移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)的工作原理及臨床應(yīng)用

許鳴，華長(zhǎng)江，趙銳

南京軍區(qū)第81醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇南京 210002

移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)的工作原理及臨床應(yīng)用

許鳴，華長(zhǎng)江，趙銳

南京軍區(qū)第81醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇南京 210002

本文介紹了移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)的工作原理及臨床應(yīng)用；從基本結(jié)構(gòu)、主要功能、工作原理和臨床應(yīng)用等4個(gè)方面進(jìn)行了闡述；探討了移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)與傳統(tǒng)的術(shù)中放療相比在臨床應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；介紹了該系統(tǒng)在臨床工作中的應(yīng)用方法和應(yīng)用范圍，以及其廣泛的發(fā)展前景。

術(shù)中放療；臨床應(yīng)用；X射線源

0 前言

術(shù)中放療技術(shù)（Intraoperative Radiation Therapy, IORT）是一種在手術(shù)中直接對(duì)腫瘤組織和腫瘤切除后的可疑腫瘤區(qū)域組織進(jìn)行放射線單次大劑量照射，以最大限度的殺滅殘存腫瘤細(xì)胞，保護(hù)正常組織的放射治療方法。1964年，由日本學(xué)者首先提出并應(yīng)用于臨床。我國(guó)于1972年開展此項(xiàng)技術(shù)，我院于1986年首次開展胃癌的術(shù)中放療。由于傳統(tǒng)的術(shù)中放療需要在大型固定直線加速器機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行，患者在手術(shù)和放療過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)帶來(lái)的感染、麻醉意外以及患者和操作人員的輻射防護(hù)等因素，制約了該技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，德國(guó)、美國(guó)等國(guó)的公司先后研制生產(chǎn)了新型移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)，較好地解決了上述難題。本文以德國(guó)公司生產(chǎn)的“Intrabeam”為例予以介紹。該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)具有自我防護(hù)、檢查功能、可移動(dòng)的微型電子加速器，可直接在常規(guī)手術(shù)室內(nèi)為手術(shù)患者提供放療，輻射防護(hù)要求低，移動(dòng)靈活，操作簡(jiǎn)便，可用于全身多種腫瘤的治療。

1 移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)的構(gòu)成（圖1）

移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)（Intrabeam）XRS放射源（X-Ray Source）、控制平臺(tái)（Control console）、支持承載系統(tǒng)（Support System）、質(zhì)量保證系統(tǒng)（QualityInstruments）、各種適配器（Applicators）和其他附件組成。

X-Ray Source：產(chǎn)生≤50kV低能X射線，重1.5kg。

Control Console：指導(dǎo)用戶安全快捷地執(zhí)行治療方案，監(jiān)控和保證治療劑量和過(guò)程的準(zhǔn)確無(wú)誤。

Support System：通過(guò)電磁耦合機(jī)械臂將放射源精準(zhǔn)地鎖定在治療位置，并可方便移動(dòng)。

Quality Instruments：包括高精度水假體和電離室，用于調(diào)試能量和計(jì)量率分布獨(dú)立驗(yàn)證。

Applicators：包括球型適配器（Spherical Applicator）、氣球適配器（Balloon Applicators）、針型適配器（Needle Applicators）等多種適配器，可用于不同部位腫瘤的放療。

圖1 Intrabeam外觀圖

2 主要技術(shù)參數(shù)及功能

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

管電流范圍：5μA、10μA、20μA、40μA四檔可選，誤差≤10%；管電壓范圍：40kV、50kV兩檔可選，誤差≤10%；X射線輸出穩(wěn)定性：±5%（前5min），±2%（5min后）；輻射分布：在軟組織或水中立方反比衰減；輻射輸出特性（50kV，40μA），見表1；劑量輸出準(zhǔn)確性：預(yù)置值與實(shí)測(cè)值之間的誤差不超過(guò)±5%；輸入劑量的位置準(zhǔn)確性：在放療直徑40mm處誤差不超過(guò)±1mm；落地機(jī)架：外形尺寸1500mm×80mm×1940mm，重279kg。

表1 典型的輻射輸出特性

2.2 主要功能

自檢功能，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，顯示錯(cuò)誤信息；內(nèi)部和外部輻射監(jiān)測(cè)校正功能；輻射源均勻性自動(dòng)校正功能；XRS探頭射束偏差校準(zhǔn)功能；輸入環(huán)境溫度、氣壓校準(zhǔn)輸出劑量功能；照射時(shí)間保護(hù)功能，最長(zhǎng)照射時(shí)間≤60min；治療參數(shù)選擇和設(shè)置功能；輻射輸出安全自鎖功能，當(dāng)輸出輻射源發(fā)生移動(dòng)故障時(shí)，停止照射。

3 工作原理

移動(dòng)式術(shù)中放療系統(tǒng)的工作原理并不復(fù)雜，XRS放射源由其陰極發(fā)射的電子經(jīng)30kV、40kV、50kV三檔能量選擇的電壓加速，通過(guò)束流偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制形成高速電子流打在金靶上，產(chǎn)生最高能量50kV的X射線，這個(gè)過(guò)程由內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行反饋并可調(diào)。根據(jù)治療需要，還可將產(chǎn)生X線的靶端與各種規(guī)格的適配器連接。常用為球形適配器，其上半圓部分為金屬鎢，可將X射線方向遮擋以保護(hù)操作人員，并形成低能、高劑量、各向同性的X線均勻地作用于治療區(qū)。各種適配器均有連接軸與XRS放射源直接相連，并使產(chǎn)生X線的金靶端置于適配器的圓心。支持承載系統(tǒng)利用電磁耦合技術(shù)確保連接放射源的適配器精準(zhǔn)可靠地定位于治療區(qū)。整個(gè)治療方案的設(shè)定、操作均通過(guò)控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)的工作流程是：外科醫(yī)生切除腫瘤后，根據(jù)腫瘤區(qū)域可疑殘余腫瘤組織情況，選擇相應(yīng)的適配器和治療劑量，由控制系統(tǒng)確定照射時(shí)間，經(jīng)物理師確認(rèn)后，將適配器接上放射源，支架裝上消毒罩，適配器經(jīng)過(guò)承載系統(tǒng)鎖定在治療位置，照射部位以輕鉛板屏蔽覆蓋以保護(hù)操作人員，全部準(zhǔn)備工作完成后即可實(shí)施照射治療。

4 臨床應(yīng)用

移動(dòng)式放療系統(tǒng)的獨(dú)特性在于其使用靈活、精確、安全、無(wú)需對(duì)手術(shù)室進(jìn)行特殊輻射防護(hù)改造。其產(chǎn)生的低能X射線通過(guò)適配器各向同性發(fā)射，直接對(duì)準(zhǔn)腫瘤組織及腫瘤切除后的殘余組織，進(jìn)行單次大劑量照射，照射深度為1～2cm,最大限度地殺死腫瘤細(xì)胞，照射范圍以外輻射能量急速下降，使周圍健康組織得到保護(hù)，因而在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于頭頸部腫瘤、顱內(nèi)腫瘤、乳腺癌、膀胱癌、子宮癌等腫瘤及殘存腫瘤組織的術(shù)中放療。倫敦大學(xué)醫(yī)院的Tobias JS報(bào)告了185例直徑為0.4～4cm的乳腺癌患者的治療結(jié)果，22例僅用術(shù)中放療，163例采用術(shù)中放療后加外放療，隨訪5年，結(jié)果無(wú)論腫瘤控制還是乳房外形均令人滿意，僅有1例局部復(fù)發(fā)，且治療并發(fā)癥較低，僅1例出現(xiàn)局部皮膚放射性壞死。本文作者認(rèn)為，術(shù)中放療的應(yīng)用，使大量早期乳腺癌患者保留乳房成為可能，而療效與切除乳房根治術(shù)無(wú)差異。美國(guó)學(xué)者Algur E等，用術(shù)中放療系統(tǒng)治療了24例復(fù)發(fā)和進(jìn)展期直腸癌患者，其回顧分析顯示，在這組難治性病例中，患者進(jìn)行術(shù)中放射治療耐受性較好，隨訪15個(gè)月，21例病例均獲得腫瘤局部控制，局部復(fù)發(fā)患者1年生存率為92%，進(jìn)展期腫瘤患者1年生存率為100%。瑞典學(xué)者Curry WT等用術(shù)中放療系統(tǒng)治療腦部轉(zhuǎn)移腫瘤患者，60例患者均在接受組織活檢后，直接進(jìn)行術(shù)中放射治療，結(jié)果與腫瘤切除后結(jié)合體外立體定向放射治療效果相當(dāng)，81%的病例獲得腫瘤局部控制，96.6%的病例無(wú)明顯副反應(yīng)發(fā)生。應(yīng)用術(shù)中放療技術(shù)，日本學(xué)者已將Ⅱ期、Ⅲ期胃癌的5年生存率提高到84%和64%。

5 小結(jié)

腫瘤是嚴(yán)重危害人民健康的重大疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年約有200～220萬(wàn)新生腫瘤患者，總計(jì)有600余萬(wàn)腫瘤患者，其中有60～70%的腫瘤病人需要接受放射治療以爭(zhēng)取根治或姑息治療，以改善生活質(zhì)量。Intrabeam的應(yīng)用，在日益強(qiáng)調(diào)腫瘤患者綜合性和個(gè)體化治療的今天，無(wú)疑具有重要的意義。截止2010年5月，全球共有83臺(tái)術(shù)中放療系統(tǒng)投入使用，其中，歐洲地區(qū)59臺(tái)，美國(guó)17臺(tái)，亞太地區(qū)7臺(tái)。近兩年來(lái)，我國(guó)也有數(shù)家醫(yī)院引進(jìn)了該設(shè)備，并投入使用。隨著時(shí)間的推移，其明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)必將在腫瘤的治療中得到充分的應(yīng)用和發(fā)揮。

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Working Principle and Clinical Application of Moving Intraoperative Radiation Therapy System

XU Ming, HUA Chang-jiang,
ZHAO Rui
Equipment Department, 81 Hospital of Nangjing Military, Nanjing Jiangsu 210002, China

This paper introduces Working principle and clinical application of Moving Intraoperative Radiation Therapy System. The basic structure, functions, principle and clinical applications are analyzed and introduced. Explored the technical advantage of the moving system and intraoperative radiation therapy system in clinical application compared to traditional technology. Described the application methods and limitations of the system in the clinical application, as well as its broad future.

intraoperative radiation therapy; clinical application; X-ray source

1674-1633(2011)10-0084-02

2011-03-21

作者郵箱：xdmamxu@yahoo.com

R616

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.029