虛擬模擬、逆向計(jì)劃和調(diào)強(qiáng)治療。
由于采用了上述的先進(jìn)技術(shù)，使照射較高的等劑量曲線能夠適合腫瘤的形狀，腫瘤周圍正常組織的照射劑量迅速下降，從而使患者能夠接受腫瘤根治劑量的照射，而又保護(hù)了腫瘤周圍正常組織和重要器官，使他們免受放射損傷。隨著新技術(shù)的應(yīng)用，放射方法不斷優(yōu)化，得以最大程度改善腫瘤局部控制率。希望是這樣的美好，然而適形高精度放療也增加了一些不確定性因素，我們所關(guān)心的不僅是最優(yōu)化的放射治療計(jì)劃，更重要的是要確保計(jì)劃精確的實(shí)施并順利完成，這樣才能保證治療成功。如果有異常的誤差出現(xiàn)，它不僅影響放療的療效，而且可能得出錯(cuò)誤的結(jié)論，甚至包括IMRT這樣先進(jìn)的治療方法。
1臨床靶體積和計(jì)劃靶體積的確定。
為了保證和滿足這些新技術(shù)的治療精度，治療過(guò)程中的治療參數(shù)和相關(guān)誤差必須反復(fù)檢查和校對(duì)，以便使誤差最小化。在這個(gè)過(guò)程中要非常注意臨床靶體積的準(zhǔn)確性，CTV的正確性和臨床的認(rèn)識(shí)水平和工作能力有關(guān)，解決問(wèn)題的方法是增加知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)。另外一個(gè)重要的影響因素是和治療相關(guān)的幾何物理參數(shù)的差異性和變異。從理論和實(shí)踐的角度，確保治療精度、減少系統(tǒng)性誤差是非常重要的。
放射治療過(guò)程中的幾何誤差有二種：一是分次治療過(guò)程中的誤差，包括體位的變化、器官的形狀的改變和移動(dòng)。如前列腺癌病人直腸充盈狀態(tài)的不同，可導(dǎo)致前列腺位置的改變。二是單次治療過(guò)程中的誤差，包括腫瘤和器官的移動(dòng)，特別是呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的胸腹部位的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。
要解決這些問(wèn)題，使誤差最小化，保證放射治療的質(zhì)量，首先要解決的問(wèn)題是如何確定腫瘤的邊界，現(xiàn)在普遍接受的方法是CTV和PTV二種描述方法。CTV確定的是臨床表現(xiàn)的腫瘤和可疑的亞臨床灶，PTV是CTV加照射部位的活動(dòng)度，它包括射野移動(dòng)誤差和分次治療過(guò)程中或單次治療過(guò)程中CTV的變化誤差，包括患者臟器的運(yùn)動(dòng)和身體的移動(dòng)。利用加速器的BEV功能，可以知道照射線束覆蓋PTV的情況，通過(guò)調(diào)整射野的大小和方向，以確保三維的PTV被95%或93%等劑量曲線所覆蓋。
考慮到擺位及其他因素的誤差，要保證腫瘤的邊緣置于照射野之內(nèi)，必須增加照射野的大小。在對(duì)于肺癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)際測(cè)量95%的患者等中心移動(dòng)小于9mm，少數(shù)患者的移動(dòng)大于9mm，所以，肺癌患者必須考慮到呼吸運(yùn)動(dòng)的影響。而肝臟的活動(dòng)度明顯要大一些，可能在17~39mm。盆腔的前列腺、直腸和膀胱的移動(dòng)度在10mm左右。只要把握好病灶的CTV和PTV，可以明顯縮小照射體積，達(dá)到提高腫瘤組織劑量和減少正常組織劑量的目的。利用EPID可測(cè)出每一個(gè)患者的每次治療誤差，在確認(rèn)操作程序無(wú)誤的情況下，調(diào)整射野的大小，以達(dá)到預(yù)期的理想結(jié)果。
2分次照射的誤差。
適應(yīng)性放療是最大限度減少分次治療誤差的有效方法，它是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，根據(jù)治療過(guò)程中檢測(cè)到的信息，對(duì)于每一位患者的治療過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，以確保分次治療的照射野和首次治療的一致性，并調(diào)節(jié)以后的每一次治療。通過(guò)EPID，在病人開(kāi)始的幾次治療時(shí)拍片，利用某一解剖標(biāo)志，通過(guò)射野中心和該標(biāo)記點(diǎn)的距離，得出的一組數(shù)據(jù)，然后再和首次治療時(shí)的數(shù)據(jù)比較，得到分次治療的誤差，絕大多數(shù)患者的誤差在0.5~1.0mm[1]。
以后的治療可以根據(jù)此數(shù)據(jù)校正，使相關(guān)的誤差得以補(bǔ)償。另外的方法是每次治療前拍片，并和首次治療的定位片比較，立即校正擺位，然后正式治療。也可以不校正擺位，而是直接調(diào)節(jié)多葉光欄（MLC），以達(dá)到校正照射野的目的[2]。
適應(yīng)性放療（ART）不僅用于校正擺位誤差，也同樣用于器官移動(dòng)誤差的校正，比如前列腺癌病人放療中，每天做CT掃描，根據(jù)骨性解剖參考點(diǎn)，可得出前列腺癌的位置是變化的，而且每個(gè)人之間的變化不同，這可能和膀胱和直腸的狀態(tài)有關(guān)。通過(guò)數(shù)字重建圖象（DRR）的比較，并測(cè)出前列腺移動(dòng)的數(shù)據(jù)[3]。推薦計(jì)劃靶體積（PTV）的邊緣要比臨床靶體積（CTV）的邊緣放大1cm。
雖然ART提供了校正治療誤差的方法，但是它并不適用于隨機(jī)誤差很大、誤差隨時(shí)間而改變和分割次數(shù)很多的治療。因此，需要一個(gè)更直接的方法來(lái)判斷誤差，影象引導(dǎo)的放射治療（Image-guidedRadiationTherapy,IGRT）便應(yīng)運(yùn)而生。
最典型的IGRT是近距離放射治療前列腺癌，同時(shí)有經(jīng)直腸超聲掃描、CT或MRI引導(dǎo)[4]，該方法同時(shí)解決了分次治療中前列腺位置移動(dòng)的問(wèn)題，實(shí)時(shí)的超聲圖象也為實(shí)時(shí)的治療計(jì)劃提供了保證。
為了研究IGRT在減少前列腺癌治療誤差的有效性，在放射治療時(shí)，將熱釋光劑量?jī)x放在直腸內(nèi)，其可以記錄直腸前壁的最大照射劑量，該劑量是處方劑量的54%，標(biāo)準(zhǔn)誤差為9.7%，總體上小于10%。
Martinez等報(bào)告放射治療前列腺癌，在5周時(shí)間外照射46Gy，在其中的第1周和第3周末分別組織間照射10.5Gy，在隨后的2年觀察期內(nèi)，和單純外照射66Gy相比，這個(gè)內(nèi)外照射相結(jié)合的方法無(wú)明顯的副作用[5]。
在外照射治療中，論文格式最簡(jiǎn)單和方便的IGRT方法是利用兆伏或千伏電子定位影像，來(lái)實(shí)時(shí)校正患者的射野和體位的準(zhǔn)確性，也對(duì)于實(shí)質(zhì)性器官的腫瘤較為清晰和準(zhǔn)確，而對(duì)于非實(shí)質(zhì)性器官腫瘤的移動(dòng)和變形，需要容積測(cè)量分析方法，在治療之前給患者做CT掃描來(lái)確定。Uematsu等發(fā)明了CT和直線加速器合二為一的設(shè)備，為放療提供實(shí)時(shí)的影像引導(dǎo)[6]。醫(yī)科達(dá)公司生產(chǎn)的可移動(dòng)EPID的直線加速器（SL20系列）為實(shí)時(shí)引導(dǎo)放射治療提供了基礎(chǔ)。
利用美國(guó)GE公司生產(chǎn)的TAGETVIEW射野影像系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)各個(gè)部位擺位正確率依次為頭頸部、盆腔和胸部。各個(gè)部位縱、橫向移位發(fā)生幾率以胸部縱向移位發(fā)生幾率最高，其次為盆腔和頭頸部。
在實(shí)際放射治療過(guò)程中，隨機(jī)發(fā)生的擺位偏差是難以避免的，其允許的誤差范圍在5~6mm，呼吸及器官運(yùn)動(dòng)的影響為4mm。理想的結(jié)果是擺位誤差越小越好。射野影像系統(tǒng)監(jiān)控可以直接提示擺位是否正確并指導(dǎo)及時(shí)糾正擺位失誤[7]。
如果沒(méi)有實(shí)時(shí)定位影像設(shè)備，可在患者體位擺好后，采用加速器輸出一定劑量拍攝放射治療體位證實(shí)片，再和模擬定位機(jī)相同體位的模擬定位片相比較，最終得出擺位的移動(dòng)誤差。它分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，系統(tǒng)誤差是計(jì)算照射野體位證實(shí)片上參考點(diǎn)坐標(biāo)值的平均值與相應(yīng)模擬定位片上參考點(diǎn)坐標(biāo)值的差值，所有照射野差值的平均值即系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差體現(xiàn)了在放射治療機(jī)下復(fù)制模擬定位時(shí)體位的難度。隨機(jī)誤差是計(jì)算每一張?bào)w位證實(shí)片上參考點(diǎn)坐標(biāo)值與相應(yīng)照射野體位證實(shí)片上參考點(diǎn)坐標(biāo)值的平均值之差，所有差值的平均值即是隨機(jī)誤差，隨機(jī)誤差反映了分次治療之間的差異。
在對(duì)頭頸部腫瘤擺位誤差測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)前后野照射時(shí)上下和左右方向系統(tǒng)誤差分別為2.6mm和2.2mm，隨機(jī)誤差分別為1.6mm和1.8mm。側(cè)野照射時(shí)上下和左右方向系統(tǒng)誤差分別為2.7mm和2.1mm，隨機(jī)誤差分別為1.6mm和1.7mm。鼻前野照射時(shí)擋塊移位上下和左右方向系統(tǒng)誤差分別為2.8mm和2.7mm，隨機(jī)誤差分別為2.3mm和2.4mm。從測(cè)量的結(jié)果來(lái)看，各個(gè)方向放射治療-模擬定位移位的絕對(duì)值為5mm的累及頻率均大于95%，這在確保臨床靶體積處方劑量是足夠的，因此，臨床在治療頭頸部腫瘤的實(shí)際中，以臨床靶體積加5mm的安全邊緣作為計(jì)劃靶體積是可行的方法[8]。
3放療時(shí)器官運(yùn)動(dòng)的控制。
在制定胸部和上腹部腫瘤的放射治療計(jì)劃時(shí)，必須考慮呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，通過(guò)影像檢查顯示胸部和腹部腫瘤和器官的移動(dòng)度在10~30mm，有時(shí)甚至超過(guò)30mm，通過(guò)一些方法，體位的誤差可以控制小于3mm，但是10~15mm的在Z向外放邊界還是必須的[9]。
其中的一種方法是配合呼吸運(yùn)動(dòng)的間斷照射方法，利用呼吸運(yùn)動(dòng)的周期循環(huán)性，在呼吸周期的某一特定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行照射，這個(gè)方法需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的呼吸和實(shí)時(shí)控制放射的輸出量。
另外的一種是盡量減少呼吸運(yùn)動(dòng)幅度的方法，利用一種自主性呼吸裝置來(lái)訓(xùn)練、引導(dǎo)和調(diào)節(jié)患者的呼吸狀態(tài)，達(dá)到平穩(wěn)的和有限度的主動(dòng)呼吸。利用螺旋CT掃描，可以在橫斷面、失狀面和冠狀面上分析肝和肺的相對(duì)位置，在呼吸控制以前、呼吸控制當(dāng)時(shí)、呼吸控制以后和分次治療中多次螺旋CT掃描，結(jié)果顯示重復(fù)性很好，而且誤差小于3mm。
還有一種方法是自主屏息以限制器官運(yùn)動(dòng)的方法，經(jīng)過(guò)反復(fù)訓(xùn)練患者自主屏氣，在X射線片上，縱隔位置的移動(dòng)可由自由呼吸的26mm，減小到25mm，屏氣時(shí)間在12~16s。這種自主呼吸控制可以有效的減少器官的運(yùn)動(dòng)，即使這樣，PTV依然需要給出安全邊界[10]。
主動(dòng)性呼吸控制是一種簡(jiǎn)單、安全和可重復(fù)的方法，它不需要調(diào)整加速器的設(shè)置，可有效地減小呼吸運(yùn)動(dòng)的幅度，從而減少胸部和上腹部腫瘤放射治療的射野大小，增加照射劑量。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和影像信息技術(shù)的進(jìn)步，放射治療技術(shù)也得到很大提高，放射治療已經(jīng)進(jìn)入了精確定位、精確計(jì)劃和精確治療的新時(shí)代。但是放射治療的整個(gè)過(guò)程是不變的，這其中治療計(jì)劃、照射實(shí)施和校正是最重要的一環(huán)。現(xiàn)在的技術(shù)可以得到患者個(gè)體的特別信息和影像，從而給患者放射治療的質(zhì)量帶來(lái)最大的保障。
通過(guò)前面所述方法的聯(lián)合應(yīng)用，可以使患者治療誤差達(dá)到最小化，但還有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的討論，如傳統(tǒng)治療方法的改變、確定獲益最大的治療部位、患者整體的改變和對(duì)臨床個(gè)體的再認(rèn)識(shí)，這些問(wèn)題要求我們重新認(rèn)識(shí)和思考放療的全過(guò)程，得到最優(yōu)化的治療方法。
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