王小鹏 段云龙

【摘 要】束流调强适形技术是肿瘤放疗中照射野区域内对射束强度进行调整的技术。调强适形技术历经最初的金属补偿器开始对射线强度调节发展到利用独立准直器、多叶准直器（MLC），再到临床广泛应用的固定野滑窗、容积旋转（VMAT）、螺旋断层、图像引导（IGRT）、二维层扫描（2DLS）、三维点扫描（3DSS）等控制技术，伴随着信息化机械控制技术的发展而持续提升。束流调强适形技术为放疗临床应用在精确确定肿瘤靶区、提高肿瘤靶区剂量、保护周围正常组织和危及器官、减少副反应的发生、提高治疗增益等方面提供了坚实保障。

【关键词】肿瘤;放疗;束流调强;适形技术

【中图分类号】R815.2【文献标识码】A【文章编号】1672-3783（2019）09-03--01

随着21世纪电子计算机技术发展的日益强化，放疗实现了精确定位、精确计划到精确治疗，束流调强适形放疗（IMRT）以其独特的优势，精确的靶区定位跟踪、剂量适形、自适应照射等特点，引领着精确治疗新时代。本文在综述束流调强适形技术发展历程的基础上，对高能碳离子束层扫描和点扫描调强技术加以展望。

1 材料与方法

1.1 金属补偿器调强

金属补偿器通过在均匀的照射野方向上放置厚度不等的金属补偿块，实现补偿器的调强功效。金属补偿形成调强照射野，射线强度分布明显，易于计算。缺点是设计工作繁琐耗时，每次實施治疗都需要搬动沉重的补偿块，制作和存储上的不便，需要更先进的电子操作而非人工操作来弥补。

1.2 独立准直器调强

通过铅门准直器的运动实现的调强技术分为：静态模式调强和动态模式调强，基于两个铅门的相对运动来进行通量调制。准直器动态调强，是在加速器出束过程中，一对铅门静止，另一对铅门来回运动，完成对射束的调强。在铅门的运动速率够快时，才能实现有梯度的强度调整，但在20世纪中叶，直线加速器的准直器还未能实现计算机控制，再加上通过准直器的运动，需要对漏射线和散射线的影响进行循环的修正，以保证出束与计划设计要求一致，这也大大的增加了临床应用的难度。静态调强的原理是铅门静止时出射线束，在每个停留的位置及出束时间根据剂量需要来设定。但使用准直器调强的效率只有MLC调强的四分之一。

1.3 多叶准直器（MLC）调强

多叶准直器的出现主要是替代了传统的笨重的射野外挡块，通过计算机控制MLC的独立运动，利用MLC运动生成动态的楔形野，为调强技术（IMRT）发展奠定了坚实的基础。静态多叶调强用MLC形成不同的子野，进行分步照射（Stop and Shot）。静态调强的特点在于，MLC的运动和出束不同时进行。动态MLC调强是实现是依据不同动态照射野的叠加形成，区别于静态调强的是，叶片在运动过程中，射线同时处于出束的状态。

容积旋转调强治疗（VMAT）是一种新型的旋转IMRT，它的生成就是解决了一般调强中的治疗效率问题，通过改变机器参数，如机架角度特别是机架的旋转速度，调整剂量率等来实现优化剂量强度的目的。

1.4 螺旋断层调强

螺旋断层调强（Tomotherapy），是依据计算机断层技术而来，断层调强放疗的MLC形成扇形束，通过围绕患者进床出床方向进行旋转照射。Tomotherapy公司HI-ART断层放疗系统是断层调强放疗的典型代表之作。照射过程类似于螺旋CT扫描患者，机架头旋转的同时，病床也在同步前进。

在鼻咽癌的治疗中，放疗作为首选的治疗手段，断层调强放疗能体现更好的剂量分布和均匀性及梯度变化。崔迪等[1]通过研究比较鼻咽癌螺旋断层放疗与常规直线加速器静态调强治疗计划，统一确认靶区，分别用不同的调强技术，发现断层放疗可获得更好的剂量均匀性及更陡峭的剂量梯度，并可减少正常器官受量。

1.5 图像引导放疗

随着调强放疗技术和影像技术的融合，推动了利用影像技术为基础的IMRT的发展。CT成像、磁共振成像（MRI）以及正电子发射断层显影都能作为影像引导，即图像引导放疗技术（IGRT）。IGRT技术能很好的避免因为位移误差以及患者呼吸和器官运动引起的靶区偏移，能够通过相应技术形成靶区的跟随照射，其中4D-CT和自适应照射（ART）是典型代表。

1.6 层扫描和点扫描调强

层扫描和点扫描调强技术的出现、发展和成熟得益于电磁偏转扫描技术的研发。在所有的扫描技术中，电磁偏转扫描技术是实现调强适形放疗的最好方法。它与独立准直器、MLC动态调强相比，不仅具有X射线光子的利用率高、治疗时间短的突出优点，而且可实现高能带电粒子束（电子束、质子束、碳离子束等）的调强治疗。

2 结果

2.1 独立准直器与多叶准直器的对比

Ahunbay等在研究乳腺癌的全乳照射中，对比独立准直器调强和多叶准直器调强技术发现，两者得到的靶区剂量适形度、均匀性和MLC调强没有明显差异，但是远好于三维适形放疗。黄劭敏[2]等在对比10例鼻咽癌应用独立准直器和多叶准直器治疗计划中发现，前者的计划适形度和执行效率略差于后者，平均子野数目分别为44和42，计划的总MU数平均值分别为474.3和419.6。执行照射的运行时间平均值分别为8.0min与7.5min，无太大差异，可满足简单的鼻咽癌放疗，对没有配置多叶准直器的放疗单位作为替代有一定的临床应用价值。

2.2 多叶准直器动态与静态调强的对比

马栋辉等[3]研究鼻咽癌动态和静态调强的剂量比较，在15例鼻咽癌患者划分的四种强度水平中，PTV的Dmean和Dmin均无统计学意义（P>0.05），脊髓、脑干、腮腺等危及器官的Dmax差异均无统计学意义（P>0.05），仅机器MU对比有统计学差异。动态调强在剂量均匀性上有优势，但静态调强只需要更少的MU和子野数。

2.3 IMRT与VMAT的对比

唐正中等[4]在对比IMRT和VAMT对于鼻咽癌的同步加量的调强放疗中发现VMAT的靶区适形指数明显提高，更高的治疗效率，可以减少机器的跳数和治疗时间。在靶区优化上较IMRT差异不大，VMAT对患者的治疗在剂量学的优势不明显，但在治疗效率上的优势是突出的，缩短治疗时间能提供患者更多的舒适度和更小的治疗误差。

2.4 三维和四维计划的对比

王义海等[5]通过4D-CT定位扫描患者的不同呼吸时向，并制定三维和四维计划，同步IGRT治疗后并随访，结果表明，两种计划中四维计划的肺受量明显偏低，IGRT在肺癌中的临床引用能明显减少计划靶区的体积。綦向等[6]通过研究宫颈癌自适应调强放疗中的摆位误差对靶区和器官剂量变化影响发现，纠正后摆位误差与首次系统随机摆位误差之间有明显的差异，通过IGRT，可以减少摆位误差，降低正常组织的剂量照射，提高治愈率。

3 讨论

束流调强适形是放疗的未来趋势，从二维调强发展到三维调强，从手动的物理补偿器到计算机控制的MLC调强和电磁扫描调强，控制技术的不断发展，使调强技术能实现很高的剂量适形度。

对利用MLC进行调强放疗的技术，特别是针对头颈肿瘤鼻咽癌的治疗，基本都能满足临床治疗的剂量需求，动态调强相比静态调强有更好的剂量分布适形度，而容积旋转调强则是更加凸显了执行效率。相比普通三维适形技术靶区适形的特点，调强技术实现的剂量适形，治疗的精确定位，大大降低危机器官的受照量，可在同一个治疗计划中实现不同剂量梯度的照射，缩短治疗时间降低风险。

4 结论

综上所述，计算机和影像技术以及信息化控制技术的发展，以IMRT为基础，结合图像引导下的调强放疗，4D-CT和ART能够大大弥补治疗中的体位偏差，校正靶区的移动度，精准确定靶区，治疗更个体化。在重離子束治癌层扫描（2DLS）和点扫描（3DSS）在内束流调强适形技术中，更加需要图像引导为“三精”放疗保驾护航。

参考文献

崔迪，戴相昆，马林，等.鼻咽癌螺旋断层放疗与常规加速器调强放疗的剂量学比较[J].中华放射肿瘤学杂志，2008，17（3）：169-173.

黄劭敏，高兴旺，邓小武，等.独立准直器调强技术在鼻咽癌放射治疗的应用评估[J].南方医科大学学报，2010，30（10）：2229-2232.

马栋辉，张国庆，刘浩，等.鼻咽癌动态和静态调强方式的剂量学比较[J].新疆医科大学学报， 2007，30（4）：393-395.

唐正中，吴爱东，钱立庭，等.鼻咽癌静态IMRT与VMAT同步加量放疗剂量学比较[J].安徽医科大学学报，2014，49（8）：1164-1167.

王义海，阿合力·那斯肉拉，潘广鹏，等.四维CT呼吸门控技术联合图像引导放射治疗在肺癌中的应用[J].重庆医学，2014，30（4）：3994-3996.

綦向.图像引导下的宫颈癌自适应调强放射治疗[J].中医临床研究，2014，27：139-141.