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腫瘤精確放射治療技術(shù)的發(fā)展與挑戰(zhàn)

2021-04-03 23:07:33馬娜曲寶林解傳濱楊濤韓亞楠戴相昆
中國(guó)醫(yī)療設(shè)備 2021年12期
關(guān)鍵詞:重離子質(zhì)子加速器

馬娜,曲寶林,解傳濱,楊濤,韓亞楠,戴相昆

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 放射治療科,北京 100853

引言

惡性腫瘤是當(dāng)前全球居民死亡的重要因素之一,并且腫瘤發(fā)病率和死亡率一直處于持續(xù)增長(zhǎng)階段[1]。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer,IARC)調(diào)查顯示,2018年全年新增1810萬(wàn)癌癥病例,其中960萬(wàn)癌癥死亡病例[2-3]。放射治療是惡性腫瘤治療的三大主要手段之一,在腫瘤治療中發(fā)揮重要作用。由于放射治療技術(shù)具有無(wú)創(chuàng)傷,受基礎(chǔ)疾病、患者年齡、解剖結(jié)構(gòu)等因素限制較小的特點(diǎn),使許多無(wú)法接受手術(shù)或其他治療手段腫瘤患者從中獲益。臨床治療中放射治療的主要目標(biāo)是盡可能給予腫瘤靶區(qū)高劑量照射,同時(shí)盡可能地保護(hù)周?chē)恼=M織和危及器官,因此如何將正確的劑量傳遞至正確的位置進(jìn)行照射一直是放射治療技術(shù)發(fā)展的方向和研究重點(diǎn)。

近年來(lái),隨著放射治療技術(shù)的不斷進(jìn)步,放射治療物理劑量得到顯著提升,實(shí)現(xiàn)了更好的劑量分布及更高的劑量跌落梯度,在腫瘤靶區(qū)照射劑量提高的同時(shí)能更好地保護(hù)危及器官,腫瘤患者的局控率和治療效果得以改善,放療副反應(yīng)的發(fā)生率明顯下降。但在腫瘤放射治療的臨床應(yīng)用中仍存在若干亟待解決的問(wèn)題,如患者目前仍以計(jì)算機(jī)斷層掃描(Compuer Tomograph,CT)定位為主,部分腫瘤邊界及靶區(qū)和危及器官勾畫(huà)存在不確定性;對(duì)分次內(nèi)和分次間的靶區(qū)運(yùn)動(dòng)及形變帶來(lái)的劑量偏差缺乏高效的應(yīng)對(duì)手段;患者治療過(guò)程中的實(shí)時(shí)位置和劑量準(zhǔn)確性缺乏有效驗(yàn)證;質(zhì)子重離子等離子治療手段臨床應(yīng)用不確定性還需進(jìn)一步探索等[4-10],這些問(wèn)題限制了腫瘤放射治療精度和療效的進(jìn)一步提高。本文圍繞放射治療的發(fā)展歷程及生物引導(dǎo)放射治療、質(zhì)子重離子治療技術(shù)等為代表的新技術(shù),就腫瘤精準(zhǔn)放射治療領(lǐng)域的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)討論與概述。

1 腫瘤精準(zhǔn)放射治療技術(shù)發(fā)展

自倫琴于1896年發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)后,早期應(yīng)用于乳腺癌的臨床治療,隨后逐漸被廣泛應(yīng)用于治療其他惡性腫瘤,但是早期在臨床應(yīng)用中X射線(xiàn)存在能量較低、易散射、深部劑量分布差、表面吸收劑量大等缺點(diǎn)。在20世紀(jì)50年代以前腫瘤治療中主要使用的放射性核素一般為226Ra源。目前放射治療中最常用的放射性核素為60Co,其產(chǎn)生的γ射線(xiàn)能量分別為1.17 MeV及1.33 MeV,已具備了高能射線(xiàn)的特征。自20世紀(jì)中后期,外照射技術(shù)逐漸由早期的60Co治療機(jī)發(fā)展到可產(chǎn)生高能電子線(xiàn)或X射線(xiàn)的醫(yī)用加速器。1967年由Leksell等發(fā)明研制了第一代治療顱內(nèi)病灶的立體定向放療γ刀,可形成更高劑量跌落梯度,應(yīng)用范圍也更加廣泛。

60Co治療機(jī)由于其能量為MV級(jí),相比于早期的kV級(jí)X射線(xiàn)機(jī)具有穿透力強(qiáng)、皮下反應(yīng)輕、旁向散射少等特點(diǎn),在早期放療中占有重要位置。尤其是立體定向放射治療設(shè)備γ刀的出現(xiàn)更是推動(dòng)了60Co治療機(jī)在放療中的應(yīng)用。我國(guó)自20世紀(jì)60年代初開(kāi)始生產(chǎn)60Co治療機(jī),并且有多種創(chuàng)新和突破,先后研發(fā)了首臺(tái)旋轉(zhuǎn)式頭部γ刀以及創(chuàng)造性地研制出體部γ刀,將其治療范圍從顱腦擴(kuò)展到全身主要部位;2003年,我國(guó)再次創(chuàng)新研發(fā)出頭體一體式γ刀,可實(shí)現(xiàn)腦部疾病和體部腫瘤治療。我國(guó)在γ刀領(lǐng)域的創(chuàng)新大大推動(dòng)了γ刀的普及應(yīng)用,但是γ刀在國(guó)內(nèi)應(yīng)用過(guò)程中也出現(xiàn)了臨床應(yīng)用不規(guī)范等問(wèn)題。近年來(lái),隨著MV級(jí)醫(yī)用直線(xiàn)加速器的發(fā)展及技術(shù)優(yōu)勢(shì)愈加顯著,60Co治療機(jī)在部分市場(chǎng)領(lǐng)域已經(jīng)被取代。然而,由于其造價(jià)、維修等性?xún)r(jià)比較高,60Co治療機(jī)仍在國(guó)內(nèi)外一些醫(yī)院繼續(xù)使用。

20世紀(jì)50年代后,醫(yī)用直線(xiàn)加速器在腫瘤放射治療中逐漸普及和推廣。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,目前醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器已成為治療腫瘤中的最重要、應(yīng)用最廣泛的放療設(shè)備。醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器是指利用磁場(chǎng)加速電子然后打靶產(chǎn)生高能X射線(xiàn),用于腫瘤或其他病灶的放射治療設(shè)備。該設(shè)備能夠輸出MV級(jí)的高能X射線(xiàn)和電子線(xiàn),具有劑量率高、照射時(shí)間短、照射野大、劑量均勻性和穩(wěn)定性好以及半影區(qū)小等特點(diǎn)。相較于60Co治療機(jī)而言,醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器無(wú)需永久放射源,在輻射防護(hù)及后期維護(hù)等方面具備優(yōu)勢(shì)。

由于電子計(jì)算機(jī)在醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器治療系統(tǒng)及其配套的物理計(jì)劃系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,提高了劑量計(jì)算的精確性,治療方法更加多樣化,使其受到腫瘤治療專(zhuān)家的普遍認(rèn)可。隨著硬件設(shè)備的迅猛發(fā)展,先后出現(xiàn)了基于多葉準(zhǔn)直器(Multi-Leaf Collimator,MLC)的調(diào)強(qiáng)適形放療(Intensity Modulated Radiation Therapy,IMRT)技術(shù)、效率更高和適形度更好的容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療(Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT)技術(shù)、電子直線(xiàn)加速器結(jié)合螺旋CT結(jié)合形成的斷層放療(Tomotherapy,Tomo)技術(shù)以及高效率、高精確度、高單次劑量的立體定向放療技術(shù)等;而電子射野影像系統(tǒng)(Electronic Portal-Imaging Device,EPID)、千伏錐形束CT、兆伏錐形束CT、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)等輻射成像技術(shù)與醫(yī)用直線(xiàn)加速器的結(jié)合,使得放射治療進(jìn)入了多種成像模態(tài)結(jié)合的圖像引導(dǎo)放療(Image-Guided Radiotherapy,IGRT)。除此之外,質(zhì)子、重離子等粒子植入治療等更先進(jìn)的系統(tǒng)也在國(guó)內(nèi)外臨床實(shí)踐中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。放療技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了劑量投照的精度和效率,提高了患者的生存率。

1.1 IMRT 技術(shù)

IMRT技術(shù)是現(xiàn)代放射治療一個(gè)里程碑式的重要技術(shù)進(jìn)展,相比早期放療技術(shù)在劑量學(xué)和危及器官保護(hù)方面具有明顯優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于全身各個(gè)部位腫瘤的放射治療。目前,IMRT技術(shù)主要基于MLC實(shí)現(xiàn),通過(guò)MLC實(shí)現(xiàn)對(duì)照射束流強(qiáng)度的調(diào)制,形成照射野范圍內(nèi)的非均勻劑量分布。IMRT技術(shù)可以在提高腫瘤靶區(qū)照射劑量的同時(shí)更好地保護(hù)周?chē)=M織,從而突破了因正常組織耐受劑量對(duì)腫瘤靶區(qū)照射劑量的限制,可以實(shí)現(xiàn)腫瘤靶區(qū)更高劑量的照射。由于IMRT實(shí)施技術(shù)復(fù)雜,對(duì)臨床工作人員提出了更高的要求,尤其是醫(yī)學(xué)物理師應(yīng)在調(diào)強(qiáng)治療中發(fā)揮重要作用,保證調(diào)強(qiáng)放射治療的準(zhǔn)確和安全實(shí)施。但I(xiàn)MRT技術(shù)射線(xiàn)利用率較低,在人體內(nèi)易產(chǎn)生較大的低劑量區(qū)域,治療過(guò)程中其低劑量輻射對(duì)正常組織的生物學(xué)效應(yīng)(Relative Biological Effectiveness,RBE)尚未完全明確。目前IMRT技術(shù)也有許多進(jìn)展,出現(xiàn)多種不同劑量調(diào)制方式。

1.1.1 靜態(tài)調(diào)強(qiáng)

靜態(tài)調(diào)強(qiáng)是由逆向調(diào)強(qiáng)計(jì)劃系統(tǒng)根據(jù)臨床劑量需求優(yōu)化得到一系列利用MLC形成的子野形狀,在束流輸送時(shí)加速器機(jī)架處于某個(gè)特定角度,按照一定順序完成每個(gè)子野MLC形狀下的出束與切換,每個(gè)子野劑量強(qiáng)度均勻,但目前靜態(tài)調(diào)強(qiáng)多數(shù)已被更先進(jìn)的調(diào)強(qiáng)技術(shù)所取代。

1.1.2 動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)

動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)主要特點(diǎn)是在照射過(guò)程中,MLC葉片處于持續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故稱(chēng)為動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)。其主要是通過(guò) MLC 葉片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與劑量率之間的匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)照射野區(qū)域內(nèi)的劑量調(diào)制。在射野照射過(guò)程中,在各對(duì)MLC葉片做相對(duì)變速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),加速器系統(tǒng)持續(xù)以變化的劑量率出束,實(shí)現(xiàn)MLC葉片運(yùn)動(dòng)與劑量率變化的匹配,最終形成所要求的劑量強(qiáng)度分布。動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)最大的技術(shù)特征是通過(guò)一對(duì)相對(duì)葉片的單向運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷形成不同形狀的子野連續(xù)掃過(guò)靶區(qū)[10]。

1.1.3 容積調(diào)強(qiáng)

容積調(diào)強(qiáng)是一種最新出現(xiàn)的IMRT技術(shù),其照射方式為照射過(guò)程中加速器機(jī)架按照一定角度間隔的控制點(diǎn)連續(xù)旋轉(zhuǎn),在每個(gè)控制點(diǎn)MLC按照一定規(guī)律連續(xù)運(yùn)動(dòng),通過(guò)機(jī)架多弧或單弧的旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)范圍射野方向上劑量的調(diào)制。相比IMRT,VMAT技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)靶區(qū)劑量適形性、均勻性以及劑量跌落的梯度,能夠更好地保護(hù)危及器官,并且治療效率大大提升。

1.1.4 螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放療

螺旋斷層放療系統(tǒng)是醫(yī)用直線(xiàn)加速器與螺旋CT相結(jié)合,集圖像引導(dǎo)和調(diào)強(qiáng)放療于一體的新型治療設(shè)備。Tomo放療系統(tǒng)將6 MV和3.5 MV的雙能醫(yī)用直線(xiàn)加速管及其他子系統(tǒng)安裝在滑環(huán)機(jī)架上,通過(guò)固定/連續(xù)旋轉(zhuǎn)的機(jī)架和床的移動(dòng)以螺旋斷層的方式進(jìn)行照射。采用64對(duì)氣動(dòng)二元MLC實(shí)施束流調(diào)制,其劑量調(diào)制能力超過(guò)以往常規(guī)醫(yī)用直線(xiàn)加速器設(shè)備,其優(yōu)點(diǎn)在于越復(fù)雜的腫瘤其劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)就越加顯著,且適用于超長(zhǎng)靶區(qū)的照射,但是其低劑量區(qū)范圍通常大于其他治療技術(shù)。

1.2 立體定向放療技術(shù)

立體定向放射治療具有三維、小野、大分割照射的特點(diǎn),主要用于5 cm以下腫瘤的根治和轉(zhuǎn)移瘤的局部治療。立體定向放射治療技術(shù)在提高腫瘤局部劑量、降低周?chē)=M織損傷方面具有顯著優(yōu)勢(shì),但潛在的治療錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)可能對(duì)患者造成嚴(yán)重的損傷[10]。立體定向放射治療改變了常規(guī)放療的分割模式,使得更多的早期實(shí)質(zhì)器官腫瘤獲得根治性放療的可能。立體定向放射治療使得高劑量區(qū)域聚焦于靶區(qū),并且具有更快的劑量跌落能力從而更好地保護(hù)靶區(qū)周?chē)=M織,其治療優(yōu)勢(shì)包括可以大大縮短患者放射治療療程(從常規(guī)分割4~6周的治療時(shí)長(zhǎng)減少到1周甚至1次)、單次大劑量或大分割模式更符合放射生物學(xué)特性、激活人體免疫細(xì)胞等。

1.3 IGRT 技術(shù)

IGRT是指患者在實(shí)施治療前、治療中或是治療后,利用成像設(shè)備提供的圖像或體表輪廓等信息,獲取患者位置信息,從而修正患者位置或器官運(yùn)動(dòng)造成的誤差,實(shí)現(xiàn)提高放射治療精度的目的[11-15]。目前實(shí)施IGRT技術(shù)的主要設(shè)備包括EPID、kV級(jí)X線(xiàn)攝片和透視、kV級(jí)CT、CBCT、體表光學(xué)成像系統(tǒng)、實(shí)時(shí)影像跟蹤技術(shù)以及磁共振圖像引導(dǎo)等。IGRT技術(shù)減小了因位置誤差造成照射脫靶或危及器官過(guò)量照射的風(fēng)險(xiǎn),其優(yōu)點(diǎn)是可提高放射治療的精準(zhǔn)度,確保放射治療的安全性;缺點(diǎn)是成像質(zhì)量受到一定的限制,并且目前主要使用的輻射成像方式為患者帶來(lái)了額外低劑量輻射的風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 質(zhì)子重離子治療技術(shù)

質(zhì)子和重離子技術(shù)歷史悠久,近幾年來(lái)取得了極為顯著的進(jìn)步。質(zhì)子和重離子相比于光子、電子線(xiàn)具備顯著的物理學(xué)優(yōu)勢(shì),其獨(dú)特布拉格效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)腫瘤高劑量照射的同時(shí)最大程度減少對(duì)正常組織的傷害[16-19]。隨著質(zhì)子治療新技術(shù)的成熟發(fā)展,目前質(zhì)子調(diào)強(qiáng)治療(Intensity Modulated Proton Therapy,IMPT)已經(jīng)逐漸成為多數(shù)新建質(zhì)子治療中心的標(biāo)配。同時(shí),機(jī)載CT,尤其是容積CT、錐形束CT、軌道CT都成為新建質(zhì)子治療中心的基本配置。IMPT,尤其是在容積CT引導(dǎo)下的IMPT開(kāi)創(chuàng)了質(zhì)子治療的新天地,相對(duì)原來(lái)的散射質(zhì)子治療有了一個(gè)極大的進(jìn)步。質(zhì)子重離子治療優(yōu)勢(shì)包括:

(1)準(zhǔn)確定位,減少輻射后遺癥。與光子及電子束相比,質(zhì)子重離子射線(xiàn)具有在特定深度釋放出強(qiáng)大能量特性的“布拉格峰”效應(yīng)。質(zhì)子重離子治療技術(shù)可以根據(jù)腫瘤的形狀和深度,調(diào)整射束的寬度、形狀以及布拉格峰的位置,從而盡量避免照射正常組織,并且輻射能量絕大部分沉積在腫瘤區(qū)域,從而減少對(duì)正常細(xì)胞的損傷,最大限度地保護(hù)正常器官組織。

(2)RBE較高。在相同照射劑量下細(xì)胞殺傷率的差異被稱(chēng)為RBE,效應(yīng)值越大對(duì)腫瘤的治療效果越好。在相等照射劑量下,重離子射線(xiàn)的RBE值是X射線(xiàn)的3倍。對(duì)于那些傳統(tǒng)放射線(xiàn)(X射線(xiàn),γ射線(xiàn))無(wú)法治愈的腫瘤,較高的RBE能夠發(fā)揮顯著優(yōu)勢(shì)。

2 放療技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)

近年來(lái),隨著調(diào)強(qiáng)治療技術(shù)和影像引導(dǎo)等先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,放射治療技術(shù)已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,放射治療在腫瘤治療中也得到更多的認(rèn)可與應(yīng)用。放射治療技術(shù)的提升在臨床應(yīng)用中帶來(lái)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在腫瘤靶區(qū)的照射劑量顯著提高、局控率和治療效果得以改善。同時(shí)腫瘤靶區(qū)周?chē)=M織的受照劑量顯著降低,放療副反應(yīng)的發(fā)生率明顯下降,患者生活質(zhì)量得以提高[20]。雖然放療技術(shù)的進(jìn)步解決了臨床應(yīng)用的一部分問(wèn)題,但在臨床工作中仍然存在基于CT的靶區(qū)勾畫(huà)及器官邊界存在不確定性[21]、腫瘤治療分次內(nèi)及分次間由于體位誤差、器官運(yùn)動(dòng)和解剖結(jié)構(gòu)變化造成的劑量差異[22-23]等問(wèn)題,這些問(wèn)題限制了腫瘤放射治療精度和療效的進(jìn)一步提升。

2.1 多模態(tài)功能影像與生物引導(dǎo)放射治療技術(shù)

CT成像技術(shù)是目前最常用的成像技術(shù)之一,且CT成像技術(shù)的引入為放射治療帶來(lái)了巨大的變化,使得放射治療從二維時(shí)代進(jìn)入了三維時(shí)代。CT影像在放射治療中主要用于腫瘤靶區(qū)和正常組織的勾畫(huà),雖然現(xiàn)有 CT 成像技術(shù)已能提供大部分組織高分辨率的解剖結(jié)構(gòu),但由于CT技術(shù)自身成像的局限性,臨床工作中基于CT影像定義腫瘤靶區(qū)及周?chē)=M織邊界時(shí)仍然存在較多不確定性;此外不同的腫瘤細(xì)胞的放射敏感性存在較大差異,CT影像也無(wú)法提供更多的生物功能信息。因而急需更為精確和全面的影像學(xué)信息為臨床勾畫(huà)靶區(qū)和正常組織提供參考[14]。

生物引導(dǎo)放射治療(Biological Guided Radiation Therapy,BGRT)技術(shù)以腫瘤和正常組織生物學(xué)信息為基礎(chǔ),確定腫瘤靶區(qū)和相關(guān)正常組織邊界及照射劑量,從而實(shí)現(xiàn)放射治療從物理精準(zhǔn)到生物精準(zhǔn)。近年來(lái),以MR、PET/PET-CT/PET-MR為代表的一大批功能成像技術(shù)逐漸成熟并得到了廣泛應(yīng)用。功能成像技術(shù)與放射治療深度融合,也為放射治療技術(shù)的突破和進(jìn)步帶來(lái)了更多的可能性。功能(分子)影像技術(shù)是用影像的手段非侵入性地對(duì)與放射敏感性有密切關(guān)系的靶分子顯像,從而獲得反映腫瘤靶區(qū)的生物學(xué)特征和放射敏感性分布的圖像[22]。未來(lái)可以期待的是,基于功能影像可以實(shí)現(xiàn)腫瘤靶區(qū)敏感性差異的制定勾畫(huà),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)敏感性不同的靶區(qū)差別化照射,最大限度殺傷腫瘤細(xì)胞和保護(hù)正常組織。由此臨床醫(yī)生不僅能夠更加精確定義腫瘤靶區(qū),還能依據(jù)腫瘤和正常組織放射敏感性的差異給予更為個(gè)體化、精細(xì)化的治療方案[23-25]。

2.2 自適應(yīng)放療

放射治療過(guò)程中需要考慮患者腫瘤位置的改變、腫瘤及危機(jī)器官形狀的變化、呼吸運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的位置偏差等多種因素,這些因素都會(huì)導(dǎo)致放療過(guò)程的不確定性和誤差。自適應(yīng)放療(Adaptive Radiotherapy,ART)是將整個(gè)放療過(guò)程作為一個(gè)動(dòng)態(tài)閉環(huán)系統(tǒng),在治療過(guò)程中實(shí)現(xiàn)因時(shí)而動(dòng)、因勢(shì)而動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放療的過(guò)程[26-27]。ART的目的在于通過(guò)患者治療前和治療中獲取的影像學(xué)等相關(guān)信息,供臨床醫(yī)生實(shí)時(shí)評(píng)估組織變化、器官運(yùn)動(dòng)等因素的影響,及時(shí)調(diào)整治療方案,從而優(yōu)化因解決運(yùn)動(dòng)器官或形變等因素帶來(lái)的問(wèn)題[24-25]。ART的發(fā)展方向主要包括:從離線(xiàn) ART向在線(xiàn) ART 發(fā)展,目前在線(xiàn)ART仍受到計(jì)算速度等因素的影響較少開(kāi)展;從X線(xiàn)射野影像(CBCT)向非輻射成像(MRI)發(fā)展;從影像學(xué)信息反饋至影像信息發(fā)展至與劑量學(xué)等相結(jié)合。

2.3 質(zhì)子重離子技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向

隨著腫瘤綜合治療的發(fā)展,研究證明腫瘤局控率的提升有益于提升腫瘤患者綜合治療的療效,因此腫瘤的局部治療也越來(lái)越重要。由于靶向治療和免疫治療能夠控制遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移并有效地延長(zhǎng)患者生存期,腫瘤患者愈發(fā)需要提供更加精準(zhǔn)的局部治療。其原因在于首先我們所要打擊的對(duì)免疫治療和靶向治療抵抗的靶點(diǎn)可能不像以前是單個(gè)靶點(diǎn),而是多個(gè)靶點(diǎn);其次,患者生存的時(shí)間延長(zhǎng),要求我們更關(guān)注遠(yuǎn)期毒性反應(yīng)。在這種情況下,對(duì)于放療這樣的高精尖技術(shù),就要做到更高要求的穩(wěn)、準(zhǔn)、狠。所以,以質(zhì)子重離子治療為主的前沿技術(shù)得到人們的日益關(guān)注,未來(lái)進(jìn)一步提高質(zhì)子重離子治療技術(shù)有三大方向:

(1)自適應(yīng)質(zhì)子治療(Adaptive Proton Therapy,APT),質(zhì)子的在線(xiàn)自適應(yīng),特別是未來(lái)在四維CT引導(dǎo)下的APT的重要性在大分割的精準(zhǔn)放療模式下愈發(fā)顯現(xiàn)。

(2)質(zhì)子治療中的RBE,其RBE在展寬布拉格峰末端隨線(xiàn)性能量傳遞(Linear Energy Transfer,LET)的增加而增加,這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)質(zhì)子調(diào)強(qiáng)技術(shù)來(lái)解決從而避免毒性反應(yīng)的增加。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),影像引導(dǎo)下的質(zhì)子調(diào)強(qiáng)技術(shù),并且將質(zhì)子調(diào)強(qiáng)中的RBE和LET的概念融合到計(jì)算機(jī)治療計(jì)劃軟件里,可能會(huì)更加有效地提高質(zhì)子治療的療效,同時(shí)降低毒性反應(yīng)。

(3)FLASH質(zhì)子治療,其主要機(jī)制是通過(guò)FLASH治療將氧氣快速消耗掉,從而對(duì)正常組織的損傷明顯減少,而對(duì)殺傷腫瘤的效果卻沒(méi)有減少,甚至在有的情況下還會(huì)提高。以FLASH為代表的新一代質(zhì)子治療技術(shù)如果得以成功突破,在未來(lái)結(jié)合免疫治療和靶向治療等有效生物治療,對(duì)腫瘤治療的發(fā)展將產(chǎn)生重大的推動(dòng)作用。

3 結(jié)論

放射治療技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,放射治療的精確性已大大提升,但是仍存在著諸多亟需解決的難題。多模態(tài)影像引導(dǎo)及生物引導(dǎo)調(diào)強(qiáng)放射治療可能對(duì)腫瘤靶區(qū)范圍的確定帶來(lái)獲益;ART技術(shù)的發(fā)展可能成為分次內(nèi)和分次間的靶區(qū)運(yùn)動(dòng)及形變帶來(lái)的劑量偏的一種簡(jiǎn)單及有效的應(yīng)對(duì)手段;而質(zhì)子重離子等離子治療應(yīng)在其具有的物理學(xué)特性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步豐富臨床應(yīng)用手段,充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此,放射治療技術(shù)的發(fā)展應(yīng)針對(duì)目前臨床應(yīng)用中存在的照射位置的精確性、腫瘤和危及器官邊界確定的精準(zhǔn)性、器官運(yùn)動(dòng)和形變以及照射劑量的精確性等方面的問(wèn)題,進(jìn)一步降低腫瘤放射治療中的不確定性,推動(dòng)放射治療技術(shù)的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)和生物精準(zhǔn)。

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