照射技术

二维放疗（2-dimentional radiation therapy，2D-RT）也称为传统放射治疗技术，是指二维方向上设计规则形状，或用铅模遮挡方式取得不规则形状照射野进行均匀剂量外照射的传统放疗方法。

2D-RT设备主要有 X线模拟机、深部 X线机、Co60治疗机及医用电子直线加速器等，通常模拟定位和实施治疗的体位固定方法较为简单，主要通过 X射线成像定位肿瘤靶区和设计照射野。这种治疗的照射野与肿瘤实际三维形状难以完全相符，易造成肿瘤靶区剂量不足或周围正常组织受照量过大，对于周围有敏感组织和重要危及器官的病例不宜采用。

（一）历史沿革

在早期放疗治疗设备的治疗头上均设置了双层开合、由铅钨合金等高密度材料制成的准直器（俗称铅门或光栅），用于限定照射野范围，使用这些治疗设备开展了最早的 2D-RT。在我国，1949年在北京、上海、广州及沈阳等地约有 5家医院拥有放疗设备。国内在 20世纪 90年代前均以 2D-RT术为主，进入 21世纪后放疗设备更新速度加快，放疗技术发展开始与国际接轨，2D-RT技术逐渐被替代。至 2019年，国内开展放疗单位总计 1463家，86%以上均开展了 3D- CRT等精确放疗技术。

（二）技术原理

2D-RT主要使用光子射线和电子射线，在照射肿瘤时，不可避免要照射到肿瘤前方、后方及两侧的正常组织，因此要考虑正常组织耐受剂量。治疗计划设计需通过选择合适的射线种类和能量、入射方向、射野大小和形状，以及计算照射野照射时间或剂量跳数（monitor unit，MU），达到给予肿瘤足够照射剂量同时，尽量减少正常组织受照射体积和剂量，或至少保证正常组织接受照射剂量不超过可耐受剂量。

2D-RT患者需用摆位辅助装置行体位固定，以保证患者分次治疗时位置一致性，在治疗前通过拍摄射野胶片与模拟定位片进行比较以保证患者治疗位置准确性。一般采用常规模拟机透视或拍片进行靶区定位，设计照射野形状、范围和入射方向。由于治疗机准直铅门只能提供规则矩形射野，临床常用铅挡块来保护矩形射野内正常组织，挡块位置和形状由医师在模拟定位 X光照片上画出，铅挡块厚度设计要求为原射线穿射量不超过5%。

传统 2D-RT计划制作时，病人单层轮廓可通过用铅线或石膏环转录到一张坐标纸上，并通过参考点行相应位置标定；在国内由于放疗设备和技术发展的不平衡不充分，也有单位开展现代 2D-RT术，即通过 CT模拟定位图像，在专门 CT模拟工作站或治疗计划系统（treat⁃ment planning system，TPS）上输入患者轮廓、确定射野形状、入射方向和剂量参考点行计划设计和剂量计算。光子线照射时一般还会使用物理楔形板，来调节射野内剂量均匀性。电子线能量范围一般从 4 MeV到 25 MeV，由于电子线百分深度剂量（percentage depth dose，PDD）分布特点是表面剂量高，建成区后剂量跌落快，可用治疗深度较浅，临床电子线照射时多用单野照射表浅肿瘤，需根据肿瘤深度来决定使用的电子线能量 E，存在近似公式 E（MeV） ≈3×肿瘤后缘深度（cm）+ 2或3。

对不规则照射野剂量计算，感兴趣点（一般为肿瘤中心）可在模拟定位片上标出，SSD和感兴趣深度可通过模拟确定。危及器官及其深度也可在模拟定位片上确定。物理师根据医师处方，根据射线能量，查找对应射野参数，如 PDD、射野输出因子等进行手工点剂量的计算，把临床处方（以 Gy为单位，2D-RT术一般每次照射1.8或2.0 Gy）转换为治疗机器 MU或出束时间。

（三）适应证

2D-RT为主要治疗手段可根治疾病包括鼻咽癌、头颈部肿瘤、前列腺癌、恶性淋巴瘤、宫颈癌、精原细胞瘤、肛管癌、皮肤鳞癌、肺癌和食管癌等，部分良性或低度恶性肿瘤也可以通过放射治疗达到根治，如骨巨细胞瘤、侵袭性纤维瘤病、朗格罕氏组织细胞增生症和瘢痕等。随着现代精准放疗技术进步，2D-RT已在大部分肿瘤治疗中被淘汰了，目前仍保留应用的适应证主要有以下三类。

（1） 2D-RT用于辅助治疗，像局部晚期乳腺癌等恶性肿瘤，术后有较高复发风险需要加上放疗进一步减少复发可能性。术前2D-RT放疗，使得肿瘤瘤体缩小，杀灭周围亚临床病灶和转移淋巴结，使部分不能切除的病灶能够进行根治性切除。

（2）一些肿瘤急诊放疗，如上腔静脉综合征、四肢骨转移疼痛及浅表肿瘤的治疗（多采用单野电子线）。

（3）对已发生全身多发骨转移，脑转移或多脏器广泛转移的晚期恶性肿瘤患者，也可给予局部2D-RT姑息放疗，目的主要是改善患者生活质量。

（四）操作流程

2D-RT主要操作流程患者需要经历 7个过程才能完成放疗。放疗流程的不同阶段有不同的工作任务，由放疗医师、物理师和技师及其他医务人员共同承担，或他们中的一部分人承担。在放疗过程中，最能体现放疗技术特点的四个阶段是：模拟定位、治疗计划设计、治疗计划验证和治疗计划执行。

1.模拟定位

模拟定位是通过现实或虚拟的方式模拟放疗，采集患者治疗部位影像，确定照射野在体表对应位置并做标记过程，包含两部分工作任务：体位固定和靶区定位。

（1）体位固定

体位固定是为患者选择将来治疗采用的体位，一般需使用体位固定装置，以保证分次治疗时体位的重复性和一次治疗过程中体位固定。体位选择原则：①应在靶区定位前确定；②应考虑治疗方案布野要求；③应结合患者身体状况考虑体位可重复性。

（2）靶区定位

靶区定位是确定靶区位置和范围及其与危及器官、周围正常组织间的空间位置关系，为下一阶段计划设计过程采集必要解剖数据。靶区定位有两种常用方式：常规模拟机定位和 CT模拟机定位。传统 2D-RT主要采用常规模拟机定位，现代 2D-RT也可采用 CT模拟定位。常规模拟机利用 X射线透视成像原理，可采集到在照射野方向上靶区、危及器官和周围其他正常组织投影之间的关系。利用投影位置关系，确定靶区在体表的参考标记、照射野方向、照射大小和形状。常规模拟机室还配备人体描廓器或人体曲线描迹尺。用其可以画出若干横断面人体外轮廓，可标出体表参考标记在外轮廓的位置。

2.治疗计划设计

治疗计划设计的基本过程可分为 6个步骤，分别是输入患者一般信息和图像信息、登记和配准图像、定义解剖结构和给定临床处方剂量要求、确定射野参数、评级治疗计划、输出计划报告和传输射野数据。

（1）输入患者一般信息和图像信息

一般信息是指姓名（拼音）、病历号等。图像信息是指模拟定位过程中获得的人体外轮廓图或 CT断层图像和其他影像学检查获得的图像（如 MRI、超声和PET）。2D-CT中图像主要是硬拷贝方式保存，需用胶片扫描仪或数字化输入，也可通过专用网络传送 CT模拟图像至治疗计划系统。

（2）登记和配准图像

登记图像是建立一组图像中层与层之间空间位置关系过程，而图像配准是建立两组不同图像间空间位置关系的过程。配准可能在同模态或不同模态图像下进行。2D-RT技术在图像登记过程中基本不牵涉到图像配准。

（3）定义解剖结构和给定处方剂量

2D-RT一般由医师直接在模拟定位片上勾画出照射范围，该范围相对较大以保证覆盖肿瘤靶区，2D-RT并不作靶区、危及器官（organ at risk，OAR）具体勾画，但会在模拟定位阶段或在模拟定位片上确定靶区和重要OAR深度。

处方剂量包括靶区处方剂量和 OAR耐受剂量。2D-RT中一般设置肿瘤几何中心（或射野中心轴交汇点）为剂量参考点，该点剂量大小等于处方剂量大小。给定OAR耐受剂量时，应考虑器官的功能单位连接方式，对串联器官，如脊髓、脑干，应给定最大剂量限值；对并联器官，如肺，应给定剂量体积约束；对混合型器官，如心脏，应同时设定最大剂量限值和剂量体积约束。

（4）确定射野参数

2D-RT需确定的射野参数有射野中心点、照射方向、射线能量、射野形状、射野权重、楔形板角度和方向、射野 MU或照射时间。确定射野参数过程采用正向计划方式（forward planning）。正向方式是指物理师据常规治疗经验，手工设定射野参数，然后评价计算得到剂量分布。如评价不满意，则调整射野参数，如此反复，直至剂量分布满意。

射野中心点由模拟机透视或 CT模拟工作站重建影像上决定，同时需记录 SSD，根据经验，光子线一般采用 1~3个不同入射方向照射野，使用能量为 1.25 MV（钴 60治疗机）或 6 MV（电子直线加速器）；电子线一般采用单野照射 （SSD=100 cm），常用能量范围 4~25MeV。

照射野大小定义为射野中心轴剂量 50%范围。考虑到射野内剂量分布平坦性要求和半影区的剂量跌落，2D-RT一般将标称射野大小内收 80%的范围定义为有效照射野，照射野设计原则是保证有效照射野覆盖治疗靶区。射野内正常组织一般采用铅挡块行遮挡保护。

在进行光子线多个射野组合照射时，通过调节射野权重、使用楔形板、楔形板的角度优化等来调节靶区照射剂量均匀性。铅挡块形成不规则射野需转换计算为等效方野，结合等效射野的输出因子，肿瘤深度 PDD和单次照射的处方剂量（Gy）等进行剂量计算，即计算出每个照射野的治疗机器输出（MU或治疗时间）。

（5）评价治疗计划

2D-RT计划较简单，多采用 1~3个野照射，且每个射野只提供剂量参考点剂量信息，手工剂量（MU）计算主要依据是等效射野大小、治疗深度的 PDD和散射因子修正，现代 2D-RT也可用 TPS进行计算。因此评价也相对简单，即靶区中心点剂量是否满足处方要求和重要OAR剂量是否在耐受剂量以下。

（6）计划报告和输出射野数据

在确认一个计划后，物理师应打印一份完整治疗计划，2D-RT计划报告包括患者体表标记位置、照射野中心点位置及移床矢量、射野参数详细列表、靶区剂量和分次方式、若干层面的剂量分布、射野方向观（beam eye view，BEV）和或数字重建射线照相（digitally recon⁃structed radiograph，DRR）。

如治疗机配备了治疗记录验证系统（R&V系统），应通过电子方式将一套完整的射野数据传输至 R&V系统，2D-RT主要靠技师根据计划报告手动输入射野数据。有条件者，可将正侧位 DRR传输至治疗机，供治疗时位置验证使用。如用铅挡块形成适形野，需要把每个射野 BEV DRR传送至模室进行挡块制作。

3.治疗计划验证

（1）几何位置验证

验证患者摆位和射野形状等几何参数。验证患者摆位方法：在疗程开始和疗程中每周进行一次正侧位射野片拍摄或通过电子射野影像装置获取正侧位 EPID图像，然后与模拟定位时影像或计划报告内 DRR进行比较，确定摆位误差。验证射野形状主要方法也是拍摄射野片或EPID，辅助方法是在 100 cm距离核查光野和 BEV图的一致性。

（2）剂量学验证

剂量学验证是验证患者实际受照量是否与计划内计算剂量一致。2D-RT剂量学验证相对简单，一般采用的是独立核对方式，即采用另外一个工作人员进行独立计算验证 MU，具备条件，用一个独立程序重新计算每个射野 MU或照射时间。

4.治疗计划执行

在前述验证结果符合要求后，就可开始治疗患者，至少应有 2名技师全程参与患者的治疗执行。2D-RT采用分次治疗，一个分次治疗操作步骤如下。

（1）请患者进治疗室，向患者确认姓名和病历号。

（2）如果是第一次治疗，详细向患者描述治疗实施过程，治疗持续时间及可能发生影响患者情绪的事项，及如何在治疗实施过程中与技师保持沟通，如举手或按铃要求治疗暂停。

（3）治疗摆位，两名治疗技师同时参与，严格按照治疗要求摆位。

（4）拍摄射野片或射野影像，确定此次摆位误差大小，必要时进行调整修正。

（5）治疗实施，1名技师根据计划报告输入射野参数，另外 1人应核对检查射野数据，确保无误后，方可实施治疗。

（6）治疗结束，治疗实施完成后，技师做治疗记录；进治疗室，为患者解除固定装置，请患者下床，完成本次治疗。

（五）局限性和副作用

2D-RT的局限性主要在于：①肿瘤靶区定位不够精确，2D-RT肿瘤定位主要通过拍摄 X片或透视产生，肿瘤靶区和重要正常组织空间位置关系也只能通过少数二维平面勾画或测距决定；②照射野优化空间较小，为保护正常组织通常要牺牲部分靶区，特别是在需要射野衔接时，会存在剂量冷点和热点，导致靶区剂量明显不均匀；③剂量计算主要是采用手工计算，计算公式/模型精度低，需要人为进行组织不均匀性修正、非规则/斜入射修正等，且一般只计算射野中心点（肿瘤中心）一个点的剂量。上述局限性的存在使得2D-RT技术能够提供的靶区和剂量信息较少，且准确性不够。因此在 20世纪80年代 CT模拟机、计算机辅助计划系统应用于临床后，2D-RT技术被3D-CRT技术替代。

2D-RT副作用因人而异，取决于治疗剂量、部位及患者健康状况等多种因素，主要副作用：

1.急性副作用

在放疗后不久开始出现，主要包括疲劳、食欲不振、头昏、呕吐、腹泻以及骨髓抑制，还有照射区皮肤黏膜红肿、溃烂、疼痛以及咳嗽、吞咽困难，头部受到照射以后会出现脱发，通常在治疗结束后几周内完全消失。

2.迟发性副作用

往往在放疗结束后 6个月或更长时间出现，包括不孕症、关节疾病、淋巴水肿、口腔疾病、脊髓损伤、皮肤、肌肉和肺组织纤维化改变。

主要预防措施是在计划设计过程中充分评估并尽可能降低 OAR和正常组织的照射范围和受照剂量，在治疗疗程中，医师注意患者状况并实施临床的及早干预。当发生严重的副作用时，合理的辅助治疗有助于缓解患者的痛苦和不适感。

三维适形放疗（3-dimentional conformal radiothera⁃py，3D-CRT）是一种高精度放疗。它利用 CT图像重建患者的三维解剖结构，通过治疗计划系统（treatment planning system，TPS）在不同方向设置一系列与治疗靶区形状一致的适形射野，使高剂量区分布形状在三维方向与靶区形状一致，在给予靶区足够治疗剂量同时降低周围正常组织受照量。3D-CRT的肿瘤定位为三维，在计划设计和剂量计算上也实现了三维信息计算和获取，并用剂量体积直方图（dose volume histogram，DVH）工具进行计划评估。

（一）历史沿革

1959年，日本 Takahashi及其同事首次提出适形放疗概念。70年代，CT、基于组织密度进行三维剂量计算的 TPS，以及可编程控制 MLC等，组合形成三维影像获取、三维计划设计到三维实施治疗的完整 3D-CRT。90年代中期后，更在 3D-CRT基础上发展了通过调节各个射野的射线强度、实现了在三维层面上同时达到几何形状和剂量强度都能与靶区高度一致的调强适形放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）技术，在一些紧邻危及器官靶区，尤其是肿瘤靶区包裹正常组织等复杂部位治疗中，3D-CRT逐渐让位于 IMRT技术。

（二）3D-CRT技术原理

3D-CRT从三维方向行剂量分布的控制以达到治疗高剂量分布形状与肿瘤靶区形状一致：

（1）在每个照射野方向上，使用铅挡块或 MLC来形成不规则射野，使得照射野形状与靶区体积在射野方向上投影（或截面）的形状一致，即采用所谓适形射野照射。

（2）采用多个入射角度适形射野进行照射，以保证靶区获得较高剂量同时以分散方式减少周围正常组织受照剂量。通过调节各射野权重，以及组合使用不同方向和角度楔形野等手段，使得靶区内剂量相对均匀。

3D-CRT使用 CT模拟机进行肿瘤靶区的定位，以及使用三维 TPS进行放疗计划设计和剂量计算。3D-CRT可更好使照射剂量集中在肿瘤靶区，有效减少周围正常组织受照量，因而可能通过提高靶区剂量达到提高肿瘤局控率，减少正常组织损伤和放射并发症发生率，提高生存质量。

（三）适应证

3D-CRT对部分恶性肿瘤可作为一种主要根治手段，特别是解剖位置特殊，手术困难加之放疗比较敏感肿瘤，如鼻咽癌。另外像局部晚期肺癌，食管癌等，3D-CRT也是主要治疗手段。3D-CRT为主要治疗手段可以根治的疾病包括鼻咽癌、头颈部肿瘤、前列腺癌、恶性淋巴瘤、宫颈癌、精原细胞瘤、肛管癌、皮肤鳞癌、肺癌和食管癌等，部分良性或低度恶性肿瘤也可通过 3D-CRT达到根治，如骨巨细胞瘤、侵袭性纤维瘤病、朗格罕氏组织细胞增生症和瘢痕等。

3D-CRT用于辅助治疗，如局部晚期的直肠癌，乳腺癌等恶性肿瘤，术后有较高复发风险需加上放疗进一步减少复发。有时也在术前做 3D-CRT，如食管癌、直肠癌等，以利于后续手术治疗的进行。

对广泛转移晚期恶性肿瘤，像骨转移，脑转移等，也可采用 3D-CRT进行姑息放疗，有助改善患者生活质量。

（四）操作流程

放疗实施关键在精确地将设定放射剂量投射到特定治疗靶区，同时尽可能减少对治疗靶区周围正常组织损伤，从而达到根除肿瘤，提高生活质量，延长生命目的。3D-CRT主要的操作流程大致分为 7个阶段，最为重要和体现三维放疗技术特点的4个阶段是：模拟定位、治疗计划设计、治疗计划验证和治疗计划执行。

1.模拟定位

模拟定位是通过现实的或虚拟方式模拟放疗，采集患者治疗部位影像，确定照射野在体表对应位置并做标记的过程，包含两部分工作任务：体位固定和靶区定位。

（1）体位固定

体位固定为患者选择模拟定位及将来治疗时采用的体位，以保证在治疗照射过程中能够重复模拟定位时的体位，并在每次治疗时尽可能保持不变。为达到此目的，需使用体位辅助装置和固定装置，以保证分次治疗之间患者体位的重复性和每次治疗之内患者体位的固定。治疗体位选择的原则：①应在靶区定位前确定；②应考虑治疗方案布野的要求；③应结合患者的身体状况考虑体位的可重复性。临床常用的体位辅助装置包括真空袋成型技术和液体混合发泡胶成型技术，常用的体位固定装置有高分子低温水解塑料固定膜。

（2）靶区定位

靶区定位是确定治疗靶区的位置和范围及其与周围危及器官（Organ at risk，OAR）和正常组织之间的空间位置关系，为下一阶段的计划设计过程采集必要的解剖数据。3D-CRT技术主要采用 CT模拟机定位。CT模拟机的断层扫描功能可以获取患者的系列 CT图像，通过虚拟模拟功能得到人体外轮廓、靶区、OAR和其他正常组织的空间位置关系。CT模拟扫描还可以提供人体组织的密度不均匀分布信息，通过对模拟机的 CT值校准，可以利用 CT图像内的 CT值进行转换获取相应结构和组织的电子密度值，该信息可以用作计划设计的剂量计算及针对组织不均匀性进行剂量修正，以保证获得准确和满意的计划剂量分布。由于 TPS的三维剂量计算需要考虑到照射野外的散射影响以及可能需要采用非共面照射获得更好的三维空间剂量分布，CT模拟定位扫描的上下界范围除包括可能的治疗区和照射区外还要扩大一定的范围（一般应≥5 cm）。

2.治疗计划设计

3D-CRT的治疗计划设计基本过程可分为六个步骤，分别是：①输入患者一般信息和图像信息；②登记和配准图像；③定义解剖结构和给定临床处方剂量要求；④确定射野参数；⑤评价治疗计划；⑥输出计划报告和传输射野数据。与 2D-RT技术相比，3D-CRT计划设计更强调“体积”的概念，一般不再使用参考点剂量作为处方剂量，而是代之以更能反映治疗响应的剂量体积，计划的目标、评估和报告主要以靶区和 OAR的体积剂量数据作为依据。

（1）输入患者一般信息和图像信息

一般信息是指姓名（拼音形式）、病历号等。图像信息是指模拟定位过程中获得的 CT断层图像和其他影像学检查获得的图像（如 MRI、超声和 PET）。3D-CRT计划设计的必要图像是 CT模拟定位图像系列，其他模态的图像可以帮助更精准地确定靶区。可通过专用网络快速无失真地把患者电子格式的图像传输至 TPS。

（2）登记和配准图像

登记图像是建立一组图像中层与层之间的空间位置关系的过程，而图像配准是建立两组不同图像之间空间位置关系的过程。配准可能在同模态或不同模态图像下进行。相同模态图像指在同一种影像设备上采集的图像，如在 CT模拟机上扫描的平扫 CT图像与增强 CT图像，或者两次采集之间的图像。不同模态图像指在不同种类的影像设备上采集，如 CT图像和 PET图像、CT图像与 MRI图像等。相同/不同模态在同一次摆位下采集的图像（如同机平扫/增强图像、PET/CT图像）自动配准精确度较高，不同体位或两次摆位下采集的图像，由于体位变化可能较大，配准需要采用自动+人工调整确认的半自动方式，配准的准确性可能受影响且有一定的配准观察者间差别。

（3）定义解剖结构和给定处方剂量

3D-CRT计划设计需要定义的解剖结构（体积）包括人体外轮廓、靶区和危及器官。根据 ICRU 50号和 62号报告，靶区需要分别定义为大体肿瘤靶区（gross tu⁃mor volume， GTV）、临床靶区（clinical target volume， CTV）和计划靶区（planning target volume，PTV）。其中GTV和 CTV由医师根据输入的患者图像和其他检查诊断材料，结合特定肿瘤的临床表现，在多个横断面影像上勾画确定。PTV由 CTV外扩一定的不确定性边界组成，这个边界应包括了 CTV内移动边界和摆位偏差边界，两者分别为靶区因生理运动（如呼吸、心跳等）发生位移和分次治疗间摆位误差的不确定范围。具体大小应需通过评估治疗部位的运动、分次治疗间设备等中心的误差、体位固定装置的应用效果和摆位技术的准确度来决定。

处方剂量包括靶区的处方剂量和危及器官的限制剂量。3D-CRT治疗计划要求至少 95%的处方剂量包括95%的 PTV体积，通过放置剂量参考点来实现，一般将剂量参考点设置在 PTV的几何中心附近，或所有射野中心轴交汇处，调整该点位置和剂量大小以达到靶区剂量覆盖要求。给定危及器官限制剂量时，应考虑器官的功能类型，对串联型器官如脊髓、脑干等应限制最大剂量；对并联型器官如肺和骨髓等应给定剂量体积的约束值；对混合型器官如心脏等则应同时设定最大剂量限制和剂量体积约束值。

（4）确定射野参数

3D-CRT需要确定的射野参数有计划等中心、射线能量、射野方向（角度）与数量、射野形状、射野权重、楔形板角度和方向、射野 MU等。3D-CRT确定射野参数过程采用正向计划方式（forward planning），由放疗物理师根据射线穿透和剂量沉积的物理原理、治疗部位解剖结构的几何关系，结合临床剂量分布要求和计划设计经验手工设定射野参数，然后借助 DVH和等剂量分布等工具评价计算得到的剂量分布。如果评价不满意，则调整射野参数，如此反复，直至剂量分布满意。

3D-CRT治疗计划原则上应设置所有射野的射束中心轴交汇于一个中心点，形成等中心（source to axis dis⁃tance，SAD）照射，计划中心点尽量选取在靶区几何中心处。当定位点（CT扫描参考原点）在靶区里面时，可以直接采用定位点作为计划中心点，后续放疗流程上将更为便捷且不易出错。计划中心点某些情况下要放置在靶区边缘形成半束甚至 1/4束照射，如在乳腺癌放射治疗计划设计时，将胸壁/乳腺对穿射野的中心点放置在靶区后缘，使两个对穿射野的靶区后缘边界形成一条直线，肺受到照射的体积最小。

3D-CRT常用的光子线能量为 6 MV，一般采用多个射野组合 SAD照射；电子线治疗能量为 4-20 MeV，一般采用单野等距离（source to surface distance，SSD）照射。在某些情况下，如鼻咽癌 3D-CRT照射时，为保护脊髓，需要光子线和电子线组合照射，牵涉到不同射野的衔接。射野衔接有两种方式，一种是按照表面投影边界进行衔接，另外一种是按照合成的剂量分布进行衔接，推荐使用后者。照射野的数量没有硬性规定，一般采用 3~5个共面适形照射野即可以获得相对适形的剂量分布，计划的射野数量越多，靶区剂量适形性越好，但是低剂量区域也越大。当射野数超过 9个，射野数增加对高剂量区适形度的提高作用并不显著，但可能明显增加低剂量区的范围。也可以通过旋转治疗床，实现非共面照射（各个照射野的射束中心轴不在同一平面内）。与共面放疗相比，非共面射野组合的立体多角度照射可以提高剂量分布的适形度和各向同性程度，有利于拉开靶区和周围正常组织受量；其剂量学优势已在多种肿瘤上得到证实，如颅内肿瘤、肝癌和肺癌等。非共面射野计划的准确执行对治疗设备的等中心精度要求更高，特别是治疗床的旋转中心精度，需要增加相关的质控工作频度，计划的可执行性和安全性也是非共面射野设计时首要考虑的因素。

射野角度的选择可以借助 TPS提供的三维影像重建功能、射野方向观视图（beam's eye view，BEV）和数字重建放射影像 （digitally reconstructed radiograph， DRR）工具，充分考虑射束和靶区的空间位置关系做选择：①尽量避免或减少将重要器官卷入射线范围的入射角度；②优先选择从体表到靶区之间路径短的射野角度；③位置对称居中的肿瘤可均分射野角度；④尽量避免射野之间夹角过小。

照射野的形状要求在 BEV方向上与 PTV形状适形，考虑射野边缘半影区的存在，照射野的实际大小要比PTV大，光子线射野大小一般设置为 PTV加 1~3 mm外扩，电子线射野大小一般设为 PTV加 3~5 mm。射野的形状可以用铅挡块形成，也可以通过加速器自带的 MLC形成，使用 MLC时要考虑 MLC叶片在等中心的宽度和运动限制，可以通过调整准直器角度来获得较好的射野形状适形度。

3D-CRT计划剂量分布的调节途径主要有两种：①多野照射时，调节射野权重，以获取靶区内剂量分布相对均匀；②使用楔形板，包括物理楔板、一楔合成及虚拟楔形板等，通过调整楔形板角度和方向达到靶区内剂量分布均匀目的。

3D-CRT通过 TPS来计算每个射野的机器跳数 MU（电子直线加速器的输出单位），与2D-RT相比，剂量计算时，通过 CT值-密度转化，能够考虑组织密度的不均匀性，同时建议采用卷积迭代和蒙特卡罗等算法保证剂量计算精度。

（5）评价治疗计划

从三个层面评价一个治疗计划。

首先，判断治疗计划是否可以顺利执行和实施效率，如光子线非共面射野的安全性是否有保证？电子线治疗，限光筒与患者身体是否会发生碰撞？照射野的MU是否有明显异常等？

其次评价计划的剂量是否满足临床处方剂量要求，3D-CRT治疗计划系统能够提供三维的剂量信息，可以支持评估剂量分布以及靶区和 OAR的剂量体积。剂量分布主要是通过 CT横断面或重建的其他层面评价规定的等剂量线（剂量相同的点的连线）是否包括靶区和剂量分布是否均匀，是否避开邻近的重要 OAR和组织；通过DVH的计算，评价感兴趣区域 （region of interest， ROI），包括靶区和 OAR内的剂量体积等信息，“理想的”靶区 DVH是靶区 100%体积接受了 100%的处方剂量，OAR的 DVH则是 100%的体积接受零剂量。肿瘤控制概率（TCP）和正常组织并发症概率（NTCP）是从生物效应分布的角度，进行计划方案的评估和比较，是DVH工具的一个重要发展和补充。

最后，在满足前两项评价后，评价计划是否有改进余地，即在现有设备和技术条件下，该计划是否最优，3D-CRT计划的剂量优化余地不大，常用的两个方法是调节射野权重和使用楔形板。

（6）计划报告和输出射野数据

在医师评价确认一个计划后，物理师应打印一份完整的治疗计划，3D-CRT计划报告包括患者体表标记位置、计划等中心位置及移床矢量、射野参数的详细列表、靶区剂量和分次方式、若干层面的剂量分布、照射野的 BEVs和设计用于位置验证的正侧位 DRRs、DVH图及 ROIs的剂量结算结果（包括体积、最小剂量、最大剂量、平均剂量等）。

3D-CRT技术一般配备了治疗记录验证系统（R&V系统）或肿瘤信息管理系统（OIS），可通过 DICOM格式将一套完整的射野数据和 DRR图传输至 R&V系统或OIS，如果使用铅挡块形成适形野，需要把每个射野BEV DRR打印或传送至制模室进行挡块制作。

3.治疗计划验证

（1）几何位置验证

验证患者的摆位和射野形状等几何参数。验证患者摆位的方法：在疗程开始和疗程中每周进行一次正侧位射野片拍摄或通过电子射野影像装置（electronic portal imaging device，EPID）获取正侧位 EPID图像，然后与模拟定位时影像或计划报告内设计产生的正侧位 DRR图进行比较，确定射野等中心的摆位误差并进行修正。验证射野形状的主要方法也是拍摄射野片或 EPID，辅助方法是在100 cm距离核查光野和 BEV图的一致性。

对于使用 3D-CRT技术进行单次大剂量（单次剂量≥6 Gy）的立体定向放射治疗（Stereotactic body radiation therapy，SBRT）时，建议使用加速器机载三维在线影像进行位置验证，如锥形束 CT影像（Cone-beam comput⁃ed tomography， CBCT），开展图像引导放疗 （Image guided radiotherapy，IGRT）技术以保证治疗位置的准确性。

（2）剂量学验证

剂量学验证就是验证患者实际受照剂量是否与计划内计算剂量一致。3D-CRT技术剂量学验证相对简单，一般采用的是独立核对方式，即用一个独立的程序重新计算每个射野的 MU，在不具备条件的情况下，采用另外一个工作人员进行独立计算验证 MU。3D-CRT一般不进行针对患者计划治疗实施的模体剂量验证。

4.治疗计划执行

至少应该有 2名技师全程参与患者的治疗执行。3D-CRT采用分次治疗，一个分次的治疗操作步骤如下。

（1）确认患者的姓名和病历号。

（2）如是首次治疗，需向患者详细描述治疗实施过程注意事项及如何与技师保持沟通，如紧急按铃要求治疗暂停。

（3）两名治疗技师同时参与治疗摆位，严格按照治疗要求摆位。

（4）拍摄射野片或射野影像，确定此次摆位误差大小，必要时进行调整修正。

（5）根据计划报告输入或调入射野参数，核对检查射野数据无误后，方可实施治疗。

（6）治疗结束，治疗实施完成后，技师做治疗记录；进治疗室，为患者解除固定装置，请患者下床，完成本次治疗。

（五）局限性和副作用

3D-CRT的局限性主要在于：①照射野形状虽然与靶区不规则形状适形，但靶区内的剂量分布欠均匀，特别是照射野需要衔接时；②相对 2D-RT，在靶区周围附近有需要保护的重要器官时，特别是凹凸型靶区附近有重要 OAR需要保护时，3D-CRT对正常组织的保护作用提升不明显；③无法实现同步推量照射，但患者存在不同剂量靶区需要照射时，必须分段治疗，疗程较长。

3D-CRT全身副作用主要表现为肿瘤患者放疗后出现疲乏、食欲不振以及精神萎靡，照射部位的皮肤发红、蜕皮、糜烂、色素沉着等。局部性副作用主要与肿瘤患者的照射部位有关。头、颈部肿瘤患者放疗后可能会出现口干、咽喉肿痛、口腔黏膜炎以及颈部纤维化、味觉减退等症状；胸部放疗患者可能会出现放干咳、放疗性肺炎、放射性食管炎等情况；腹部放疗患者可能会出现腹痛、腹泻以及小便疼痛等不适。

3D-CRT的副作用的主要预防措施是在计划设计过程中充分评估并尽可能降低正常组织的照射范围和受照剂量，在治疗实施疗程中，医师注意患者状况并实施临床的及早干预。当严重的副作用发生时，合理的辅助治疗有助于缓解患者的痛苦和不适感。

（一）历史沿革

2007年，Karl Otto提出容积旋转调强放疗术（Volu⁃metric modulated arc therapy， VMAT）。 VMAT术可在360°单弧或多弧设定的任何角度范围内对肿瘤进行旋转照射。VMAT通过高速动态多叶光栅（MLC）、连续可变剂量率、可变机架旋转速度等，以优化连续单次（或多次）弧形照射完成治疗。相对于 IMRT，VMAT治疗时间更短，剂量输出的效率更高，靶区适形性更好，潜在地提高了患者的治疗质量。

（二）技术原理

VMAT治疗时，机架需连续旋转，MLC也是连续运动，以及剂量率连续变化。VMAT计划优化采用渐进式采样方法，通过逐渐增加采样点以提升整个计划， VMAT计划几步优化走下来，计划质量越来越好。

1.计划优化

VMAT计划剂量优化采用了类似直接子野优化（di⁃rect segment optimization，DSO）方法，将 MLC叶片位置和 MU权重作为优化参数。损失函数是基于剂量-体积约束，对靶区和正常组织分别规定了最小和最大剂量限制作为体积函数。对每个约束，还分配一个相对优先级或重要性值。使用标准二次剂量差函数乘以优先值计算每个约束损失值，总损失值是所有单个约束损失值总和。主要流程是。

（1）设置射野和优化参数。

（2）生成初始射野。

（3）逆向优化，依据入射方向的靶区投影形状生成每个射野的初始强度，通过基于标准梯度的强度优化算法生成每个射野的注量图。

（4）使用 DSO算法将射野注量图转化为控制点。

（5）保留子野面积最大的两个控制点。

（6）将控制点分布到相应的弧度位置，生成初始弧度控制点。

（7）考虑到初始弧的部分控制点的机架旋转速度、剂量率和叶片速度可能超出了机器实际性能范围，所以需要对控制点再次进行机器参数的优化。通过基于非随机迭代优化算法，生成可执行的弧。

（8）剂量卷积迭代运算。

（9）控制点权重优化，生成优化后的控制点。

2.优化约束条件

VMAT在优化过程中，对 MLC叶片位置或 MU权重进行约束，使射野投影形状和 MU值在实际中物理上可以达到。同时还对 MLC叶片运动和 MU变化进行了限制，以保持连续输送。在整个优化过程中也要限制最大剂量率，以确保很少超过最大剂量率。优化的每次迭代都涉及随机选择一个可用的机架采样，然后为该采样更改 MU权重或 MLC位置。如果提出的改变不违反机械或效率约束，则计算剂量分布和损失函数。如果损失函数值降低，则接受更改，否则将拒绝更改。

3.机架和 MLC位置的渐进采样

VMAT算法的核心是用有限数量的静态射束对动态源运动进行采样的机制。所有涉及源运动的技术（IMAT和 Tomtherapy）模型都是将移动源进行一系列静态源位置采样。每处采样点进行定义瞬时 MLC配置，并且采样间隔的 MU设置被分配给静态 MLC配置。例如，一个从 0°~90°的机架旋转可以被设置为一系列 9个均匀间隔的采样样本，每个样本覆盖 10°范围。源位置和瞬时 MLC配置定义在 5°、15°、25°、35°、45°、55°、65°、75°和 85°的机架旋转角度。在这些源位置设置的 MU值分别适用于范围 0°~10°、10°~20°、20°~30°、30°~40°、40°~50°、50°~60°、60°~70°、70°~80°和 80°~90°。对于实际的出束，MLC叶片和机架在每个采样之间线性移动。显然，治疗计划的准确性将取决于 MLC叶片位置的变化量和机架在每个采样之间旋转的距离。

在 VMAT优化开始时，使用相对粗糙的机架位置采样来建模机架旋转范围。样本包括在范围的开始和结束，中间均匀分布的采样。经过多次迭代（MLC和/或MU权重变化）后，一个额外的采样被添加到可优化的机架位置池中。新采样被添加到两个现有样本之间。新样本的 MLC位置由相邻样本的 MLC位置线性插值得到。新样本的 MU权值是相邻样本 MU权值的函数。更准确地说，当引入新采样时，两个相邻样本覆盖的采样间隔被缩小以适应新采样。

$$ MUnew( S)= MUold( S- 1)+ MUold( S+ 1) （1）3 4 $$

$$ MUnew( S- 1)= 2MUold( S- 1) （2）3 $$

$$ 3MUold( S+ 1) MUnew( S+ 1)= （3）4 $$

其中 MUnew、MUold和 S分别为新的 MU权重、旧 MU权重（新采样之前）和新采样指数。在引入新采样时，会出现不均匀采样间隔，并导致在添加新采样时，相邻采样的权重不均匀。这种影响是由样本 S+1和 S−1的 MU权重的不均匀重新分配造成的，如等式所示。每次增加一个新的样本时，VMAT算法会继续优化之前的射野采样和新增加的采样。根据进程进一步引入采样。在整个机架范围重新采样（有效地将采样频率翻倍后），该过程继续返回到机架范围的起始点。以这种方式，采样的数量不断扩大，直到达到所需的采样频率。

（三）适应证

VMAT技术因其“快、准、优”的特点，为肿瘤放射治疗病人提供精准的技术解决方案，可应用于各种肿瘤的精准放疗。如①头颈肿瘤：鼻咽癌、口腔瘤、喉癌、颅脑部肿瘤等，相对于 IMRT，可以明显地缩短治疗时间，提高靶区的适形性。但对于未成年患者，应注意其低剂量区对患者神经系统的影响，以免影响其正常发育。②胸部肿瘤：肿瘤体积较小的肺癌和食管癌，主要问题在于将肺 V5（5 Gy的百分体积）控制在安全范围以内，以免发生严重的放射性肺炎。③腹腔肿瘤：肝癌、胰腺癌、转移淋巴结等。④盆腔肿瘤：前列腺癌、直肠癌、宫颈癌等。

（四）操作流程

VMAT技术的应用主要流程包括模拟定位、计划设计、计划验证和计划执行四大部分。放疗流程的不同阶段有不同的工作任务，由放疗医师、物理师和技师及其他医务人员共同承担，或他们中的一部分人承担。

1.模拟定位

模拟定位是通过现实或虚拟方式模拟放疗，采集患者治疗部位的定位图像，确定照射野在体表的对应位置并做标记的过程，包含两部分工作任务：体位固定和定位图像获取。

（1）体位固定

体位固定是采用将来患者治疗时体位，并使用体位固定装置进行固定，以保证分次治疗时患者体位的重复性和一次治疗过程中体位的固定。体位和固定装置选择的原则：①应在靶区定位前确定；②应考虑治疗方案布野的要求；③应结合患者的身体状况考虑体位的可重复性。

（2）定位图像获取

定位图像获取是通过 CT模拟机采集 CT图像来确定靶区的位置和范围及其与危及器官、周围正常组织之间的空间位置关系，为下一阶段的计划设计提供必要的解剖数据和剂量计算媒介。定位 CT扫描时摆位与体位固定一致，调整定位床的位置，使 3个激光十字交叉点尽可能落在靶区中心区域附近，在 3个十字交叉点区域贴上胶纸并画上十字标记线并放置金属标点。根据医嘱设置扫描范围，选择合适的扫描条件和扫描层厚，分别进行平扫和增强 CT图像的扫描。扫描完成后，检查图像是否符合要求，确认无误后按科室要求通过 DICOM将图像传输到放疗计划系统终端。

2.计划设计

VMAT计划设计可分为 6个步骤，分别是输入患者一般信息和图像信息、登记和配准图像、解剖结构勾画和给定临床处方剂量要求、确定射野参数、评级治疗计划、输出计划报告和传输射野数据。

（1）输入患者一般信息和图像信息

一般信息是指姓名（拼音）、病历号等。图像信息是指模拟定位过程中获得的人体外轮廓图或 CT断层图像和其他影像学检查获得的图像（如 MRI、超声和PET）。

（2）登记和配准图像

登记图像是建立一组图像中层与层之间的空间位置关系的过程，而图像配准是建立两组不同图像之间空间位置关系的过程。配准可能在同模态或不同模态图像下进行。VMAT技术需要精准地勾画靶区与危及器官，因此大多数情况都需要进行不同模态图像（CT与 MR、CT与 PET等）的配准，以提高勾画的精度。

（3）勾画解剖结构和给定处方剂量

需要在定位 CT图像上勾画的解剖结构有人体外轮廓、靶区、危及器官（organs at risk， OARs）。根据ICRU 62号和 83号报告，需勾画的靶区包括肿瘤靶体积（gross target volume，GTV）、临床靶体积（clinical target volume， CTV）和计划靶体积（planning target volume， PTV）。GTV和 CTV由医师根据输入的患者定位图像和其他检查诊断材料，结合特定肿瘤的临床表现勾画确定。PTV一般是通过在 GTV/CTV的基础上，设定一个外扩边界（margin）生成，margin大小取决于摆位误差大小和器官运动幅度。OARs可由自动勾画或医师手工勾画，并最终由医师确认。

处方剂量包括靶区的处方剂量和 OAR的耐受剂量。靶区要求至少 95%的 PTV体积接受的剂量大于处方剂量的95%。给定 OAR耐受剂量时，应考虑器官的功能单位连接方式，对串联器官，如脊髓、脑干，应给定最大剂量限值；对并联器官，如肺，应给定剂量体积约束；对混合型器官，如心脏，应同时设定最大剂量限值和剂量体积约束。

（4）计划设计和优化

VMAT需要确定的射野参数有射线能量、弧形起始角度、弧形角度范围以及弧形数目。弧度范围的选择可参考 IMRT计划的射野角度范围，并做适当调整。鼻咽癌由于靶区位置和复杂性，通常选择全弧照射；为减少肺的照射体积，胸部肿瘤可选用部分弧照射；对于偏侧肿瘤，可选择在患侧方向进行部分弧照射；颅内肿瘤可采用非共面弧照射。设定优化条件和射野控制参数，进行计划优化。如果评价不满意，则可调整射野参数或调节优化参数，反复迭代优化直至剂量分布满意。

（5）评价治疗计划

首先，检查患者一般信息、计划处方和治疗机器等是否错误。其次，判断治疗计划是否可以顺利执行和实施效率。最后，评价计划的剂量是否满足临床处方剂量要求，并且从三个解剖层面评价治疗计划的剂量分布。

（6）计划报告和输出射野数据

在医师确认一个计划后，物理师应打印一份完整的治疗计划，VMAT计划报告包括患者体表标记位置、照射野中心点位置及移床矢量、射野参数的详细列表、靶区剂量和分次方式、若干层面的剂量分布、射野方向观（beam eye view，BEV）和/或数字重建射线照相（digital⁃ly reconstructed radiograph，DRR）等。

通过网络系统将计划和影像数据传输至加速器控制终端，以便物理师进行计划验证和治疗前的影像引导摆位配准。如果治疗机配备了治疗记录验证系统（R&V系统），应通过电子方式将一套完整的射野数据传输至R&V系统。

3.计划验证

（1）剂量学验证

剂量学验证就是验证患者实际受照剂量是否与计划内计算剂量一致。VMAT计划剂量验证方法包括点剂量、面剂量和体积剂量验证。点剂量多采用电离室和水模体进行等中心附近高剂量坪区的某一点剂量的验证。面剂量多采用二维平面矩阵进行角度归零测量验证，或者采用三维矩阵进行实际角度测量验证，通过分析中心平面剂量的 Gamma通过率来评价计划的剂量精度是否符合临床要求。体积剂量验证常采用特定的测量工具，在 CT图像上对测量剂量进行 3D剂量重建，以获得测量的体积剂量，并与计划剂量进行体积剂量比较，比较的参数包括体积 Gamma通过率和 DVH的差别。

（2）治疗前摆位验证

验证患者计划等中心的准确性。验证患者摆位的方法：在疗程开始前进行一次正侧位射野片拍摄或通过电子射野影像装置获取正侧位 EPID图像，然后与模拟定位时影像或计划报告内 DRR进行比较，确定摆位误差和治疗中心。

（3）图像引导摆位验证

患者每次治疗前需进行患者在线图像采集，并与参考图像进行配准，以判定患者摆位误差，并根据摆位误差进行移床修正或调整计划。目前图像引导技术主要包括锥形束 CT（CBCT）、kV/MV-CT、MR和 PET-CT等，均可实现治疗前摆位验证。

4.计划执行

在前述验证结果符合要求后，技师就可以开始治疗患者，至少应有 2名技师全程参与患者的治疗执行。 VMAT采用分次治疗，一个分次的治疗操作步骤如下。

（1）请患者进治疗室，向患者确认姓名和病历号。

（2）如果是第一次治疗，详细向患者描述治疗实施过程，治疗持续时间及可能发生影响患者情绪的事项，及如何在治疗实施过程中与技师保持沟通，如举手或按铃要求治疗暂停。

（3）治疗摆位，两名治疗技师同时参与，严格按照治疗要求摆位。

（4）在线图像扫描和配准，确定此次摆位误差大小，必要时进行调整修正。

（5）治疗实施，1名技师根据计划报告输入射野参数，另外 1人应核对检查射野数据，确保无误后，方可实施治疗。

（6）治疗结束，治疗实施完成后，技师做治疗记录；进治疗室，为患者解除固定装置，请患者下床，完成本次治疗。

（五）局限性和副作用

VMAT技术的局限性主要在于其计划优化时间长且治疗控制复杂，需要额外地对加速器进行更繁杂的质量控制和质量保证，包括需要测试剂量率与机架运动速度的关系、剂量率与叶片运动速度的关系等项目。另外，对于受呼吸运动影响的肿瘤部位，采用 VMAT技术时要考虑 interplay效应，以免影响剂量照射的准确性。

VMAT放疗的副作用因人而异，主要取决于治疗剂量、治疗部位以及患者健康状况等多种因素，主要副作用。

1.急性副作用

在放疗后不久开始出现，主要包括疲劳、食欲不振、头昏、呕吐、腹泻以及骨髓抑制，还有照射区皮肤黏膜红肿、溃烂、疼痛以及咳嗽、吞咽困难，头部受到照射以后会出现脱发，通常在治疗结束后几周内完全消失；

2.迟发性副作用

往往在放疗结束后 6个月或更长时间出现，包括不孕症、关节疾病、淋巴水肿、口腔疾病、脊髓损伤、皮肤、肌肉和肺组织纤维化改变。

主要预防措施是在计划设计过程中充分评估并尽可能降低 OAR和正常组织的照射范围和受照剂量，在治疗疗程中，医师注意患者状况并实施临床的及早干预。当发生严重的副作用时，合理的辅助治疗有助于缓解患者的痛苦和不适感。

（一）历史沿革

调强放射治疗 （intensity-modulated radiotherapy， IMRT）最初是由 Bjarngard和 Kijewski及其同事于 20世纪 70年代提出，直到 Brahme（1988）提出了基于逆向技术调强方法，IMRT才得以普及和推广。20世纪 70年代伴随 CT发明，放疗从二维治疗转变为三维治疗。20世纪 80年代中期，计算机控制多叶准直器（MLCs）发展，带来了三维适形放疗临床突破。三维治疗计划和三维适形束流结合，可在增加肿瘤剂量同时降低危及器官和正常组织剂量，20世纪 90年代中期，IMRT由理论转为现实。

（二）技术原理

IMRT原理是用非均匀强度分布射野从不同方向照射肿瘤靶区，使靶区受到高剂量照射，而周围正常组织受到最低剂量照射。传统定义上 IMRT需满足两个条件：在照射方向上，照射野形状必须与靶区形状一致；靶区内及表面剂量处处相等，射野内每一个点的输出剂量能按要求方式调整。

调强治疗计划分为正向调强计划和逆向调强计划：正向调强计划通过人为设置机器参数来实现想要目标剂量分布；逆向调强计划是通过预先设置目标值，计算机自动优化获得实际机器运行参数。按照 MLC运行模式不同，又可分为静态调强和动态调强。

（三）适应证

IMRT已广泛用于各个部位肿瘤，在头颈、颅脑、胸、腹、盆腔和乳腺等全身各个部位肿瘤均已得出肯定性的结论，目前临床 IMRT已作为放疗首选。

（四）操作流程

（原书此处为示意图，本站未收录）

（五） IMRT的局限性、解决方案

多种因素会影响 IMRT靶区实际剂量确定性，需根据病种部位结合患者自身情况选择合适体位以及固定装置；4D-CT联合呼吸控制技术可降低呼吸运动对靶区剂量的影响；膀胱容量监测仪器可尽量保持每次治疗时膀胱容量与定位时一致性；以及应用 IGRT均有利于 IMRT精准实施。

正常组织低剂量区体积增加为 IMRT局限性之一，在计划设计时射野数量不要过多，尽量避免横向穿肺，避免射野角度过于分散等方法有助于降低正常组织低剂量区体积。

加速器 MLC间凹槽结构和相对叶片端面的圆弧设计，导致静态照射时叶片间漏射率为 1.5%~2%，相对叶片合拢时端面漏射率甚至超过 20%，动态调强的叶片间漏射率超过 10%。通过二级准直器旋转一定角度遮挡一部分正常器官并锁野的方式可降低 MLC叶片间射线的漏射，双层多叶光栅的设计也可降低 MLC的漏射。MLC的可靠性会严重影响 IMRT的精确执行，做好日常 QA工作，可避免或减少由 MLC引起的误差。

IMRT射野长度一般不超过 40 cm，对较长靶区（如全中枢照射）或多靶点靶区，可采用多等中心一体化优化照射方式，此法需技师对每个等中心摆位，比较烦琐。有些计划系统不支持多中心一体化优化，只能行分段计划，容易造成剂量冷点与热点。

（一）历史沿革

螺旋断层放疗机由美国威斯康星州 HI ART公司生产，2002年通过美国 FDA批准，2004年在美国正式销售用于临床治疗。我国第一台螺旋断层放疗系统于2007年9月份开始治疗患者，截至2021年底，全国装机76台。

（二）工作原理

螺旋断层放疗（Tomotherapy，TOMO）其基本设计理念为将一个直线加速器或其他辐射发射装置放置到 CT的环形机架结构中，在患者纵向穿过机架时，由多叶准直器系统调制的旋转扇形束向患者传递治疗辐射。该系统使用断层成像系统进行治疗验证，并使用断层重建数据进行最佳的治疗计划。

二元气动多叶光栅是 TOMO系统的独特优势及核心技术之一。准直器中围绕患者旋转的叶片只有打开和关闭两种状态，优化程序决定叶片的运动序列和开闭时间，完成对子野强度的调制。叶片移动的速度为 250 cm/s，是传统 MLC叶片速度的 125倍，在相同时间内，对射线的调制能力是传统 MLC的 100倍以上，使 TOMO能够对复杂形状的肿瘤区域调整辐射剂量，而正常器官受照剂量是有限的。TOMO在 360°中有 51个投射角，因其是螺距比（Pitch）为0.2~0.4之间的螺旋扫描，每一个断层可以接受 3~4次的重复照射，对每一个断层总的投射可达 150~250次，对每一次投射的剂量调制可达 100个层级，因此螺旋断层放疗系统在旋转照射的过程中，既有大量的投射角度可以选择，又能在每个角度上实现高度调强。其 64片互锁设计的二元叶片可调制 40 cm宽的照射野，一次治疗的长度可达 160 cm，可以对多病灶、大体积或长条形肿瘤实施调强放疗，无须进行多野衔接。与传统 IMRT技术相比，TOMO可以在靶区周围提供更陡峭的剂量梯度，从而更有效地保护周围的正常结构，减少辐射相关的副作用。

（三）适应证

TOMO适用于 IMRT的所有适应证，TOMO相比于IMRT的计划设计具有明显优势，适形度、均匀度更好，无须照射野衔接，可避免冷区/热区，可更好保护危及器官。对于超大靶区，TOMO可通过连续性照射完成单个大范围肿瘤靶区或多个靶区的治疗，TOMO是目前唯一可以一次完成全中枢照射、全骨髓照射的技术，无须照射野衔接，且正常组织可受到更好的保护。

（四）治疗流程

如下图所示。

（原书此处为示意图，本站未收录）

（原书此处为示意图，本站未收录）

（原书此处为示意图，本站未收录）

（原书此处为示意图，本站未收录）

（原书此处为示意图，本站未收录）

（五）TOMO的局限性和解决方案

TOMO无法实现非共面照射。非共面照射是指各个照射野的射野中心轴不在同一个平面内，其优势在于增加射野的入射方向，射野聚焦度大幅提高，靶区边缘剂量跌落更快，常用于立体定向放疗。TOMO因治疗床无法旋转，不能实施非共面照射，可以通过众多的子野照射来弥补。Ke S等入组10例接受术前新辅助放疗的鼻腔癌和鼻窦癌患者，发现 IMRT和 TOMO计划 PTV覆盖相当，但 TOMO计划的剂量均一性更优，患侧晶体和眼球的照射剂量更低。TOMO因为螺旋照射的方式，可能导致低剂量照射区域增加，但目前的研究结果并不一致。

TOMO相对于 VMAT等照射技术，一定程度上增加了照射时间。Berrin Pehlivan等纳入 7例不可手术切除的胸膜恶性间皮瘤患者，TOMO的治疗时间明显延长（7.4vs.2.5分钟，P<0.001）。食管癌、乳腺癌、前列腺癌等恶性肿瘤放疗计划的剂量学研究中同样发现 TOMO的治疗时间明显更长。目前对于 TOMO治疗时间的劣势并无很好的解决方案。新的 TomoDirect模式可采用非旋转式的照射，最多可提供12个共面静态野的照射，可能缩短治疗时间。

（一）历史沿革

1968年瑞典医科达公司融合现代计算机技术、立体定向技术和放射技术为一体，研制成功世界首台头部放射外科治疗系统，由于该系统照射后组织与靶区外组织形成一个类似刀切样边界，因此，被 Leksell教授形象地称为 γ刀。头部 γ刀技术始终在完善和进步，治疗过程日益人性化和舒适化；治疗模式逐渐能兼容无框治疗和分次治疗；计划系统更加智能，具备逆向计划功能；安全防护增加了三重屏蔽、双重防碰撞和多重联锁保护等技术。

（二）技术原理

头部 γ刀治疗的核心原理是精准定位和聚焦高能射线束，对靶区进行单次或分次大剂量照射，以实现摧毁靶区病变不可逆生物效应，不同年代和不同类型的头部γ刀采用不同数量钴 60放射源，安置在半球弧面从不同角度和方位发出 γ射线束聚焦照射在半球体的几何中心，瞬时获得一个高剂量 γ射线焦点，致死性摧毁靶区内病灶，而单束射线经过的正常组织所受照射量极低，伤害很轻。治疗过程包括精准定位、精确诊断、精确计划和精准施照 4个环节，主要采用 MRI、CT、PET/CT等医学影像获取靶区信息，通过放射外科定位头架系统精准定位，在计算机精确计算和控制下，将不规则形状靶区完全包绕在治疗范围内，同时直观精确判断周围正常组织受照量，使正常组织处在一个安全、可耐受放射量内，从而达到病灶区域剂量高、正常组织受量小的临床要求。

（三）适应证

头部 γ刀和外科手术治疗、X刀治疗都是局部有效根治性方法，相互无拮抗作用，但适应证选择有排他性，最好选择一种治疗就不要重复别的方法，除非特殊情况，例如术后复发或残留需 γ刀治疗，或 γ刀治疗后复发或出现并发症需手术治疗。头部 γ刀适应证包括非功能性病灶和功能性病灶两大类。

非功能性病灶主要是不能手术或拒绝手术的颅内原发或转移、直径<5 cm病灶。如：良性肿瘤（垂体瘤、脑膜瘤、听神经瘤等）和恶性肿瘤（脑转移瘤、胶质瘤、生殖细胞瘤等）。此外，需重点强调的是：胶质瘤和生殖细胞瘤等肿瘤边界不清，有浸润性或易沿脑脊液播散的肿瘤不能单纯使用头部 γ刀治疗，必须与全脑全脊髓等照射技术联用；顽固性颅内高压和脑室扩张禁用头部γ刀治疗。

（四）操作流程

1.治疗体位固定

主要采用有创头架或无创面网进行固定，通过头钉将头架固定在颅骨上，优点是固定稳固，精度极高；缺点是有创操作，且不利分次治疗；无创面网用热塑膜固定，可重复分次治疗，需图像引导配合保证治疗精度。

2.脏器运动管理

头部 γ刀采用头架固定于颅骨上，不需考虑脏器运动。

3.定位扫描技术

头部 γ刀采用 MR模拟定位，仰卧位，有创头架固定，或无创面网固定，双手置于身体两侧，进行 3D T1权重横断面增强扫描，扫描范围自颅顶至第二颈椎下缘，颅底肿瘤下缘可能会更低，原则上要求在全部覆盖肿瘤范围基础上，上下缘分别超出至少 2 cm；采用 CT定位扫描需要 MR图像融合确认靶区范围。

4.治疗计划设计

（1）垂体腺瘤：周边剂量达到 10 Gy即可使肿瘤停止生长或萎缩，周围危及器官耐受剂量：视神经和视交叉为8~10 Gy，海绵窦内神经为18 Gy。

（2）听神经瘤：直径 1~2 cm的肿瘤给予周边剂量14~17 Gy（平均 15 Gy），中心剂量 29~34 Gy（平均剂量31.8 Gy）；直径 2~3 cm的肿瘤给予周边剂量 12~18 Gy（平均 14 Gy），中心剂量 26~35 Gy（平均剂量 31.2 Gy）；直径大于3 cm的肿瘤给予周边剂量8~14 Gy（平均12 Gy），中心剂量20~34.1 Gy（平均剂量28.2 Gy）。

（3）脑转移瘤：单发性脑转移瘤给予周边剂量 9~25 Gy（平均剂量 16.5 Gy），中心剂量 30~60 Gy（平均剂量 37.5 Gy），处方剂量线 45%~50%，平均 45.8%。2~4个转移瘤给予周边剂量9~27 Gy（平均剂量14.5 Gy），中心剂量 25~52 Gy（平均剂量 30.2 Gy），等中心剂量线30%~60%，平均 45.8%。5~12个转移瘤一般在 1~2周内分 2次完成，具体照射剂量根据肿瘤位置灵活掌握，重点注意多靶点之间剂量重叠部分。

（五）局限性和副作用

初代头部 γ刀具治疗范围受限、手动更换准直器、缺乏图像引导和治疗计划系统落后等局限性，新一代头部 γ刀已在以上各方面取得显著改善，极大弥补了局限性。

头部 γ刀副作用因肿瘤大小和部位不同而异，最常见副作用是照射部位周围脑组织水肿，临床表现为头痛、头晕和恶心、呕吐，可用甘露醇注射液改善，必要时可用激素治疗 1周左右，另外抗肿瘤血管生成药物（贝伐珠单抗注射液和重组人血管内皮抑制素注射液）在缓解顽固性脑水肿方面有很好疗效；如发生严重的、药物治疗无效的脑水肿，则需神经外科行颅骨开窗减压术或脑室腹腔分流术等治疗。

归根结底，头部 γ刀副作用重在预防，必须严格掌握适应证和控制肿瘤边缘危及器官受量，根据肿瘤特点给予最恰当处方剂量，才可避免严重副作用发生。

（一）历史沿革

体部 γ刀又称为 γ射线全身放射外科治疗系统，是由深圳奥沃公司于 1998年自主研发而成，被命名为OUR-QGD型体部 γ刀，由主机、立体定位系统、电气控制系统和治疗计划系统等部件构成；该产品借鉴头部γ刀多源旋转聚焦原理，把适应证从颅内扩大到全身。

（二）技术原理

OUR-QGD型体部 γ刀将 30枚钴 60放射源装载在半球型源体上，按照一定经纬度规律分布，在伺服电机驱动下，源体旋转，使 30束 γ射线在准直器引导下形成一个均匀射线锥面，汇聚在焦点上，实现高剂量聚焦照射，这一基本原理决定了 γ刀的最大优点：靶区中心剂量高，周边剂量跌落迅速。

2012年奥沃公司推出了奥沃大医体部 γ刀，与前几代产品相比，附加了 IGRT功能、治疗床可做三维联动、可行 CT、MR、PET/CT等多种图像配准、融合；

玛西普公司研发的 MBGS型体部 γ刀使用多项专有技术，具有显著技术创新，采用倾斜式等距旋转聚焦、三维运动治疗床和 C型开放式机架。

（三）适应证

体部γ刀主要适用于直径<7 cm、不能手术或拒绝手术、发生在功能并联器官或实质器官的原发和转移肿瘤。在把握适应证时主要考虑两个方面：

1.靶脏器选择

主要选择功能并联器官，是指正常生理功能不因局部异常或缺失，致使整体失能的脏器。因此，具备并联脏器特点的实质器官，体部 γ刀临床治疗频率最高的依次为肺、肝、胰和肾原发和转移性恶性肿瘤。

不能或拒绝手术的早期肺癌是体部 γ刀首选适应证，空军特色医学中心报道 T1/T2早期肺癌接受体部 γ刀治疗 1、3、5年总生存率分别为 93.1%，72.0%和60.3%；无进展生存率分别为 86.2%，64.2%和 48.8%。肺转移瘤，特别是寡转移患者在原发肿瘤有效控制前提下，也适宜采用体部 γ刀治疗，1、2、3年总生存率分别为 100.0%，72.5%和 62.5%；无进展生存率分别为65.0%，10.0%和0。

2.靶病灶要求

肿瘤体积相对较小，最大直径不超过 7 cm；靶区边界清晰，动度可控；与高危器官有安全距离。

（四）操作流程

1.治疗体位固定

体部 γ刀多采用真空负压垫定位，通过抽出袋内气体产生负压成型技术来固定患者体位。定位时，将真空负压垫均匀平铺在定位 CT治疗床上，使其与患者良好贴合后抽气塑形。

2.脏器运动管理

由于体部 γ刀治疗时间相对较长，对胸腹部的肿瘤动度管理难度较大，放射外科常用主动呼吸控制、呼吸门控术和呼吸追踪术在体部 γ刀治疗中均应用难度较大，最常用的方式是腹部加压技术和自然呼吸状态的动度补偿。腹部加压是使用腹部加压板或腹压带在定位时和每次治疗时对患者进行腹部加压限制呼吸运动幅度，腹部加压时压力越高，加压效果越好；同时加压部位建议选择在剑突下区域。该措施简便易行，常可将呼吸运动幅度控制在 5 mm以内。自然呼吸状态下的呼吸动度补偿，这适用于身体状况相对较差患者，在自然呼吸状态下评估呼吸动度范围，通过靶区勾画扩大足够 ITV来补偿呼吸动度。

3.定位扫描技术

体部 γ刀定位时，采用仰卧位（特殊情况下也可用俯卧位，但俯卧位不利体位重复，增大摆位难度），双手上举握杆，专用治疗床结合真空负压垫固定，配合腹部加压技术，患者自然呼吸，螺旋 CT增强扫描，层厚3~5 mm，层间距 3~5 mm，范围需包括靶区所在器官整体，并上下超出至少 2 cm。也可配合慢 CT扫描（扫描速率1层/5秒），以观察肿瘤呼吸动度。

4.治疗计划设计

（1）肺癌：根据靶区大小和复杂程度采用单靶点或多靶点照射，当靶区≤3 cm时， 50%等剂量线覆盖100%PTV，8~10 Gy/次，5次/周，总剂量 48~50 Gy。当3 cm≤靶区≤5 cm时，计划处方要求 50%等剂量线覆盖100%PTV，60%等剂量线覆盖 90%以上的 CTV，70%等剂量线覆盖 80%以上的 GTV，50%等剂量线处 5 Gy/次，5次/周，GTV总剂量 70 Gy/10次/2周。当靶区≥5 cm时，靶区适形度降低，剂量线覆盖体积百分比下降，可根据实际情况进行调整，降低分次剂量，减少对危及器官的损伤。

（2）肝癌：当靶区≤5 cm时，50%等剂量线覆盖100%PTV，4~5 Gy/次，5次/周，总剂量 40~50 Gy，70%等剂量线覆盖 80%以上 GTV，6~7 Gy/次，5次/周，总剂量 60~70 Gy。当靶区>5 cm时，计划处方要求 50%等剂量线覆盖 100%PTV，3~5 Gy/次，5次/周，总剂量 30~50Gy/10次/2周。实际执行时需要根据肝功能分级情况来确定合适的分次剂量和总剂量。

（3）胰腺癌：计划处方要求 50%等剂量线覆盖100%PTV，60%等剂量线覆盖 90%以上的 CTV，70%等剂量线覆盖 80%以上的 GTV，50%等剂量线作为处方剂量，胰头癌 3~4 Gy/次，胰体尾癌 4~5 Gy/次，5次/周，总剂量40~51 Gy/10~15次/2~3周。

（4）肾癌：当靶区≤4 cm时，60%~70%等剂量线覆盖 100%PTV，4~5 Gy/次，5次/周，总剂量 40~50 Gy。当靶区>4 cm时，计划处方要求 55%~60%等剂量线覆盖100%PTV，3~4 Gy/次，5次/周，总剂量 40~46 Gy/10~14次/2~3周。

（五）局限性和副作用

体部 γ刀的局限性体现在：靶区适形度相对较差，特别对>5 cm病灶；钴 60放射源固定于机架内，限制了射线入射角度，导致治疗范围受限；随着放射源衰减，治疗时间逐渐延长；进行自适应放疗难度较大等。目前新型体部 γ刀正在通过改善机架设计方案、优化治疗计划系统等方式来逐步弥补上述局限性。对临床医生，最佳预防和处理措施是严格把握适应证，选择最适合体部γ刀技术患者进行治疗。

（一）历史沿革

X刀发展历程与 γ刀相似，也是先诞生头部 X刀，之后衍生出体部 X刀。从技术形成脉络上主要经历 3个阶段，分别是：首先，将基于直线加速器的放射外科技术用于颅内病变；其次，解决脏器运动控制问题，将基于直线加速器的放射外科技术用于体部病变；最后，改进了定位技术，整合了影像引导技术，从而使 X刀广泛应用。从设备技术特点可分为改进型悬臂式直线加速器、机械臂式加速器（例如 Cyberknife）、螺旋断层扫描式（例如 Tomotherapy），以及采用 MR引导技术的 Unity系统等。

（二）技术原理

X刀的基本工作原理源于直线加速器，但技术要求显著高于直线加速器。特别是：

（1） X刀对影像引导技术和运动控制的功能要求更严；

（2）局部剂量聚焦、高度适形和边缘剂量跌落梯度陡峭的特点也要求加速器能够达到极高的剂量调制能力、更薄的光栅叶片和更高的投照精度；

（3）定位的体位和靶区几何精度要求更高。

（三）适应证

X刀的适应证与 γ刀相似，大部分情况下两种技术可平替，但与 γ刀相比，X刀的最大优点在于：影像引导技术更先进和运动控制技术更多样化；最大缺点在于：靶区中心聚焦剂量和周边剂量跌落速度弱于 γ刀，因此，临床应用需根据肿瘤部位、体积、脏器运动等因素综合决定。

（四）操作流程

1.治疗体位固定

X刀的体位固定方式都是无创体位固定，主要包括：头颈肩热塑膜配合发泡胶成型固定、高分子低温水解热塑型体网固定技术、真空负压垫和放射外科定位框架等。另外还有直肠球囊、水凝胶间隔等设备用于保护周围危及器官。其中头颈肩热塑膜配合发泡胶成型固定效果较好，制作时需要 1名物理师和 2名技术员共同参与，先将发泡胶专用固定架放置于定位板上，取出一套新的发泡胶套装，将套装中的透气防水袋平铺固定在专用定位架上，再分别把带有双面胶的 2~3块泡沫放置在防水袋里面，为倒入的液体预留出空间；患者去除多余的衣物、饰品、假牙，平躺于防水袋上，找到合适位置后坐起，不要移动位置；将 A液和 B液混合后摇匀倒入防水袋中，均匀平铺，并在着重需要固定的部位酌情加减混合液量；辅助患者再次平躺在透气防水袋上，迅速移动防水袋，使混合液充分接触并包裹头颈部，尽可能将袋中空气排出后封口，待混合液完全发泡膨胀并冷却固定成形后，患者坐起，去除发泡胶专用固定框架，将成型的发泡胶固定在定位板上，患者平躺后再开始制作头颈肩热塑膜即可。

2.脏器运动管理

X刀治疗中的脏器运动管理技术较多，包括主动呼吸控制、腹部加压技术、呼吸门控技术和呼吸追踪技术等，其中呼吸追踪技术是唯一的有创方式，但也是效果最好的。另外，呼吸门控技术在核磁共振引导的加速器中无法应用。

呼吸追踪技术是在肿瘤内或附近植入金标，运用同步呼吸追踪软件 Synchrony跟踪金标运动代替肿瘤运动，进行同步照射。患者用真空垫行体位固定，穿特制背心行扫描，CT扫描前保持正常呼吸，在呼气结束时屏住呼吸进行扫描。在治疗时特制背心的合适位置放置了红光标志，通过固定在床尾侧墙上的红光探测器连续追踪体表红光运动信号，计算机模拟出呼吸导致的体表小球运动轨迹。同时，治疗床两侧上方的 X射线对体内植入的金标进行多次摄影，掌握呼吸运动时肿瘤实时位置，重建出肿瘤运动轨迹。分别构建患者呼吸运动模型和肿瘤的四维位置模型，通过呼吸运动引导机械手臂自动控制加速器持续跟踪肿瘤。

3.定位扫描技术

采用合适的体位固定方式后，X刀的定位扫描过程与γ刀完全相同。

4.治疗计划设计

X刀在治疗计划设计时需要区别对待头部肿瘤和体部肿瘤。其中头部脑功能区、脑神经、脑部的重要神经结构对 X射线的准确耐受剂量并不清楚，部分数据来自实验室和临床实践，还有一部分根据数学模型推导得出（表1）。

表1 QUANTEC推荐的颅脑部分危及器官的剂量-体积限值

（1）胸部肿瘤

计划评估应包括靶区处方剂量的覆盖度、适形度指数和剂量体积直方图上的参数等，危及器官主要包括患侧肺和双肺平均剂量、V5、V10、V20、V30等指标，气管、支气管、食管、脊髓等串行器官评估最大剂量和1 cm3体积受到的照射剂量、胸壁或皮肤评估最大点剂量以及 V30、V40、V50受照射的绝对体积。

（2）腹部肿瘤

需要区别对待串行器官和并行器官。

a.肝脏：正常肝脏对射线有显著的剂量体积效应，正常肝脏的全肝、2/3和 1/3安全剂量分别为 30~35 Gy、45~47 Gy和 70~80 Gy。要特别注意肝硬化患者，其放射耐受性明显降低，全肝耐受量为23 Gy。

b.胃：属于放射相对敏感组织，当胃照射剂量45 Gy体积超过100 cm3时，出现严重损伤，主要表现为胃溃疡、穿孔、出血。30 Gy/2~3周即有黏膜水肿，40~50 Gy/4~5周可能出现溃疡。照射 1/3时，TD5/5=60 Gy，照射 2/3时， TD5/5=55 Gy，主要表现为溃疡穿孔。

c.肠道：肠道照射 100 cm3时，TD5/5=50 Gy，损伤表现为溃疡、穿孔、出血。

d.肾脏：属于放射相对敏感组织，当照射 1/3时， TD5/5=50 Gy；照射 2/3时，TD5/5=30 Gy；照射 3/3时， TD5/5=23 Gy。主要表现为临床性肾炎，当双肾受照射，可能出现慢性肾功能衰竭。

5.剂量分割模式

X刀与 γ刀的剂量分割模式略有差异，相同之处在于都追求 GTV的有效生物剂量达到 100~150 Gy；区别在于 X刀的靶区内剂量要求尽可能均匀，而 γ刀的靶区剂量从外向内是层层递增的。

以早期非小细胞肺癌为例，对于周围型肺癌，直径≤3 cm的病灶，通常采用 10~18 Gy/次，5次/周，总剂量50~60 Gy；美国 M.D.Anderson癌症中心 Joe Y Chang教授推荐 GTV 50 Gy/4次的剂量模式。对于中心型肺癌或老年患者（年龄≥70岁），则推荐采用 GTV 70 Gy/10次的剂量模式。

6.治疗验证和精准施照

X刀治疗过程中，为有效减少正常组织受照剂量，高剂量等效曲线与靶区适形度和靶区边缘高剂量的快速跌落是非常重要的，因此，治疗验证和精准施照是非常重要的。

对剂量验证建议以体内测量为准，但临床可行性差，因此目前应用最多的是治疗前剂量验证方法是将IMRT计划移植到模体上来测量模体内的剂量分布。因此，选择合适的模体对测量剂量准确性尤为重要。

此外，在每次放疗前，应严格审核图像引导结果和核对定位片，并制定严格连续周期性质量保证计划（日检、周检、月检和年检）。

（五）局限性和副作用

X刀的局限性和副作用与 γ刀相似，具体参照 γ刀对应章节。

（一）历史沿革

术中放射治疗（intraoperative radiotherapy， IORT）是指在手术过程中用放疗设备对原发肿瘤瘤床、残存灶和淋巴引流区等部位施行近距离单次大剂量照射，高效杀灭肿瘤细胞，是目前最有效肿瘤治疗手段之一。广义IORT包括术中放射性粒子瘤体或瘤床内植入。作为一项多学科协作（MDT）技术，术中放疗需放疗医师、物理师和外科手术医师、麻醉医师及护理团队严密组织、精准配合。

（二）技术原理

蔡司公司于 1997年推出了术中光子治疗仪 Intra⁃beam，适应了肿瘤外科从根治性手术到微创、风险评估的改良手术的概念演变。Intrabeam配备的可移动微型放射源通过一个长 10 cm、最大功率为电压 50 kV、管电流40 μA的漂移管加速电子束射入金靶，进而激发出手术所需的各向同性低能量 X射线。根据实际使用中的临床应用要求，采用 6轴机械臂式，可以连接不同型号和大小的施源器到 X射线源上，形成不同的照射野，其可产生球型射线野、平面射线野或管状射野。照射深度 1.0~2.0 cm，照射直径1.5~6.0 cm。其较小的体积、较轻的重量（280 kg）、较低的防护要求，使设备可在手术室直接使用；滑轮系统方便灵活，摆位时间 10 min，治疗时间15~30 min，使同时为多台手术提供术中放疗成为可能。由于照射范围之外辐射剂量急速下降，使周围健康组织得到很好的保护，而受照组织中更高的电离密度产生了更高的相对生物效能，达到温和高效的肿瘤治疗效果。近几年 Intrabeam得到大量配置，术中放疗又获得新发展，所以本指南主要针对 Intrabeam移动式光子束的术中放疗进行阐述。

（三）适应证

术中放疗的临床适应证是随着设备进步不断得到拓展的，目前广泛应用于头颈部肿瘤、消化系统肿瘤、肺癌、妇科肿瘤、前列腺肿瘤、骨科肿瘤的治疗。近年来在乳腺癌的治疗中应用增长较快。保乳手术结合术中放疗可降低乳腺癌的局部复发率，提高患者生存率及生活质量，并能达到多数患者要求的术后乳房美观度。同时，这种技术的应用有效降低了医疗费用，缩短了治疗疗程。

1.胰腺癌

胰腺癌适应证：

（1）原发肿瘤具有完整可能的切除性（分期为T3N0M0或者 T4N0M0）。

（2）术中肉眼可见肿瘤残留，或者冰冻病理证实切缘阳性者。

（3）不可切除的肿瘤，厚度＜4.5 cm（受不同 IORT设备的限制，数值可能有差异）。

（4）伴有其他治疗无效的中到重度疼痛。

2.胃癌

胃癌适应证：

（1）没有腹膜转移和肝转移。

（2）原发肿瘤已行根治性切除。

（3）原发肿瘤位于胃体和胃窦部（胃下三分之二部分）。

（4）胃后壁肿瘤侵出浆膜，直接侵及胰腺。

3.乳腺癌

乳腺癌适应证：

（1）肿瘤直径<5.0 cm、符合保乳手术适应证且有强烈的保乳意愿者。

（2）肿瘤和乳房组织容量比例适中，病灶切除后周围有足量乳腺组织包埋球形施用器。

（3）既往未行 IORT且保乳手术后局部复发仍有条件行保乳手术者。

（4）肿瘤切除后原病灶局部复发风险低危者。

（5）保留乳头、乳晕复合体的乳腺癌患者皮下腺体切除后可采用 IORT降低乳头、乳晕切缘复发的风险。

4.妇科肿瘤

妇科肿瘤适应证：

（1）可以耐受较大的手术。

（2）外科手术后局部复发概率高，手术病理切缘阳性或者切缘接近癌灶。

（3）无远处转移。

（4）技术上可行。

5.软组织肉瘤

软组织肉瘤适应证：

（1）确诊为原发或术后复发软组织肿瘤。

（2）病理学类型包括滑膜肉瘤、脂肪肉瘤、纤维肉瘤、梭形细胞肉瘤、平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、恶性周围神经鞘瘤未分化多形性肉瘤等。

（3） FNCLCC等级：1-3级。

（4）根治性切除原发肿瘤后仍有残存病灶。

（5）无远处转移。

6.脊柱转移瘤

脊柱转移瘤适应证：

（1）有恶性肿瘤病史和（或）影像学、病理学诊断为脊柱转移瘤，溶骨性或混合性破坏表现。

（2）瘤椎椎体后壁侵犯程度低，为 Bilsky ESCC硬膜外压迫分级 0级至 1 b级（0级：肿瘤局限在椎体骨内，1a级：肿瘤侵入硬膜外但硬脊膜无受压变形，1b级：肿瘤压迫硬脊膜但未挤邻脊髓）。

（3）累及椎体范围为 T3~T12，L1~L5。

（4）预期生存时间≥3个月。

7.头颈部恶性肿瘤

头颈部恶性肿瘤适应证：

（1）术后大块残留，即肉眼可见的肿瘤残留。

（2）术后显微残留，即组织学检查证实切缘有肿瘤细胞者。

（3）术后安全边缘不足，此项由手术医师判定。

头颈部恶性肿瘤照射野：瘤床部位且距表皮距离>1.0 cm。

（四）操作流程

1.治疗前评估

临床外科医生评估筛选具备实施术中放疗指征的病例，并完善相关术前检查，必须包含有影像学资料。

临床外科医生与放疗医生会诊，确认病例能否执行术中放疗，初步确定瘤床位置与放疗剂量。

确定手术日期，并通知手术室预选用的施用器类别及型号，由手术室将施用器送至后勤部门灭菌备用。

医学物理师在实施术中放疗前检查治疗机运行状态，并完成每日检查质控项目。

*打开场地巡检仪（1） Probe Adjust（调针）--调整放射源针的准直度，使电子束能顺利打靶。

*注意锤柄朝上，连接 PAICH和 XRSo

调整针的准直度，确保电子束能顺利打靶

找准基准位（怀里），点 Zero（置零），慢慢旋转PDA 360度，过程中注意观察何时出现最高值，将 PDA转回至出现最高值的位置，按下锤柄进行敲击，使当前值二最高值- Runout/2，再旋转 360°进行验证，如果Runout<0.1（绿色），则下一步，反之重复上面步骤。

（2） Dynamic Offset（电子束动态偏移，调整电子束至靶面中心）

*连接 PDA和 XRS，注意对准坐标

调整线束偏转电压，使电子束螺旋打靶，发射出球形射野。

连接质控工具，后点击“Continue”进入质控界面，点击“Start”开始出束。

（3） PDA Source Check（#项同性）--测试放射源输出各向同性偏差，确保输出为球形射野。

*连接 PDA和 XRS，注意对准坐标

用 PDA测量线束输出各个方向的偏差，确保输出各向均等。各向同性测试允许误差范围：±12%。

与第二步连接方式相同，连接质控工具，后点击“Continue”进入质控界面，点击“Start”开始出束。

（4） PAICH Output Check（输出剂量率检查）--用电离室和剂量计测量放射源输出的剂量率

*连接 PAICH，电离室和 XRS。注意 UNIDOSE先 Ze⁃ro（清零）

用电离室和剂量计测量放射源的输出剂量，确保输出剂量与校准文件数据在范围之内，符合治疗要求。

连接质控工具，后点击“Continue”进入质控界面，点击“Start”开始出束。Dose Rate Deviation from the Cal⁃ibration File误差范围：±5%。

2.治疗决策

临床外科医师、放疗医师，以及影像、病理医师等相关专业人员通过多学科诊疗讨论（MDT）确定总体治疗模式。

放疗医师和临床外科医师共同确定照射靶区，以及要保护的器官和组织，以及选用合适的施用器类别和型号。

3.处方剂量

放疗医师确定处方剂量。

医学物理师输入正确的治疗参数，并与放疗医师共同确定治疗计划。

（1） Select Patient选择已存在病人或者新建病人信息。

（2） Continue with previous patient继续上一个病人的治疗选项，如有同一位病人需要照射多个部位，在上一次治疗后90分钟内可勾选此框，继续进行照射，无须再进行 QA。

（3） Mark Site功能，选择治疗部位。

（4）治疗参数选择

a.病人需要多次分割放疗的情况下，可在其中设置；

b.施用器类型选择，有球形/平板/表面/针型 4种可选；

c.施用器尺寸选择；

d.施用器序列号；

e.本次治疗所用 X射线源序列号；

f.射线能量为50 kV；

g.本次治疗所选用的校准模式，乳腺癌及脑瘤选用TARGIT，其他适应证选择 Calibration V4；

h.本次治疗所用 XRS名称（如客户存在多个 XRS）；

i.本次治疗所用射线管电流，选择40 uA；

j.处方剂量达到的深度；

k.放疗科医生确定的处方剂量；

l.预计放疗所需时间；

m.在处方剂量深度的剂量率；

n.锁定计划，锁定后再次更改需输入物理师密码计划完成指示。所有参数输入完成后计划完成指示灯变绿，进入放疗科医生确认界面。

4.计划执行

巡回护士将治疗机移动至手术室内合适的位置，医学物理师将 X射线源安装在治疗机机械手臂上，手术室护士负责正确安装无菌罩和施用器。

无菌罩安装：

（1）海绵圈在袋子里面，不要暴露在外面。

（2）施用器缓慢套进针头，小心误伤针头。

（3）施用器开口的突起位置插入托盘卡槽内，当听到“咔嗒”一声，说明施用器已到位。

（4）以上步骤由无菌护士操作。

临床外科医师将套装好施用器的 X射线源放置于照射靶区，并隔离非照射的器官和组织。

放疗医师验证治疗参数，核查患者基本信息、施用器类型和型号、处方剂量和照射深度，并输入密码签名确认。

所有人员离开手术室，并关门。核查无误后，医学物理师输入密码签名确认，开始执行术中放射治疗计划。

医学物理师和麻醉师需要通过监视器或者带屏蔽的观察窗监控整个术中放疗过程，以应对突发情况。

治疗结束后，由手术室护士取下施用器并送至后勤部门消毒。医学物理师负责收回 X射线源。物理师负责整理治疗机，推回指定存放地点。

5.文档记录

医学物理师负责导出并打印术中放疗报告，简短版报告送至临床科室归入患者病历中保存，详细版报告留放疗科归档保存。

（五）局限性和副作用

1.局限性

与常规外照射相比，IORT做为一种辅助治疗方式也有其局限性：

当治疗范围较大时，由于无法计算准确的剂量分布，不能采用射野衔接技术治疗；

首先因治疗范围和深度，临床应用中可选择的适应证较少；

需要补充术后外照射时，由于靶区范围和 OAR受量均无法精确确定，将对体外放疗计划的制定带来较大的困难；

治疗前后过程更复杂，要求精细、准确，增加了麻醉、手术的时间及风险性；

仪器、设施要求严格，需要做好强化防护意识，定期进行环境和个人剂量检测，且需要手术间、放疗间共建。放疗医师、技师、外科医师协作完成。因此一般非专科大型医院难以开展。

2.副作用

虽然 IORT可以将正常组织隔离于放射野外，但由于单次照射剂量大，并发症的发生率为 8.5%~24%。临床实践中发现其主要敏感部位为外周神经、输尿管、胆道、食管、小肠和肺。由于手术同时施行放疗，有些早期并发症难以区分是手术或是放疗所致。因此确保物理剂量的准确，做好肿瘤周围正常组织的辐射防护，就是IORT成败的关键。

（1）神经反应

照射 ERBT 50 Gy、IORT 10~25 Gy后，外周神经损伤可表现为疼痛、运动和感觉障碍。3级痛感可在 2~4个月后出现，1~12个月消退，与照射剂量和神经长度有关；IORT<12.5 Gy时，发生率为 5%；而大于 15 Gy时，发生率增加到 19%。锥体脊髓反应为胰腺癌 IORT的最大并发症，可表现为椎骨破坏、截瘫、椎管内出血、自主神经功能失调、肢体麻痹和活动不协调等。

（2）粘连性肠梗阻

行 IORT的患者粘连性肠梗阻的发生率较单纯手术者高，可能与 IORT引起的急性放射性炎症有关。术后胃肠功能恢复时间 IORT组较单纯手术组平均延缓 1天；肠粘连情况较单纯手术组增加 10％左右，常发生于术后 3~6个月，大部分经保守治疗可缓解。行 IORT时，将肠管隔离于腹膜腔外或使射线局限于某一区域，使放射性炎症局限化，可减少肠粘连的发生。

（3）胃肠道出血

IORT最常见的并发症为胃肠道出血，且有迟发出血的可能。实验发现， IORT 45 Gy照射后的动物与30 Gy相比，术后小肠张力和弹性明显下降，并伴有明显的黏膜下纤维化，5年内出现内瘘、吻合口出血、肠壁萎缩等并发症高于30 Gy实验组。因此认为30 Gy是不引起小肠早晚期放射反应的最大剂量。Winett等对 150例无转移的局部胰腺癌患者行 IORT后，16例发生上消化道出血，为减少胃肠道并发症，除剂量不超过 30 Gy外，术后延长胃黏膜保护剂、抗酸药的使用时间有助于降低消化道出血的发生率。

（4）胰腺相关并发症

胃癌术中放疗会出现放射性胰腺炎等并发症，其发生率为 4％，出现一过性淀粉酶升高，按胰腺炎治疗半个月后，淀粉酶水平恢复正常，症状消失。研究发现IORT 25 Gy不会引起明显的胰腺内外分泌功能不足、胰腺纤维化和胰腺炎等。

电子线放疗按照射方式分为电子线外照射与电子线束中照射，本章节将分两部分分别介绍这两种照射方式的历史沿革，基本原理及适应证，包括其局限性。

（一）电子线外照射

1.历史沿革

电子线技术随着电子线加速器在20世纪三四十年代的出现而逐渐发展、成熟，并于 20世纪 70年代随着能够产生多档能量电子线的医用直线加速器的普及而广泛应用于放射治疗中，常用的电子线能量范围是 6~20MeV。电子线的射程较短且明确，这在治疗深度为 5~8 cm及更浅的体表肿瘤时具有一定的优势。

2.技术原理

（1）中心轴百分深度剂量曲线

根据 ICRU35号报告的推荐，使用以下参数描述电子线中心轴百分深度剂量曲线的基本特性：

1Dm：最大剂量点剂量。

2Ds：表面剂量，表面下0.5 mm处的剂量。

3Dx：X射线剂量，电子束在经过散射箔、监测电离室、X射线准直器和电子限光筒等装置时，产生的 X射线所贡献的剂量。

4Rt：有效治疗深度，用于描述深度剂量曲线中用于临床治疗的深度，通常推荐使用 90%最大剂量深度R90用作有效治疗深度。

5R100：最大剂量点深度。

6R50：50%最大剂量深度或半峰值深度。

7Rp：射程，百分深度剂量曲线上，过剂量跌落最陡点的切线与 Dx水平线交点所对应的深度。

8Rq：百分深度剂量曲线上，过剂量跌落最陡点的切线与 Dm水平线交点所对应的深度。

9G：剂量梯度，用于衡量剂量跌落； G=Rp/（Rp-Rp）。

（2）电子线的等剂量线分布

高能电子线等剂量线分布的特点为：低值等剂量曲线随深度增加向外扩张，而高值曲线向内收缩。

3.电子线外照射的应用细节

（1）电子线的剂量标定与计算

电子线剂量的标定须包含电子线能量，源皮距（SSD），适源器及照射野尺寸，其他射野调节设备（如组织补偿设备等），以及是否采用非均质校正等。当靶区及周围组织处于较均匀的软组织介质中时，电子射野的跳数（MU）可以通过以下公式进行计算：

$$ D MU=%D·Ocal·OF( E, CS, FS, SSD)' $$上式中 D为处方剂量，%D为靶区远端所需覆盖的最低剂量线，Ocal为电子线在标准射野及标准测量状态下每跳数的绝对剂量， OF则为取决于电子线的能量（E）、限光筒大小（CS）、射野大小（内挡块等效尺寸）（FS）、放射源到体表距离（SSD）等因素的修正因子。

（2）非均匀介质

当电子线入射路径上存在非均匀介质时，组织密度变化可能对靶区及附近正常组织剂量产生较大影响。当非均匀介质相对于入射野较小时，软组织中的骨骼两侧会出现热点，骨骼远端则会出现冷点；软组织中的气腔两侧会出现冷点，气腔远端则会出现热点。临床应用中当非均匀介质存在时，建议尽可能采用基于 CT图像的笔形束算法或蒙特卡洛算法在计划设计软件中来更准确地进行剂量计算。

（3）非准直入射

当电子线以倾斜角度入射时，旁向电子线的散射对于剂量分布将产生较大影响。相对于准直入射，倾斜入射时电子线最大剂量点更靠近体表，电子线的治疗深度变浅，射程深度处剂量却有所增加。电子线与入射面的倾斜角度越大，能量越高，射野越小，这一影响则越显著。

（4）组织补偿技术

当电子线的入射表面不平整时，为避免剂量热点和冷点的出现，可在不平整表面填充补偿材料来形成平整表面，从而产生更加均匀的剂量分布。当皮肤表面剂量需要增强时，可根据电子线的能量和所需要达到的表面剂量，选择适当厚度的组织补偿胶，使其紧密贴合于皮肤表面，成为剂量建成区的补充。当射野内靶区的厚度存在差异，或因非均匀介质的存在而造成靶区深度的差异，可通过使用组织补偿材料来调节射野内不同区域的电子线射程。组织补偿材料的模型可基于 CT或超声波图像在电脑软件中计算获得，通过三维打印技术来生产制作。在进行剂量计算时，组织补偿材料的厚度须计入组织深度，以得到准确的电子线治疗跳数。

（5）电子野的交接

当两个电子野交接时，接野方式一般采用皮肤表面共线衔接或保留间隙的方式。为使接野区域的靶区获得较为均匀的剂量分布，避免或减轻剂量热点和冷点，除应尽量保持相接野互相平行外，可采用接野处变换位置的方式来实现。而具体位置变换的频率和幅度需视所采用电子线的能量、剂量交叠区域的大小，以及交接野的入射角度等因素而定。

4.电子线外照射的临床应用

（1）电子线在乳腺癌中的应用

1）改良根治术后胸壁照射：具有高危因素的乳腺癌患者在根治或改良根治术后仍需要胸壁照射已成共识，但并无公认和统一的照射技术和方法。胸壁照射时，电子线胸壁照射技术较为常用。照射时，胸壁表面需要覆盖组织补偿物照射20~30 Gy，以提高皮肤表面剂量。如果有乳腺皮肤受侵，应提高覆盖组织补偿物时的照射剂量。电子线的能量通常选择6MeV，组织补偿物厚度 0.5 cm。同时照射胸壁和同侧锁骨上淋巴引流区时，当胸壁使用电子线照射时，照射野衔接处共线；同时，锁骨上野应采用半野照射技术衔接。

使用电子线进行左侧胸壁照射时，机架角度位于20°~40°，剂量分布较为合理。对于右侧胸壁的电子线照射，机架角度应该位于 320°~340°。乳腺癌患者的解剖有很大的个体差异，对于胸壁特别薄的患者，电子线在肺组织内穿透深，在电子线能量已经用到最小的情况下，可能需要调整胸壁组织补偿物的厚度或垫与不垫组织补偿物之间的治疗次数比例以更好地保护肺。第 1~3肋间的内乳血管周围是乳腺癌的内乳淋巴结转移的常见部位，可以根据深度选择合适能量的电子线，通常选取9~15MeV电子线与胸壁进行照射野衔接，进行照射。

2）保乳术后瘤床加量：保乳术后放疗中，为了降低高复发风险区域的复发概率，会对瘤床实施 10~20 Gy的局部加量照射，可以使用电子线进行局部加量。通常，根据手术瘢痕，模拟机/CT或 B超所示瘤床手术改变和周围放置的金属标记来确定照射范围和照射深度，能量大多选择在 9~12MeV。对于手术瘤床放置金属标记的患者，包全手术瘢痕和金属标记外放 1~1.5 cm；未放置金属标记的患者，直接在患者体表上勾画出照射范围，通常为手术瘢痕外放2 cm。

CT定位时，根据瘤床 PTV设计照射野，选择合适的能量和入射角度，进行三维计划设计。治疗前根据治疗计划把电子线照射野范围标记在患者皮肤上。瘤床位置较深的患者不适合使用电子线进行补量。

（2）电子线在 MALT中的应用

定位时，使用面罩仰卧固定，眼眶照射部位进行开口。通常根据照射深度需要，使用 12~18MeV电子线进行照射。治疗时，使用 5 mm左右宽的晶体挡铅，放置在挡铅平面的透明薄膜上，患者睁眼向挡铅看，用于保护晶体。Borger等报道使用9 mm直径，2 cm厚的铅块来对晶体进行遮挡。这种方式需要对患者的头部及眼眶部位实施非常好的固定，以保证对晶体的有效保护。

（3）全身皮肤电子线照射

全身皮肤电子线照射是治疗原发于皮肤、淋巴网状系统肿瘤（如皮肤蕈样霉菌病、Sezany综合征及皮肤 B细胞淋巴瘤等）十分有效治疗方法。临床常用延长治疗距离，利用电子线扩散和散射特性，以获得足够大照射野，这项技术称之为双机架角多野技术。

这一方法由美国斯坦福大学医学院首先采用。该技术的基本要点如下：治疗距离为 3m，机架角度沿水平方向上下转动 20°左右，以获得在沿患者纵轴方向足够大的均匀照射野。机架转动的角度可以通过在假人模体上进行测量，保证足够覆盖治疗区域的照射范围，同时兼顾两个射野衔接处的剂量均匀性，从而对角度进行微调。

患者站立位，前方应放置散射屏，以提高患者表面剂量。每一机架角度分别接受 2个前野和 4个斜野的照射，每野间隔 60°。全身一共 12个照射野。4天为一周期，每天采用 3个照射野照射。具体实施时，有些放疗中心会稍有改进。比如将每一机架角度分为 4个或 8个照射野，照射野间隔为 90°或 40°，目的是减少照射时间或提高剂量均匀性。患者体表处电子线平均能量约为2.3MeV，合成照射野的几何尺寸为 60 cm×200 cm，均匀性为±5%，X射线污染<1%。患者全身各个部位实际接受剂量差异<±11%。

治疗过程中，需要对病人的手指甲，脚趾甲，以及眼睛进行保护，通常通过覆盖适当厚度的铅块来实现。

5.局限性和副作用

随着容积旋转调强治疗（VMAT）等光子技术的发展，光子治疗也能够提供类似于，甚至优于电子线的浅层剂量分布，同时提供较低的深层正常组织剂量。此外，质子射线具有与电子线相似的在远端快速衰减的特性，且衰减速度较电子线更快，旁向半影区更小，能够达到更好的正常组织保护。虽然电子线的应用由于其他新技术的出现而有逐渐减少的趋势，它仍然是简单、有效、低成本的浅表肿瘤的重要治疗方式。

（二）电子线术中照射

电子束术中放疗（intro-operative electron beam radi⁃ation therapy，IOERT）是指手术中对可见肿瘤、瘤床区或易复发转移部位，在直视下进行 15~20 Gy的单次大剂量电子束照射。和低能 X射线术中放疗、外照射放疗和粒子植入放疗，形成了目前以外照射放疗为主，术中放疗和粒子植入放疗为辅，多种放疗形式发挥各自优势、互补并存的临床应用局面。IOERT技术因具备适应证广、治疗疗程短、正常组织损伤小、辐射防护更容易、能提高治疗增益比等理论优势，成为最具发展潜力的放射治疗技术之一。

1.电子束术中放疗简史

术中放疗始于低能 X射线治疗，但由于 X射线能量低、穿透力差，以及照射野小等问题，致使治疗效果有待提升。1973年，阿部光幸使用 Betatron电子感应加速器产生的 20MeV电子束开展术中放疗，保证肿瘤能够得到足够的剂量，标志着 IOERT技术的开端。

在 IOERT技术发展初期，使用常规外照射加速器在放疗机房中进行，这种治疗增加了术中放疗患者感染的风险和术中放疗开展的难度。2006年，专用移动式术中放疗设备上市后，可直接在常规的手术室治疗患者，由于这些专用设备具备体积小、重量轻、可多方移动、带有自屏蔽系统等优点，极大地方便了术中放疗的应用。

2.电子束术中放疗的原理和适应证

术中可以在手术条件下将部分临近靶区的重要器官推离射野，降低其受照剂量，从而降低其损伤率。电子束是肿瘤术中放疗中使用到的主要射线源，其最重要的剂量学特点是射程有限，可以有效地保护靶区后方的正常组织。因此，IOERT可以通过手术中推离周围危及器官和控制电子束能量的方式，在提高肿瘤剂量的同时，更好地保护正常组织，进而提高治疗增益比。

术中放疗适用于不能切除的肿瘤和肿瘤切除后容易局部复发部位的放射治疗，可以作为综合治疗的一部分或单纯术中放疗，弥补外科手术的局限性。电子束治疗深度达 3.7 cm，可用于头颈部、腹盆部、乳腺、肉瘤等肿瘤的术中放疗。目前，应用术中放疗较多的肿瘤有胰腺癌术后和不能手术者、软组织肉瘤、胃癌保脾根治术后、头颈部肿瘤放疗后复发、早期肝癌术后、早期乳腺癌保乳术后、直肠癌术后放化疗后复发和复发性妇科肿瘤等，治疗效果佳。以乳腺癌为例，乳腺癌保乳术后联合局部术中放疗，其近期疗效和美容效果好、不良反应小、并发症少见。欧洲、美国指南推荐使用 IOERT完成部分乳房加速照射。

3.电子束术中放疗的基本流程

以限光筒实施 IOERT的基本流程如下。

（1）外科医生和放疗科医生根据患者手术和病理检查结果，结合肉眼观察、手触摸等方式确定肿瘤残留大小、肿瘤部位及肿瘤附近的正常组织和器官范围，依据经验推断靶区剂量。

（2）根据靶区深度，确定射线束能量。如果需要提高表面剂量或降低深部剂量，限光筒末端还需加装不同厚度的补偿片；根据靶区的位置和大小，选用合适直径和末端倾角的限光筒。

（3）将靶区周边正常组织和器官推至照射野外，对准靶区插入限光筒；如果限光筒带倾角，需要调整倾角位置，使限光筒末端与靶区对准、贴合。对于无法移出野外的重要器官，还需使用铅皮遮挡。

（4）插入限光筒后，观察限光筒相对于肿瘤及周围正常组织和器官的相对位置关系，如果限光筒大小或末端倾角不合适，需要将之前放入的限光筒移出，并返回步骤 2；如果限光筒大小、末端倾角合适，则进行步骤5。

（5）通过确定的射线束能量、限光筒及其末端倾角大小、处方等治疗参数，放疗物理师通过查百分深度剂量表、射野输出因子表，计算机器跳数。

（6）移动加速器或治疗床，并使用其对位引导系统对准加速器和限光筒；由于该过程需要改变手术室内仪器设备的相对位置关系，此时需要在麻醉医生、外科医生、护士和放疗物理师的共同参与下，密切观察各个设备连线，紧密配合完成加速器或手术床的移动，完成加速器和限光筒的对准；如果能通过对准系统完成加速器和限光筒的对准，则进行步骤 7；如果无法对准，则可能是由于患者相对于治疗床的位置关系不当，床的基座阻挡了加速器和床的相对移动。此时，需要移出限光筒、调整患者相对于床的位置、重新插入限光筒，并对准加速器和限光筒。

（7）设置治疗参数，操作加速器完成照射。

4.术中电子直线加速器及其施照器

电子直线加速器、低能 X射线机和放射性核素机（高剂量率后装放疗和术中粒子植入放疗）可用于开展术中放疗，此处将介绍术中电子直线加速器及其施照器。

（1）术中电子直线加速器简介

Siemens ME是用于术中放疗的传统固定式电子直线加速器，相较于传统外照射加速器它的机架旋转角度范围较小，因此减少了辐射防护的需求。由于该加速器机架旋转角度范围有限，无法满足术中放疗照射的需求而常用于外照射，在术中放疗中很少使用。2006年上市的专用移动式术中放疗设备，可直接在常规的手术室治疗患者，而不用将其转运至放疗机房，相较于固定式放疗加速器，降低了转运患者而引入的感染风险。Mobetron， Novac和 LIAC加速器是三大可移动式电子直线加速器，流行于北美、南美、欧洲和亚洲。与传统外照射加速器相比，此类设备配备有射线阻挡器，可以衰减射线束。

（2）施照器

术中放疗加速器产生的电子束先由一个固定的锥形初级准直器准直，最终的准直/调制通过一组不同直径的圆柱形、矩形/囊状施照器实现。临床应用中，常将末端开放的常规圆柱形或矩形施照器称为限光筒。囊状施照器结构较复杂，兼具准直和调制电子束的作用。施照器与加速器通过硬链接或激光软连接两种方式进行对位。

1）限光筒端面

根据限光筒端面的特征，可分为直端面限光筒和斜端面限光筒。同样直径大小的斜端面限光筒较直端面限光筒的照射野大，但是必须注意，此类限光筒的剂量分布是不对称的，以一定的角度延伸到超出限光筒尖端的组织中，穿透深度更小。

2）囊状施照器

囊状施照器能够将高能电子束呈平面的剂量分布转换为囊状非平面剂量分布，可以根据术中放疗术后瘤床形状设计任意形状的施照器。半球囊状施照器，外形呈半球状，能够配合电子直线加速器中电子束产生半球面剂量分布，适用于脑瘤的术中放疗。此外，囊状施照器还被设计为球囊状和鼓形，分别用以适形中央型乳腺癌和贴近胸壁乳腺癌术后瘤床照射。

（一）后装治疗概述

后装的基本原理是用手动或遥控的传动方式将一个或多个密封放射源从储源器到预先定好位置的施源器之间进行传送来进行治疗。后装治疗具有近源处剂量高、源周边剂量跌落迅速的特点，能在给予肿瘤高剂量照射的同时有效地减少肿瘤周围危及器官的剂量。另外，由于放射源位于肿瘤之内或附近，所以能减小解剖改变和摆位偏差对剂量的影响，这些优点使得后装治疗在肿瘤的放射治疗中有不可替代的作用。根据治疗时后装放射源剂量率的大小，ICRU89号报告将后装分为高剂量率后装（剂量率>12 Gy/h）、中剂量率后装（剂量率 1~12 Gy/h）、低剂量率后装（<1 Gy/h）三类。由于高剂量率后装治疗具有治疗时间短、易于防护等优点，当前绝大多数后装治疗均是应用高剂量率后装治疗。根据施源器放置位置方式的不同，后装治疗可以分为腔内后装、组织间插植后装以及两者的联合后装。

（二）适应证

后装近距离放疗可作为单一治疗手段或联合外照射用于多部位肿瘤的治疗，适用于多种临床状况下的肿瘤：①原发肿瘤的初始治疗，如宫颈癌、前列腺癌等；②有手术禁忌、手术困难或术后复发无法再次手术者；③手术或 EBRT治疗后肿瘤残留者；④EBRT、化疗失败及其他疗法难以控制的原发肿瘤。适应证广泛，包括但不限于下表所列：

表2后装适应证

（三）操作流程

据统计，采用后装治疗的病人超过80%是宫颈癌患者，因此，本指南具体举例说明时，将以宫颈癌患者的后装治疗流程为例，其他部位后装治疗流程的质量控制可参照执行。

（原书此处为示意图，本站未收录）图1后装治疗流程图

（四）局限性和副作用

1.局限性

后装的局限性主要表现为：①与外放疗相比，后装近距离放疗常并发一些操作相关的副作用；②照射剂量因施源器位置和施源器重建受人为因素影响较大；③近距离放疗临床应用仅限于肿瘤边界清楚、靶区相对较小的患者，不适合淋巴引流区的预防照射。

2.副作用

后装近距离放疗的副作用与近距离放疗类型、放疗剂量、治疗部位、周围器官和组织、既往照射剂量以及患者个体等多种因素有关，总体上发生率较低。侵入操作相关的副作用表现为疼痛、感染、出血、血栓等。照射体积剂量相关的副作用后者与外放疗类似，常见的晚期并发症表现为组织器官的纤维化、组织水肿、慢性炎症、溃疡、坏死、窦道或瘘管，具体表现取决于近距离放疗的部位和邻近的器官组织，对患者生活质量的影响也主要取决于发生的部位和严重程度。

放射性粒子植入是一种将密封微型放射源植入到肿瘤内进行近距离放疗技术。

（一）粒子植入常用放射性核素及物理学特点

目前粒子植入常用放射性核素有 125I、103Pd和 131Cs。与早期使用的 198 Au相比，125I、103Pd和 131Cs半衰期较长，应用方便，能量较低，易于防护。对于 125I粒子，8 cm厚的组织会使其强度衰减10倍。

（二）粒子植入治疗的生物学特点

与外照射中常用高能 X或 γ射线相比，粒子植入用的放射性核素发射的是平均能量几十千电子伏低能射线，具高线性能量传递 （LET）、高相对生物效能（RBE）和低氧增强比（OER）特性。

（三）粒子植入的历史

1909年，法国巴黎镭放射生物实验室利用导管，将带有包壳镭植入前列腺病灶，治疗前列腺癌。美国纽约Memorial Sloan-Kettering癌症中心 1917年也进行前列腺癌粒子植入治疗，20世纪 60年代初尝试经耻骨后组织间粒子植入治疗前列腺癌。1983年，Holm等提出用经直肠超声图像引导植入粒子，通过穿刺针和与超声探头固定在一起模板将粒子植入前列腺。

我国许多机构和专家在粒子植入技术完善、创新和临床探索方面做了大量卓有成效工作。除用于治疗早期局限性前列腺癌，也尝试用于治疗乳腺癌、肺癌、胰腺癌等多种肿瘤，对食管、胆道等空腔脏器肿瘤还出现了支架装载粒子进行治疗的探索。影像引导术除超声外， CT和 MR图像也有应用，且出现了用于多个部位肿瘤引导穿刺的共面模板和非共面模板，以及3D打印模板。

（四）粒子植入治疗适应证

目前，在欧美等国粒子植入是早期局限性前列腺癌标准治疗手段之一。国际上粒子植入也用于眼脉络膜黑色素瘤治疗、乳腺癌术后放疗、早期肺癌术中瘤床照射等。我国粒子植入治疗应用较多，主要包括前列腺癌、头颈瘤、肺癌、肝癌、胰腺癌、软组织瘤等。主要用于无法接受手术、外照射放疗、化疗、靶向治疗、介入治疗等，或接受这些治疗后肿瘤未控、复发或转移而无法再次接受这些治疗者，也有与这些治疗结合用于病变晚期姑息治疗。

（五）粒子植入技术流程

作为近距离放疗术，粒子植入流程与外照射放疗、高剂量率后装治疗类似，不同的是剂量验证在粒子植入后进行。基本步骤包括模拟定位、术前计划、植入粒子和剂量验证。

（1）模拟定位：按患者影像，勾画靶区和危及器官。

（2）术前计划：物理师根据处方要求，制定术前治疗计划，订购粒子。

（3）植入粒子：利用图像（模板）引导植入粒子，并做术中计划实时优化。

（4）剂量验证：植入后剂量验证，对患者剂量进行评估。

不同机构技术流程有差异，比如有单位仅依据术前计划植入粒子，不做术中计划；有的不做术前计划，依据术中计划植入粒子。不同部位肿瘤粒子植入，不同机构具体流程和使用的影像设备（超声/CT/MR）也有所不同，但基本原则和实施步骤是一致的。

（六）粒子植入的辐射防护

目前我国粒子植入辐射防护要求详见 CACA指南《粒子治疗》，该要求对粒籽源贮存、各类人员与工作场所防护做出了明确规定。

（一）放射性药物定义

放射性药物指含有放射性核素供医学诊断和治疗用的一类特殊药物。放射性药物、核医学仪器和工作场所是核医学的必备条件。

（二）放射性药物特性

1.具有放射性

放射性药物中放射性核素发出的粒子或射线是医学诊断和治疗的应用基础，与普通药物的药理作用基础明显不同，需归属核医学科管理。在制备、运输、贮存和使用过程中应严格执行国家制订的《放射性药品管理办法》等有关法规。

2.在体内效应取决于被标志物特性

放射性药物在体内生理、生化特性取决于被标志物固有特性，可被相应靶器官选择性摄取和浓聚。放射性核素化学量极微，不足以产生药理学效应。放射性核素发出射线起示踪作用，或是利用射线生物效应达到治疗作用。

3.脱标及辐射自分解

放射性药物在贮存过程中，标记放射性核素会脱离被标志物，致使放射化学纯度及比活度改变。另外，某些被标志物对射线作用较敏感，在射线作用下可发生化学结构变化或生物活性丧失，导致放射性药物在体内生物学行为改变，这种现象称作辐射自分解。因此，若放射性药物运输或储存较久，应进行放射性核素纯度和放射化学纯度鉴定，符合要求才能使用。

4.计量单位和化学量

放射性药物以放射性活度为计量单位，而不是采用化学量。

5.具有特定的有效使用期

由于放射性药物中放射性核素会自发进行放射性衰变，药物量（放射性活度）会随时间增加而不断减少，其内在质量也可能改变。因此，大多数放射性药物有效期较短，不能长期贮存，在每次使用时均需根据特定核素物理半衰期做衰减校正，重新计算使用剂量。

（三）放射性药物分类

1.按用途

可分为体外用和体内用放射性药物两大类。体外用放射性药物即体外分析用放射性试剂或示踪剂，如放射免疫分析试剂、呼气试验用放射性试剂等：体内用放射性药物根据其应用于不同组织系统进一步分类。

2.按作用

可分为诊断用和治疗用放射性药物。诊断用放射性药物通过一定途径引入体内获得靶器官或组织的影像或功能参数，从而对疾病进行诊断。治疗用放射性药物利用半衰期长的发射 β粒子、α粒子、俄歇电子或内转换电子的放射性核素及其标记化合物高度选择性浓集在病变组织而产生电离辐射生物效应，从而抑制或破坏病变组织，起到治疗作用。

3.按放射性核素半衰期

可分为长半衰期和短半衰期放射性药物。

4.按辐射类型

可分为单光子发射、正电子发射、β粒子发射放射性药物等。

5.按放射性核素来源

分为加速器生产的放射性药物、反应堆生产的放射性药物等。

6.按药物性状或剂型

可分为注射液、注射用悬浮液、口服液、气体、气溶胶等。

（四）放射性核素来源

目前，医用放射性核素来源主要有：核反应堆、医用回旋加速器和放射性核素发生器。

（五）放射性药物制备

常用方法为：同位素交换法、化学合成法、生物合成法及金属络合法。

（六）放射性药物的质控

质量检验是依据一定标准对一定对象进行检验，并判断其是否符标准规定的过程。质量检验包含如下要素：①质量检验的对象：成品、中间产品、原辅料（包括包装材料）、环境条件及仪器设施性能等；②质量检验依据的标准：国家标准、行业标准、企业标准等。质量标准包含：项目、方法（经过方法学验证）和判断标准；③质量检验过程：与检验人员、取样条件、检验用仪器设备、操作规程和环境条件等有关；④数据处理和结果判断。

从检验项目来分，放射性药品质量检验一般包括3个方面：

（1）物理检验：性状、可见异物、不溶性微粒、颗粒细度测定法、核素鉴别、核纯度测定、放射性活（浓）度、放射性比活度等。

（2）化学（放射化学）检验：pH值测定、放射化学纯度测定、化学形式鉴别、化学含量测定、有毒有害化学杂质检查等。

（3）生物检验：细菌内毒素试验、无菌检查、生物分布试验、生物活性测定试验等。

（七）放射性药物使用原则

1.正确使用总原则

（1）在决定是否给病人使用放射性药物进行诊断或治疗时，首先要做出正当性判断，即权衡预期的好处与辐射引起的危害，得出进行这项检查或治疗是否值得的结论。

（2）医用内照射剂量必须低于国家有关法规的规定。

（3）若有几种同类放射性药物可供诊断检查用，选择所致辐射吸收剂量最小者；对于治疗用放射性药物，选择病灶辐射吸收剂量最大而全身及紧要器官辐射吸收剂量较小者。

（4）诊断检查时尽量采用先进的测量和显像设备，以便获得更多的信息，提高诊断水平，同时尽可能降低使用的放射性。

（5）采用必要的保护（如封闭某些器官）和促排措施，以尽量减少不必要的照射。

（6）对恶性疾病患者可以适当放宽限制。

（7）对小儿、孕妇、哺乳妇女、育龄妇女应用放射性药物要从严考虑。

2.小儿应用原则

由于儿童对辐射较为敏感，所以一般情况下，放射性检查不作为首选方法。

小儿所用放射性活度必须低于成年人。一般根据年龄、体重或体表面积按成年人剂量折算，可按年龄组粗算用药量，即 1岁以内用成人用量的 20%~30%、1-3岁用 30%~50%、 3- 6岁用 40%~70%、 6- 15岁用 60%~90%。

3.妊娠及哺乳期妇女应用原则

原则上妊娠期妇女应禁用放射性药物。育龄妇女需要进行放射性检查时，要将检查时间安排在妊娠可能性不大的月经开始后的10天内进行，即世界卫生组织提出的“十日法则”。哺乳期妇女应慎用放射性药物。必要时可根据放射性药物的有效半衰期，在用药后 5~10个有效半衰期内停止哺乳。

（八）不良反应

放射性药物化学量很少，鲜有重度不良反应报告。

虽然实际发生率很少，但是仍有可能存在。放射性药物的不良反应主要分为四类：

1.变态反应

少数致敏患者对某种药物的特殊反应，致敏原可能是药物本身或药物在体内代谢物或药物制剂中的杂质。根据程度不同可分为：轻度，如荨麻疹、痒疹或其他轻度不适等，无须治疗或仅需对症治疗；中度，如眩晕、乏力、面色苍白及呼吸急促，应立即进行治疗，但无生命危险；重度，如休克、心脏骤停等，需紧急抢救，个别可因抢救无效而死亡。

2.热原反应

带有热原的放射性药物引入人体后产生的异常反应。热原可引起发冷、发热、颤抖、头痛，严重者可致死。

3.药物毒性反应

药物毒性反应由药物本身引起，随着药物剂量的增加而加强，不同药物引起的毒性反应各不相同，主要表现为面红、唇麻、胸闷及呼吸、循环、消化和血液系统的毒性症状。

4.此外尚有极少数不良反应为原因不明

（九）不良反应的预防及处理

（1）应用放射性药物时如发现患者出现不良反应，应立即停药，取平卧位，测量血压、脉搏，了解全身情况，根据病情轻重妥善处理，轻者可自行缓解或仅需对症处理，中度者立即给予相应治疗，休克者立即注入肾上腺素及吸氧。以变态反应样症状为主者，给予血管加压剂、抗组胺药物及激素类。

（2）从事临床核医学的工作人员应有高度的工作责任心，应熟悉和掌握有关放射性核素的基本知识并严格遵守放射性药品的登记、保管、使用制度，严格进行放射性药物的鉴定及质量控制，发现问题，立即采取相应措施。

（3）操作人员要严格遵照无菌操作技术进行放射性药物的制备。

（4）详细询问病史，尤其应注意过敏史，严格掌握适应证，排除潜在的危险因素。

（5）注入放射性药物时，不可回抽血液与药物混合。

（6）室内常规配备急救物品，用药后应观察数分钟。

（7）特殊病例应进行必要的预防用药。

（十）放射性药体内定位机制

引入体内的放射性药物只有定位于特定的组织或器官，才能进行疾病的诊断与治疗。

1.特异性摄取

某些放射性药物进入机体后，依赖于特异性转运载体可被特定组织或器官所摄取，从而实现对该组织或器官的显像、功能测定或治疗。

2.特异性结合

放射性药物可通过与组织细胞中特定的结合位点发生特异性结合反应而定位于这些组织细胞中。这些特定结合位点可以是核酸（如 DNA或 RNA），也可是蛋白质（如受体、抗原决定簇，以及酶或转运蛋白的特异性结合位点），例如：反义显像、受体显像、放射免疫显像。

3.代谢性滞留

某些放射性药物经过不同的机制进入特定的组织细胞后，在相关酶的作用下发生化学结构的改变而滞留于细胞内。

4.引流和生物分布区

引入体内的放射性药物，可通过其特殊的引流或生物分布区来进行相应组织器官的显像。

5.物理或化学吸附

放射性药物可通过化学或物理吸附作用定位于特定组织中。

6.微血管栓塞

静脉注射大于毛细血管直径的放射性颗粒或微球。

7.细胞吞噬作用

经静脉注射进入体内的放射性胶体，可被肝、脾、骨髓等器官内丰富的单核巨噬细胞所吞噬，故可进行上述器官的显像。

8.排泄清除

放射性标记的特定结构化合物引入体内经一定途径排泄清除，从而使排泄系统显影。

9.简单扩散

引入体内的放射性药物可依赖浓度梯度经简单扩散进入或离开某些组织器官，从而可对其进行显像或功能测定。