放射治疗(简称放疗)是肿瘤治疗的核心手段之一,与手术、化疗并称为肿瘤治疗的“三驾马车”。据统计,70%以上的恶性肿瘤患者在治疗过程中需行放疗,其原理是利用高能射线杀灭肿瘤细胞、抑制肿瘤生长。但射线在杀伤癌细胞的同时,也会对周围正常组织造成损伤,因此放疗精度直接决定治疗效果与患者生存质量。精准的放疗能最大限度聚焦射线剂量于肿瘤靶区,最大程度保护正常组织,降低副作用;而精度偏差则会导致肿瘤照射不足、复发风险升高,或正常组织受损、引发严重并发症。
现代放疗早已告别“粗放式照射”,发展为集精确定位、精确计划、精确治疗、全程质量管理于一体的精准治疗体系,将治疗误差控制在毫米甚至亚毫米级别,实现对肿瘤的“精准打击”。
一、精确定位
放疗的第一步是定位,核心是确定肿瘤的准确位置、形态、大小,以及与周围正常器官的空间关系,相当于为射线打击绘制“精准作战地图”,这是保证放疗精度的基础。
(一)个体化体位固定,消除体位偏差
患者每次治疗时的体位一致性,是放疗精准的前提。人体自身的体位移动、肌肉放松程度差异,都会导致肿瘤位置偏移。为此,放疗团队会为每位患者定制个体化固定装置,常用的有热塑膜、真空垫等。固定方式的选择需综合考虑舒适性、重复性和稳定性,是精准定位的第一道防线。
(二)多模态影像融合,清晰显示靶区
固定体位后,患者会进行专门的放疗定位影像扫描,常用的设备包括大孔径CT模拟定位机、磁共振(MRI)、正电子发射计算机断层显像(PET-CT)等。
单一CT扫描能清晰显示人体骨骼、组织密度,确定肿瘤的解剖位置;MRI对软组织分辨力更高,能精准区分肿瘤与大脑、脊髓、肌肉等软组织边界;PET-CT则兼具解剖定位与代谢功能显像,可识别微小转移灶、明确肿瘤活性区域,避免遗漏高危病灶。临床中最常用的是CT定位,如果图像不能满足要求则采用多模态影像融合技术,整合多种影像数据,让肿瘤靶区和需要保护的正常器官(危及器官)边界更清晰,为后续精准勾画靶区提供可靠依据。
针对胸腹部随呼吸移动的肿瘤(如肺癌、肝癌),常规静态扫描无法捕捉肿瘤运动轨迹,临床会采用4D-CT定位技术,加入时间维度,全程记录呼吸周期中肿瘤的位置变化,明确肿瘤运动范围,进而确定更精准的靶区边界,解决肿瘤“动态移动”导致的脱靶问题。
二、精确计划
定位完成后,进入放疗计划设计环节。由放疗医生、医学物理师共同协作,借助专业的放疗计划系统(TPS),为患者量身定制照射方案,确保射线剂量精准匹配肿瘤形态,同时规避正常器官。
(一)精确勾画靶区与危及器官
放疗医生会基于定位影像,严格按照临床指南,精确勾画出肿瘤靶区(包括原发肿瘤、转移淋巴结及潜在微转移病灶),同时逐一勾画出脊髓、心脏、肺、肝脏、肾脏、肠道等危及器官,并设定各器官的安全耐受剂量。
(二)智能优化照射方案
物理师根据医生勾画的靶区和剂量要求,通过放疗计划系统设计照射角度、照射剂量等参数。随着放疗设备和计算机技术的发展,精准照射方案的选择也更多:
三维适形放疗(3D-CRT):通过多叶准直器调整照射野形状,使其与靶区投影形状一致,达到高剂量区的形状与靶区相似,靶区外剂量迅速下降的效果。
调强放疗(IMRT):进一步调节射线强度,让靶区内剂量分布更均匀,同时降低周围正常组织的受照剂量,尤其适合形态不规则、紧邻重要器官的肿瘤。
容积调强放疗(VMAT):在调强放疗基础上,实现射线旋转照射,缩短治疗时间,进一步提升剂量分布的精准度。
立体定向放疗(SBRT/SRS):针对小体积肿瘤,采用高精度聚焦照射,单次给予高剂量射线,误差可控制在1毫米以内,实现“无创精准切除”。
物理师只需把参数设置好,计划系统即可自动进行计算,随后通过调整参数、不断优化,最终获得剂量分布最优、正常组织保护最好的方案,确保肿瘤区域接受足量致死剂量射线,正常器官剂量不超过安全阈值。
三、精确治疗
放疗计划设计完成后,进入治疗实施阶段,这是放疗流程中的最终环节,也是最关键的环节,全程由治疗师完成,持续数周。每次放疗靶区位置的重复性直接关系到治疗疗效。
(一)图像引导放疗(IGRT)
图像引导放疗技术相当于放疗中的“GPS定位系统”,通过实时获取患者肿瘤的位置图像,与定位时的计划图像进行精准比对,自动校准治疗床位置或射线角度,将摆位误差控制在1-2毫米以内,确保射线精准对准靶区。
(二)光学体表引导放疗(SGRT)
SGRT 利用投影装置与光学摄像机获取患者体表三维影像,并与参考体表影像进行比对,从而记录和纠正分次间、分次内的摆位误差[1]。它犹如给了治疗师一双敏锐的眼睛(精度是亚毫米级),可以全程实时知道患者的身体位置变化情况,而且没有电离辐射。
(三)呼吸运动管理
对于呼吸运动影响较大的肿瘤(如肺癌、肝癌等),也有办法解决。如主动呼吸控制技术(通过装置控制每次吸气量一样)、呼吸门控技术(仅在靶区移动到呼吸周期的预定时相进行出束照射)、自主屏气技术(配合监测系统使用)、腹部加压技术(限制呼吸)等等[2]。
(四)高端设备加持
放疗设备不断更新,机械精度和剂量输出精度也不断提高,治疗时间显著缩短。还有各种图像引导系统、辅助摆位系统可以发现肉眼观察不到的误差。其中质子重离子放疗凭借射线的“布拉格峰”效应,能让绝大部分射线能量精准释放于肿瘤靶区,前方和后方正常组织几乎不受照射,是目前精度最高的放疗技术之一。
四、全程质量管理
放射治疗的质量管理包括质量保证与质量控制。质量保证是利用各种管理手段确保放射治疗的质量,质量控制是利用具体的措施以达到提高放射治疗质量的目的。在放射治疗中,放射治疗设备的性能直接影响放射治疗的质量,而放射治疗流程中的每一个环节都会对放射质量产生影响。因此,放射治疗的质量管理应贯穿放射治疗全流程。
(一)设备的质量控制
放疗设备有每日、每周、每月的检测与质控:包括机械精度、剂量输出、激光定位系统、影像引导系统等。目的是确保设备始终处于最佳工作状态,杜绝因设备偏差影响治疗精度。
(二)靶区勾画的质量保证
不同医生之间,甚至相同医生不同时间勾画的靶区也会存在很大的差异。基于此,放疗医师必须接受靶区勾画的专业培训,在遵循靶区勾画指南的前提下利用各种影像手段进行综合分析以提高靶区勾画的正确性与准确性。勾画好的靶区必须由上级医师审核通过才能用于计划设计。
(三)计划设计的质量保证
随着放疗技术的快速发展,各种复杂技术的出现,放疗计划的设计过程更为复杂和多样化。为了保证患者治疗剂量的准确性,需对放疗计划设计过程采取适当的质量保证措施。主要包括计划系统投入前的验收测试、临床测试,投诉后的定期检查,以及患者治疗计划的质量保证等内容。
(四)治疗实施的质量保证
主要包括审查放射治疗计划相关文件(如核实姓名、ID、治疗部位、处方剂量、治疗次数、复位记录、计划验证记录等信息)和相关的影像资料(包括首次治疗前的验证片和治疗过程中获取的影像)的临床流程。另外,密切观察治疗过程中患者的情况也是治疗保证的重要内容。如患者出现暴瘦、疼痛难耐等异常情况须及时反馈给放疗医师。
从个体化固定锁定体位,到多模态影像精准定位,从智能计划优化剂量分布,到实时引导保障治疗实施,再到全程质量管理守住安全底线,现代放疗通过技术、流程、人员的三重保障,构建了严密的精度防控体系,彻底改变了传统放疗“杀敌一千、自损八百”的困境。随着人工智能、影像技术、放射物理的不断发展,放疗精度将持续提升,给肿瘤患者带来更大获益。
【信息来源】
[1]国家癌症中心/国家肿瘤质控中心. 体表光学图像引导放疗质量控制指南[J]. 中华放射肿瘤学杂志, 2022, 31(7): 595-598.
[2]国家癌症中心/国家肿瘤质控中心. 放射治疗相关的器官运动管理指南[J]. 中华放射肿瘤学杂志, 2024, 33(3): 189-196.
[3]林承光,翟福山.放射治疗技术学[M].人民卫生出版社,2016.

