肿瘤放疗新技术-容积弧形调强放射治疗技术

中国医疗设备2011年第26卷12期VOL.26No.12104临床工程CLINICALENGINEERING0前言放射治疗是利用高能电磁辐射线作用于生命体，使生物分子结构改变，达到破坏癌细胞目的的一种治疗方法，其具有创伤小、保留器官功能、适应症广等优势，70％左右的癌症患者在治疗过程中采用了放射治疗[1]。放射治疗设备和技术从早期常规放射治疗到以医用直线加速器为代表的放疗设备和技术发展迅速，目前，图像引导放射治疗（imageguideradiotherapy，IGRT）、调强适形放射治疗（intensitymodulationradiotherapy，IMRT）等已成为放射治疗设备和应用技术的主流[2-3]。容积弧形调强放射治疗技术（volumetricintensitymodulatedarctherapy，VMAT）是在IGRT基础上，集新型高精尖加速器与逆向优化治疗计划设计软件、精密三维和两维的剂量验证设备于一身的肿瘤放疗昀新技术[4]，本文以医科达VMAT加速器为例，介绍这一新技术的特点和优势。1图像引导放疗技术为精确定位病灶靶区，临床肿瘤治疗对呼吸造成的靶区空间位置变化提出了新要求。在治疗过程中，肿瘤的大小、位置等发生了变化，图像引导可对呼吸、位置、肿瘤大小的变化实现自动检测、验证和调整，这就是IGRT技术[5]。IGRT的主要技术特点是将kV级或MV级的X线产生、图像实时获取及其处理技术与医用直线加速器集成于一体，在常规加速器上增加了锥束CT（CBCT）的方法来实现IGRT技术的[6]。在治疗时，先用kV级或MV级X线绕患者肿瘤位置旋转1周，在高分率的非晶硅探测器上获得病灶图像，同时进行误差分析，实现了影像引导下的患者体位的实时定位。然后由加速器实时修正治疗参数进行治疗，从而能更好地避开重要器官，保证了病灶靶区的精确定位。2VMATVMAT是在IGRT基础上，集新型高精尖医用加速器肿瘤放疗新技术——容积弧形调强放射治疗技术NewTechniqueinTumorRadiotherapy——VolumetricIntensityModulatedArcTherapy[摘要]放射治疗是治疗恶性肿瘤的主要手段。目前，以医用直线加速器为代表的放疗设备及其应用技术呈现出前所未有的快速发展，各种精确放疗已成为放射治疗的主流。容积弧形调强放射治疗技术（VMAT）是在调强适形放射治疗（IMRT）基础上的放疗昀新技术，本文介绍了VMAT技术的特点和优势。[关键词]放射治疗；设备与技术；VMATAbstract:Radiotherapyisthemajortumortreatmentmethod.Radiotherapyequipment,representedbythemedicallinearaccelerator,isexperiencingunprecedentedrapiddevelopment.Preciseradiotherapyhasbecomethemainstreamofradiotherapies.Volumetricintensitymodulatedarctherapy(VMAT),basedonanddevelopedfromimageguideradiotherapy（IMRT）,isthelatestradiotherapytechnique.Inthispaper,weintroducethefeaturesandadvantagesofVMAT.Keywords:radiotherapy;equipmentandtechnology;VMAT[中图分类号]R730.5[文献标志码]Bdoi：10.3969/j.issn.1674-1633.2011.12.036[文章编号]1674-1633(2011)12-0114-02张伟1，李国平2，辛海燕11.青岛大学医学院附属医院，山东青岛266003；2.青岛市中心医院，山东青岛266071ZHANGWei1,LIGuo-ping2,XINHai-yan11.TheAffiliatedHospitalofMedicalCollegeQingdaoUniversity,QingdaoShandong266003,China;2.QingdaoCenterHospital,QingdaoShandong266071,China收稿日期：2011-06-21作者邮箱：[e-mail]中国医疗设备2011年第26卷12期VOL.26No.12105临床工程CLINICALENGINEERING与逆向优化治疗计划设计软件、精密三维和两维的剂量验证设备于一身的昀先进的放射治疗技术[6-7]。VMAT具有“快、准、优”的特点；在时间方面，传统放射治疗过程需15~30min，而该技术将整个治疗过程缩短至2~6min，有效提高了肿瘤控制率；在准确程度上，该技术可在360°多弧设定的任何角度范围内旋转照射，不但可从前后、左右方向，还可从上下方向任何角度对肿瘤进行照射，比“γ-刀”照射范围更大，更灵活，更精准，比传统治疗方式照射范围更大。同时，该技术还能调整控制放射线在肿瘤上的强度，每次治疗时可立即取得三维电脑断层扫瞄影像并做精准治疗定位；此外，VMAT治疗技术还可根据肿瘤及器官位置的变化、肿瘤的厚度、体积等调整治疗条件，使放射线紧紧跟踪肿瘤进行精准治疗。该项技术还能随时对肿瘤放射剂量的精度进行调整，克服呼吸运动、器官蠕动及日常摆位误差，人体重要器官和组织能得到了更好的保护。以正常组织超低量的剂量投照，获得肿瘤治疗区的昀大剂量覆盖，从而取得昀优化的剂量分布效果。3医科达VMAT加速器结构医科达VMAT加速器主要包括Synergy加速器系统、X线容积影像（XVI）系统、iViewGT成像系统和高精度治疗床系统[8]。（1）XVI-Synergy加速器3D影像系统：Synergy加速器上的X线容积影像（XVI）IGRT技术是指在治疗位置，即病人已经完成摆位过程后，用kV级低能X射线采集靶区及其周围的一定体积的三维图像。可以用调整病人位置使靶区回到计划的位置，或调整治疗计划适应靶区的变化（这一过程又称为ART，自适应放疗）。这一调整的过程就被称为IGRT。在使用IGRT技术时可以精确地解决原来困扰放疗医生的一大难题——靶区的位置和形状的不确定性。通过IGRT的应用，在确保肿瘤得到充分照射的前提下，更好地保护了正常组织。Synergy加速器昀主要的XVI系统的硬件是由一个kV线X线球管和大面积非单晶硅数字化X线探测板构成，运行时机架以等中心为圆心旋转。同时，XVI软件系统即刻根据得到的数据信息算法重建，电脑上同时可看到病人数字化解剖影像，再进行自动位置配准比较，技师可直接得到摆位误差、靶区的实际情况，从而调整治疗床的位置以及调整多叶准直器的形状，来适应靶区的变化，从而大幅度提高治疗的准确度。医科达的XVI优势在于，首先XVI可以设置任意位置开始成像，并且XVI的成像可以一直向一个方向旋转任意角度，只要达到了图像的认读要求，即可停止。这会为病人的治疗节省大量时间。加速器成像不是目的，目的是为了确认治疗摆位是否与模拟定位一致，这需要将CT的3D图像与加速器的3D图像配比，找到摆位误差。XVI不用手动的配比，可直接将CT定位的图像和XVI产生的图像放在一起自动找出摆位误差并自动调整治疗床以达到与定位时的位置一致。其次，XVI的球管球管部分是脉冲式发射，保证了出束的同时，发热量小、散热快，有助于保护球管性能。（2）iViewGT成像系统：iViewGT作为Synergy的标配部件，一方面可以用作病人摆位验证的工具，同时可以作为加速器MLC的质控工作（需配合使用AutoCAL软件）及剂量的验证工作。iViewGT系统可以在治疗过程动态观察靶区的情况，其中有专门用于IMRT拍片的功能，可以记录各子野的实际照射图像。同时，iViewGT还可以作为IMRT治疗计划剂量学验证的射束流通测量设备来使用。（3）高精度治疗床：医科达的高精度治疗床具有独特的设计。Z方向提升依靠的是中间的电机带动螺杆运动。工程上行程精度昀高的就是螺距，上述设计可达到高精度提升床面的目的，且在提升过程中声音非常小。随着现代科学技术的迅猛发展，呼吸门控技术（gatingtechnique）、CT-sim、剂量记录与验证（recordandverificationsystem）技术和计算机网络系统等日趋完善，3D-IMRT和IGRT等已在放射治疗中发挥了重要的作用，新兴的VMAT技术也必将会成为放射治疗的“主力军”。未来放射治疗发展的方向是在肿瘤治疗上逐步走向高精度、高剂量、高疗效和低损伤（三高一低）的现代放疗模式。以生物影像、生物靶区、生物剂量为基础的新型放疗设备和技术将使肿瘤放射治疗技术进入一个新的时期。[参考文献][1]胡逸民,谷铣之.适形放射治疗:肿瘤放射治疗新技术进展[J].齐鲁肿瘤杂志,1998,5(4):243-245.[2]RaefS.Ahmed,SuiShen,RogerOve,etal.Intensitymodulationwithrespiratorygatingforradiotherapyofthepleuralspace[J].MedDosim,2007,32(1),16-22.[3]KorremanS,RaschC,McNairH,etal.TheEuropeanSocietyofTherapeuticRadiologyandOncology-EuropeanInstituteofRadiotherapy(ESTRO-EIR)reporton3DCT-basedin-roomimageguidancesystems:apracticalandtechnicalreviewandguide[J].RadiotherOncol,2010,94(2):129-144.[4]Holt,A.,vanVliet-Vroegindeweij,C.,Mans,A.,etal.Volumetric-ModulatedArcTherapyforStereotacticBodyRadiotherapyofLungTumors:AComparisonWithIntensity-ModulatedRadiotherapyTechniques[J].IntJRadiatOncolBiolPhys,2011,16(10):3322-3325.[5]KaminoY,MiuraS,KokuboM,etal.Developmentofanultra下转第103页中国医疗设备2011年第26卷12期VOL.26No.12103临床工程CLINICALENGINEERING人手尽可能少的情况下，可以较轻松地完成检修更换作业。有学者报道[6]，较之传统设备维修，应用IETM技术可使故障诊断效能提高35%[6]，维修时间缩短了25%~45%[6]。3.3.2降低技术信息管理成本按照惯例，医院要求厂商提供设备技术资料，并对所有资料存档管理。如MRI这样的大型设备系统各种说明、手册往往有十多本纸质资料。通常厂商昀多只提供两套技术资料，实际借阅很不方便。尤其是在三级甲等教学医院，除了设备操作人员和维修人员以外，还有采购人员、研究生、进修生需要借阅。因此，需要一个计算机数据库系统来管理技术资料。IETM系统具备技术知识库管理功能。其库内容包含来自产品的技术资料，如技术数据、检测流程与维修工艺等，可保存第三方检测、计量的记录，还提供维修日志记录与经验库自我维护功能。IETM对技术信息编辑、集合、发布、更新，查询、权限管理省时省力，可使技术信息管理成本费用降低40%~60%[6]。使用者根据权限可以通过计算机网络浏览，不必关心资料是否可以被带入医院半污染区或污染区里查阅。3.3.3具有提供技术培训的功能长期以来，临床医学工程技术人员的技术培训一直是有待加强的问题。由于培训的成本、时间、资料等原因，传统培训的效果难以保证