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精確放療技術(shù)的優(yōu)化策略在個體化放療中的探討
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)強放療等產(chǎn)生了很好的療效，放療醫(yī)師對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、三維適形放射治療計劃系統(tǒng)、計算機控制的加速器多葉光欄和電子驗證影像設(shè)備。這些先進技術(shù)的發(fā)展，能夠保證一些重要技術(shù)和治療計劃順利完成，如虛擬模擬、逆向計劃和調(diào)強治療。
由于采用了上述的先進技術(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)化的放射治療計劃，更重要的是要確保計劃精確的實施并順利完成，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，而且可能得出錯誤的結(jié)論，甚至包括IMRT這樣先進的治療方法。
1臨床靶體積和計劃靶體積的確定。
為了保證和滿足這些新技術(shù)的治療精度，治療過程中的治療參數(shù)和相關(guān)誤差必須反復(fù)檢查和校對，以便使誤差最小化。在這個過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識水平和工作能力有關(guān)，解決問題的方法是增加知識和豐富經(jīng)驗。另外一個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。
放射治療過程中的幾何誤差有二種：一是分次治療過程中的誤差，包括體位的變化、器官的形狀的改變和移動。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。二是單次治療過程中的誤差，包括腫瘤和器官的移動，特別是呼吸運動導(dǎo)致的胸腹部位的運動問題。
要解決這些問題，使誤差最小化，保證放射治療的質(zhì)量，首先要解決的問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加照射部位的活動度，它包括射野移動誤差和分次治療過程中或單次治療過程中CTV的變化誤差，包括患者臟器的運動和身體的移動。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。在對于肺癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，實際測量95%的患者等中心移動小于9mm，少數(shù)患者的移動大于9mm，所以，肺癌患者必須考慮到呼吸運動的影響。而肝臟的活動度明顯要大一些，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可測出每一個患者的每次治療誤差，在確認操作程序無誤的情況下，調(diào)整射野的大小，以達到預(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，它是一個循環(huán)過程，根據(jù)治療過程中檢測到的信息，對于每一位患者的治療過程進行系統(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EPID，在病人開始的幾次治療時拍片，利用某一解剖標(biāo)志，通過射野中心和該標(biāo)記點的距離，得出的一組數(shù)據(jù)，然后再和首次治療時的數(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，可得出前列腺癌的位置是變化的，而且每個人之間的變化不同，這可能和膀胱和直腸的狀態(tài)有關(guān)。通過數(shù)字重建圖象（DRR）的比較，并測出前列腺移動的數(shù)據(jù)[3]。推薦計劃靶體積（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誤差很大、誤差隨時間而改變和分割次數(shù)很多的治療。因此，需要一個更直接的方法來判斷誤差，影象引導(dǎo)的放射治療（Image-guidedRadiationTherapy,IGRT）便應(yīng)運而生。
最典型的IGRT是近距離放射治療前列腺癌，同時有經(jīng)直腸超聲掃描、CT或MRI引導(dǎo)[4]，該方法同時解決了分次治療中前列腺位置移動的問題，實時的超聲圖象也為實時的治療計劃提供了保證。
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，將熱釋光劑量儀放在直腸內(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等報告放射治療前列腺癌，在5周時間外照射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，這個內(nèi)外照射相結(jié)合的方法無明顯的副作用[5]。
在外照射治療中，論文格式最簡單和方便的IGRT方法是利用兆伏或千伏電子定位影像，來實時校正患者的射野和體位的準(zhǔn)確性，也對于實質(zhì)性器官的腫瘤較為清晰和準(zhǔn)確，而對于非實質(zhì)性器官腫瘤的移動和變形，需要容積測量分析方法，在治療之前給患者做CT掃描來確定。Uematsu等發(fā)明了CT和直線加速器合二為一的設(shè)備，為放療提供實時的影像引導(dǎo)[6]。醫(yī)科達公司生產(chǎn)的可移動EPID的直線加速器（SL20系列）為實時引導(dǎo)放射治療提供了基礎(chǔ)。
利用美國GE公司生產(chǎn)的TAGETVIEW射野影像系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)各個部位擺位正確率依次為頭頸部、盆腔和胸部。各個部位縱、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。
在實際放射治療過程中，隨機發(fā)生的擺位偏差是難以避免的，其允許的誤差范圍在5~6mm，呼吸及器官運動的影響為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)及時糾正擺位失誤[7]。
如果沒有實時定位影像設(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片，再和模擬定位機相同體位的模擬定位片相比較，最終得出擺位的移動誤差。它分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差，系統(tǒng)誤差是計算照射野體位證實片上參考點坐標(biāo)值的平均值與相應(yīng)模擬定位片上參考點坐標(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)了在放射治療機下復(fù)制模擬定位時體位的難度。隨機誤差是計算每一張體位證實片上參考點坐標(biāo)值與相應(yīng)照射野體位證實片上參考點坐標(biāo)值的平均值之差，所有差值的平均值即是隨機誤差，隨機誤差反映了分次治療之間的差異。
在對頭頸部腫瘤擺位誤差測量后，發(fā)現(xiàn)前后野照射時上下和左右方向系統(tǒng)誤差分別為2.6mm和2.2mm，隨機誤差分別為1.6mm和1.8mm。側(cè)野照射時上下和左右方向系統(tǒng)誤差分別為2.7mm和2.1mm，隨機誤差分別為1.6mm和1.7mm。鼻前野照射時擋塊移位上下和左右方向系統(tǒng)誤差分別為2.8mm和2.7mm，隨機誤差分別為2.3mm和2.4mm。從測量的結(jié)果來看，各個方向放射治療-模擬定位移位的絕對值為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際中，以臨床靶體積加5mm的安全邊緣作為計劃靶體積是可行的方法[8]。
3放療時器官運動的控制。
在制定胸部和上腹部腫瘤的放射治療計劃時，必須考慮呼吸運動的影響，通過影像檢查顯示胸部和腹部腫瘤和器官的移動度在10~30mm，有時甚至超過30mm，通過一些方法，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動的間斷照射方法，利用呼吸運動的周期循環(huán)性，在呼吸周期的某一特定時間段內(nèi)進行照射，這個方法需要實時監(jiān)測患者的呼吸和實時控制放射的輸出量。
另外的一種是盡量減少呼吸運動幅度的方法，利用一種自主性呼吸裝置來訓(xùn)練、引導(dǎo)和調(diào)節(jié)患者的呼吸狀態(tài)，達到平穩(wěn)的和有限度的主動呼吸。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位置，在呼吸控制以前、呼吸控制當(dāng)時、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動的方法，經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練患者自主屏氣，在X射線片上，縱隔位置的移動可由自由呼吸的26mm，減小到25mm，屏氣時間在12~16s。這種自主呼吸控制可以有效的減少器官的運動，即使這樣，PTV依然需要給出安全邊界[10]。
主動性呼吸控制是一種簡單、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動的幅度，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。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和影像信息技術(shù)的進步，放射治療技術(shù)也得到很大提高，放射治療已經(jīng)進入了精確定位、精確計劃和精確治療的新時代。但是放射治療的整個過程是不變的，這其中治療計劃、照射實施和校正是最重要的一環(huán)�，F(xiàn)在的技術(shù)可以得到患者個體的特別信息和影像，從而給患者放射治療的質(zhì)量帶來最大的保障。
通過前面所述方法的聯(lián)合應(yīng)用，可以使患者治療誤差達到最小化，但還有一些問題需要進一步的討論，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臨床個體的再認識，這些問題要求我們重新認識和思考放療的全過程，得到最優(yōu)化的治療方法。
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