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Page15/28/2012TomoTherapy螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统综合介绍综合介绍综合介绍综合介绍Page25/28/2012TomoTherapy简介简介简介简介TomoTherapy（（（（简称简称简称简称TOMO））））————————螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统，，，，是从1990年开始由美国威斯康星大学和后来组建TomoTherapy公司的RockwellMackie和PaulReckwerdt一起研发的最新一代放射治疗设备。从2002年第一台临床试验机开始运行，并通过美国FDA认证，到2005年正式在美国上市，目前全球已经安装了400多台TOMO，并治疗了数十万名患者。TomoTherapy螺旋断层放疗螺旋断层放疗螺旋断层放疗螺旋断层放疗系统系统系统系统是一种在CT图像引导下，以调强治疗为主的当代最先进的放疗设备，其360度全角度照射概念、单次照射多达2万的子野数目、薄层照射理念，二元气动多叶光栅，实时IGRT影像引导，独创的自适应计划等创新科技及专利技术，被公认为现代影像引导放疗的代表之作，是目前对于正常组织保护最好的放射治疗设备，已经有大量文章报道（参见临床文献综述部分）。螺旋断层放疗的临床应用范围非常广泛，既可以用无创、无框架的立体定向方式精确治疗小到0.6厘米左右的单个或多个颅内外的小肿瘤病灶，也能对60厘米直径的横断面和160厘米长的全身范围内的大肿瘤进行影像引导下的调强治疗（如全脑脊髓和全身骨髓调强照射）。其适应症几乎覆盖所有适合放射治疗的病例、特别是调强治疗的病症。它着重强调并解决了当代以及今后精确放射治疗所关注的三大议题：1）逆向调强IMRT，2）影像引导IGRT，3）自适应放疗ART。TomoTherapy螺旋螺旋螺旋螺旋断层放疗系统断层放疗系统断层放疗系统断层放疗系统同时又是一台兆伏级的螺旋CT机。6MV的直线加速器安装在特制的螺旋CT滑环机架上，加速管沿机架的径向安装。它可出射3.5MV的扇形束X光，经螺旋扫描而产生兆伏级的三维CT图像（MVCT），用于病人治疗前的位置验证；同时也可出射6MV的扇形束X光，经射线出口处的64片0.625厘米宽的二元多叶光栅快速调制，从而实现360度螺旋断层调强照射治疗。Page35/28/2012TomoTherapy突破了传统肿瘤放疗的诸多局限，将当代影像引导逆向调强技术（IG/IMRT）推进到一个前所未有的新境界。。。。TomoTherapy的独特性在于将现代诊断螺旋CT和医用直线加速器进行有机结合，构成了同时具有影像扫描功能以及调强放射治疗能力的超级螺旋放疗CT。螺旋断层放疗系统----TomoTherapy一经推出，迅速受到国际放疗界的认可和推崇，已有超过1500篇以上的国际临床文献和报道对其技术平台的先进性和临床疗效的优异性予以肯定（见临床文献综述）。并不断开展新的临床应用领域的研究。在放疗领域的顶级期刊上，每年都有十几篇以上的论文发表。美国和其他国家正在广泛开展螺旋断层放疗系统多中心的临床合作研究，已经有50多项Clinictrail与螺旋断层放疗系统相关（，searchon“TomoTherapy”）由于Tomotherapy独特的技术特征和平台，突破了传统放疗的诸多限制，为放射治疗拓展了新的方向和未来，可能改写放疗的很多临床指征。一大批世界知名肿瘤中心先后装备了多台螺旋断层放疗机。这些顶级医院包括美国M.D.Anderson（Orlando）、约翰霍普金斯、加州大学旧金山分校（UCSF）、洛杉矶CityofHope，华盛顿SwedishMedicalCenter、U.C.DAVIS，加拿大TorontoSunnybrookRegionalCancerCentre，德国海德堡/国立癌症研究中心，法国居里研究所（CurieInstitute），英国剑桥大学医院（CambridgeUniversityHospitals）伊丽莎白女王医院（QueenElizabethHospital）布鲁塞尔AZ-VUB肿瘤中心，新加坡国立癌症中心（NCC），韩国国家癌症中心（NCC）、延世大学，台湾台大医院、荣总，印度（TataMedicalCentre）等一大批世界知名医院和肿瘤中心。螺旋断层放疗系统在亚洲总数也超过了70台，其中韩国装机16台、日本装机22台、Page45/28/2012台湾装机14台、印度5台、香港5台，新加坡装机3台。国内也有多家顶级医院开始和计划使用螺旋断层放疗系统。到2012年5月，国内共有8台TOMO投入临床使用，即将安装3台。其中包括中国医学科学院附属肿瘤医院、北京协和医院、北京解放军总医院（301医院）、北京空军总院、北京军区总院、上海复旦大学附属中山医院、四川省肿瘤医院等多家著名三甲医院已经开展使用并取得了很好的临床效果。与常规直线加速器放疗相比，螺旋断层放疗具有以下独特优势：TomoTherapy相比常规放疗和常规调强IMRT，更容易实现放射治疗理想剂量分布的要求：“剂量绘画（DosePainting）”。即可以同时实现适形度和均匀度都高得多的剂量分布。因此在同样的放疗剂量下，其并发症发生率较传统放疗要低很多，病人对治疗的耐受性会更好。螺旋断层放疗尤为突出的特点是治疗范围大小不限、肿瘤位置不限，并且可同时照射多靶区，甚至可以实现最复杂的全身调强治疗（范围长达160厘米，截面直径可达60厘米，为其独有技术）。很多医生和物理师在使用过Tomotherapy后，对其最深的印象和体会都是在做复杂病例的计划上，这是常规加速器系统难于匹及的。所以螺旋断层放疗被公认为调强放疗（IMRT）的金标准。TomoTherapy是从CT发展而来，其本身就是一台兆伏级螺旋CT，天生具备影像引导放疗IGRT能力。可在每次治疗前进行极低剂量（~1cGy）的CT扫描，获得相当清晰且无金属伪影的治疗体位三维影像，从而可使照射剂量准确无误按照计划实施。TomoTherapy螺旋断层成像和治疗采用同一放射源-----兆伏级射线，每天不需担忧成像中心和治疗中心的偏差问题。由于螺旋断层放疗系统的CT影像和传统CT影像本质一样，其CT值与电子密度之间呈精确的线性关系，因而可以用来在整个治疗疗程中做剂量的定量评估，即对实际照射剂量和计划剂量进行定量分析，及时修改治疗计划。Page55/28/2012TomoTherapy与传统加速器相比，没有常规加速器拥有的许多治疗附件。无机架与病人碰撞可能，无楔形板，无需考量机架角度，无需考量准直器角度，无治疗床角度考量，无手控仪，无多叶准直器考量，无多叶准直器马达，无照野大小限制，无光野，无电子线，无电子限光筒等。由于其高度的集成性，计划完成就直接治疗，数据不用传来传去产生附加错误风险。质量验证（QA）等复杂的任务也变得非常容易，操作也简便。螺旋断层与径照放射治疗系统（简称TomoHD）近年来，TomoTherapy又在原来的螺旋断层放疗HiArt系统的基础上发展出了“断层径照”（TomoDirect™）的新功能，作为标准配置包含在TomoHD的新机型里（螺旋断层与径照放射治疗系统）。这是在螺旋断层放疗技术的基础上又一项重要突破。这项技术可以通过1到12个固定治疗角度，结合二元气动MLC对射线快速调制以及治疗床的移动来产生高Page65/28/2012度适形的剂量分布（如下所示）。美国MDAnderson肿瘤中心的LANGEN博士对用螺旋断层方式和断层径照方式在APBI乳腺癌治疗的计划对比研究中发现，对靶区的适形度上，螺旋断层的剂量分布要更好，但是断层径照对同侧肺的保护上，明显超过螺旋断层方式（Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.70,No.4,pp.1272–1280,2008）。ALYSONMCINTOSH等人在运用断层径照研究乳腺癌治疗上也得出同样或类似的结果，即对肺，心脏等关键器官的保护上，断层径照优势明显（Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.71,No.2,pp.603–610,2008）。Page75/28/2012在威斯康星大学与TomoTherapy公司联合发表的WHITEPAPER里，也对断层径照与传统加速器治疗乳腺癌的剂量分布做了详细的研究和分析，结果是断层径照对健侧乳腺的保护，即使加上每次的MVCT图像引导也显著低于常规加速器对健侧乳腺和肺的剂量。PierfrancescoFrancoTumori等发表了关于断层径照的临床应用结果（TomoDirect:anefficientmeanstodeliverradiationatstaticangleswithtomotherapy,Tumori,97:498-502,2011）。其结论是在一些不太复杂的病例中（例如：乳腺癌，骨转移等），断层径照可以快速有效对其进行治疗，并且能保证良好的治疗质量和临床效果。总之，断层径照（TomoDirect）使得计划优化时间和治疗执行时间都将大大缩短。可以广泛取代常规三维适形和一般不复杂的IMRT照射。但对于比较复杂的肿瘤治疗如头颈肿瘤，全身骨髓放疗TMI等，螺旋断层治疗方式仍将是最佳选择。总之，断层径照将进一步提高TomoTherapy整体的临床应用的能力和效率。中国目前每年新发癌症病人在280万以上，但总体接受放射治疗的人数不到15%（美国约为60%）。中国每百万人口拥有大型放疗设备不到1台（美国每百万人口为13台）。TomoTherapy——将加速器安装在螺旋CT上的完美新平台，已被国际放疗界公认为现代影像引导调强放疗的“金标准”。在短短几年里，TomoTherapy全球装机已400多台，为广大肿瘤患者带来新的希望。TomoTherapy的目标就是让每一位癌症患者都能够有机会受益于这项卓越的创新科技成果。Page85/28/2012TomoTherapy单一系统单一系统单一系统单一系统、、、、单一能量单一能量单一能量单一能量、、、、单一方式单一方式单一方式单一方式、、、、单一摆位单一摆位单一摆位单一摆位却能够治疗超过却能够治疗超过却能够治疗超过却能够治疗超过100%的放疗病种的放疗病种的放疗病种的放疗病种HiArtTomoHDTomoTherapy所治疗的各种肿瘤Page95/28/20121.TomoTherapy系统结构简介系统结构简介系统结构简介系统结构简介TomoTherapy螺旋断层放疗系统主要由下列螺旋断层放疗系统主要由下列螺旋断层放疗系统主要由下列螺旋断层放疗系统主要由下列4大部件构成大部件构成大部件构成大部件构成：：：：1.螺旋断层治疗主机，包括机架和治疗床。机架内包含一台6兆伏（6MV）的医用直线加速器，用于产生放射治疗和CT扫描的射线。在加速器射线出口处，安装了二元气动多叶光栅（MLC），主要功能是对射线强度进行调制（通过叶片开关，阻挡和控制出射剂量大小）。此外在加速器对面还安装了CT探测器用于采集穿过病人的X射线信号，可以重建病人的CT图像和剂量信息等。TomoTherapy采用专利的85cm大孔径CT滑环机架，机头安装在滑环上，等中心精度高达0.1毫米。无需考虑楔形板角度、挡铅、患者和机头碰撞危险、机架角度、准直器角度、床角度、电子线、电子线限光筒等常规加速器必须考虑的计划要素。治疗床用于支撑病人进行CT扫描和治疗。在治疗时可以伴随机架旋转而连续运动，相对病人产生螺旋治疗的方式。Page105/28/2012TomoTherapy机架内部结构机架内部结构机架内部结构机架内部结构TomoTherapy病人治疗床病人治疗床病人治疗床病人治疗床2.集群服务器主要包括：数据库硬件：配有RAID系统的专用的服务器计算机集群：由7个基于Linux系统的Blade计算机（每台计算机都有4个XeonCPU芯片）直接连接到数据库上。集群服务器主要用于：1治疗计划的优化计算，2控制断层治疗系统