X线立体定向放射治疗设备（X—刀系统）及其进展

X线立体定向放射治疗设备（X—刀系统）及其进展 X线立体定向放射治疗设备(X—刀系统) 及其进展 X线立体定向放射治疗设备(x一刀系统)及其进展 ,z 同济医科大学物理教研室钟守昌曾仁端同济医院X一刀治疗中心黄河 一 ,立体定向放射外科的概念 立体定向放射外科(StereotacticRadio surgery,SRS)是根据半圆弧等中心聚焦技术原 理,对颅内病社(亦称靶区)进行立体定位,在脑 定向仪的引导下使用大剂量窄束放射线(质子 线,Co线,x一线等)一次多方向限制性地聚 焦在颅内靶区上,使病社受到不可逆性摧毁,同 时又能保证靶医边缘及其周围正常组织所接受 的放射剂量呈锐减分布,控制在安全剂量以内. 二,x一刀系统的历史回顾 立体定向放射外科是由瑞典神经外科专家 Leksell于l951年首先提出.早在1949年,他就 设计了一种颅脑立体定向仪,用x线球形管在其 上沿弧形臂移动并分次照射,使其光束以靶区为 中心形成交叉,故称为线柬交叉孜疗.但这种放 疗由于受到立体定向,定位以及当时科学技术水 平的限制,治疗效果并不理想.Leksell于1968 年改用179个Co.作为放射源并排成半球形状, 通过准直器调整照射方向,使其于半球中心形成 聚焦区.在多学科专业学者的共同台作下,世界上 第一台以Co”作为放射源的立体定向放射神经治 疗装置(T一刀)于1968年在瑞典Karolinska研 制成功.不久,第二代和第三代以CT或MRI等 现代影像诊断仪器进行立体定位的7一刀分别于 1974年和1987年相继问世由于7,刀对于病 灶直径小于4mm或大于25—30ram以及颅脑以 外肿瘤的应用不使或无法使用,加上7一刀系统 设计庞大,购置费用昂贵且需要定期更换放射源, 故在发展中国家大中型医院不易推广.八十年代 初期,由于电子计算机和图像处理技术,精密的机 械加工,自动控制技术的迅速发展,再加上各种断 层影像在放射治疗中的广泛应用,使得医生和物 理师能够准确获得病人的体轮廓和靶区的范围, 从而研制出能使肿瘤受到最大剂量照射而正常组 织不受到过量照射的放疗设备,意大利Colombo 等采用等中心直线加速器所产生的高能x线柬 作为放射源,以等中心聚焦技术原理在先进电脑 软件控制下,把放射剂量中心聚焦技术原理在先 进电脑软件控制下,把放射剂量集中在任何需要 治疗的靶区内,从而达到准确”切除”病灶的目的. 这种以x线作为放射源的立体定向放射治疗系 统被称为”x一刀”近几年,x一刀治疗系统不断 更新换代,功能逐步完善,主要厂商有美国Vari— an公司,RADIONICS公司,德国Fischer公司, Leppdin公司,瑞典Elekta公司和我国深圳奥沃 (OUR)公司. 1991年,我国第一台x一刀配套系统在北京 天坛医院研制成功.1992年,该院应用美国Vari— anClinac1800直线加速器,在国内率先运用 SRS技术治疗脑肿瘤,脑血管瘤及脑血管畸形, 使不开颅且无创伤的脑”手术”在我国成为现实. 1996年深圳奥沃公司推出新一代XK,lAX型 x一刀系统,形成了中外厂商竞争的局面.现在, 国内各大型医院立体定向放射治疗日益普及,大 约有14个7一刀治疗中心和20多个x一刀治疗 系统.且x,刀系统有普及的趋势. 三,x一刀系统的工作原理 直线加速器所产生的x线向颅内靶区聚 焦的方式分为单平面旋转照射(SinglePlan Rotation),多个非共面聚焦弧照射(Multiple Noncop|erConvergingArcs)和全动态旋转照 射(DynamicRotation)三种.通过对这三种方 式的射线在靶区的剂量分布,剂量强度和剂量 衰减的测量和分析,P~dgorsak认为,多个非共 面聚焦照射和全动态旋转照射的剂量分布优于 单平面旋转照射与7一刀系统的剂量分布相 似.x一刀系统的工作原理就是利用医用直线 ?1997年第4期? 蜃疗设备桔 加速器治疗机头绕等中心旋转和治疗床绕等中 心的不同床位角,将x一线束经二次准直后准 确照射到颅内病灶上,加速器在旋转过程中可 以通过控制机架转速及整个弧的剂量,使直线 加速器机头每旋转一个弧度即发射0.5— 5.0CGY的x线,从而保证每个单位弧度上的 放射剂量小而等中心处所接受的剂量随着弧度 的变化呈累积增加,直线加速器机头和治疗床 在计算机的高的精确度. 四,x一刀系统的组成 x一刀系统包括以下几个主要部分: 1.立体定位器:由包括一个圆形基环或多 边形,一个能固定在含有三组”N”形定位杆的 圆柱环和四根能固定在此圆柱环上,含有四个 不同高度的螺丝孔.用以固定颅骨的角柱组成, 立体定位器可通过适配器(Adapter)牢固固定 在二次等中心架上.患者带上立体定位器进行 CT或MRI扫描,可以确定病灶的坐标.最早 的脑立体多功能定位器是瑞典生产的Lek~ell 型,目前国内深圳柯瑞特公司也能生产.随着x 一 刀治疗系统的发展,它正在从颅脑多功能立 体定位器向全身立体定向体架发展. 2.二次等中心架:由含有x,Y,z三维可调 坐标刻度尺,纵向同直线加速器机架同步旋转的 机械臂,以及水平方向同治疗床同步旋转的机械 装置构成,其作用是保证治疗过程中颅内病灶始 终在直线加速器机头旋转轴线与治疗床旋转轴线 的交叉点上(即二次等中心).二次等中心架通常 采用牢固的立地式安装,可消除由于直线加速器 治疗机头的弹性变形和治疗床安装的误差造成的 偏差,确保了二次等中心误差限制在士0.5mm. 另有美国Cass公司设计制造的床适配器和辅助 定位盒,可通过微调消除床变形带来的误差. 3.直线加速器和准直器;医用电子直线加 速器是放射治疗必不可少的一种装置,既可产生 治疗深部肿瘤的MV级x线,也可产生治疗浅 表肿瘤的MeV级电子柬.随着放射治疗技术的 日益成熟,直线加速器以其性能稳定,价格适中 和用途广泛而普及于大中型医院.故凡具有直线 加速器的医院对其稍加改动,装配上x一刀治疗 计划系统(TPS)便可形成x一刀系统.直线加速 器配有l6个外形大小不同,其中心孔径在5— 50mm的准直器(亦称限光筒),其作用是二次准 直x线,根据病灶大小而选择不同孔径的准直 器,通常准直器孔径应与病灶成摧毁灶大小相一 致x一刀系统的准直器孔径较7一刀系统的准 直器孔径(4—18mm)有更大的选择范围 4.影像诊断设备(CT,MRI或DSA):进 行x线立体定向放射治疗必须依赖影像诊断 设备的精确定位,其定位的精确度对治疗效果 有很大的影响.此类设备在大中型医院均有,常 选用患者的CT片(头部:5mm病灶:2ram}体 部10mm病灶5mm无间隔扫描)作为影像资 料输入计算机. 5.TPS治疗计划系统:该系统使用三维治 疗软件和功能强大的三维图形工作站,根据影 像资料能准确地计算出病灶或摧毁灶的大小和 位置,绘制颅内结构仿真立体图像,确定要保护 的重要组织器官,最后实旋治疗.治疗计划还可 以根据颅内靶区的大小,形状和位置,选择合适 的准直仪孔径,治疗弧,床位角和等剂量线等结 果作为治疗清单,用于实际治疗操作 五,x一刀系统的评价 x一刀系统具有以下优点: 1.无须开颅,安全可靠;无常规脑外手术 引起的大出血和重要功能结构损伤;无手术后 血肿,水肿和颅内感染等严重并发症和后遗症. 2.不全麻,无麻醉意外}病人痛苦小或无 痛苦,更适合年老体弱患者;对一些无法开颅手 术或危险性较大的深部病灶,如脑干,脑垂体等 部位尤为适合. 3.一般只需对 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的医用电子直线加速 器稍加改动再配上准直仪,适配器,立体定位头 架和治疗计划软件就可开展x一刀治疗,x一 刀系统精确度可靠(误差范围在lmm以内). 4.设备操作简单,技术容易掌握,且性能 30?1997年第4期? 廛疗设备糟重 稳定.价格不高,环境污染小.故便于推广普及 5.将立体定位技术扩展到全身,x一刀系 统可以对肝癌,肾癌,胰腺癌,肺癌等全身肿瘤 进行治疗. 六,x一刀系统的展望 1.随着x一刀治疗的适应症从较小规则病 灶发展到较大不规则病灶,从颅内良性肿瘤,功 能性疾病发展到颅外恶性肿瘤,因而在SRS概 念的基础上,把x一刀系统称为立体定向放射冶 疗(StereotacticRadiotherapy,SRT)装置, SRT较SRS外延更广,更准确.立体放射治疗 现在已发展成为多学科协作的边缘学科,新近美 国神经外科联合会和放射肿瘤协会的联合声明 强调:立体放射治疗小组必须包括神经外科医 师,放射肿瘤师,医学物理师和影像学医师. 2.目前x刀系统的功能在不断扩展和 完善,为了实现靶区的剂量分布适形于病灶外 形,通常在直线加速器机头上安装微型多叶光 阑作全动态旋转扫描.】995年第二届国际立体 定向放射外科会议上,多数学者认为微型多叶 光阑对不规则病灶有独到之处对于较大病灶 的肿瘤,可以选择多个等中心进行非共面聚焦 弧照射,借助于更先进的计算机软件观察其三 维剂量空间叠加分布,确定合理的靶区设计方 案.由于恶性肿瘤组织内部细胞乏氧,单次大剂 量(>:2500eGy)也不能把含有12乏氧细 胞的肿瘤细胞全部杀死是否可以用x一刀作 常规分割或相对分割照射.如每周进行2—3次 共6次左右分割,使其乏氧细胞不断氧化逐渐 摧毁,国内外均有人正在研究.1996年,深圳奥 沃公司生产的OURKX一1A型X一刀系统具 有进行单点或多点等中心设计功能,且有自动 优化等中心和设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 系统. 3.立体定向放射治疗(SRT)正在向全身 立体定向放射治疗(WholeBodyStereotactic Radiotherapy)发展,它将神经外科的脑立体定 向技术与适形放射治疗技术相结合,采用立体 定位体架”(StereotaoticBodyFrame,SBF)给 病人定位(可重复定位),再通过精确地定向放 射治疗,大大地扩大了x一刀治疗系统的适应 范围.瑞典医科特公司于1996年推出了适用于 垒身适形放射治疗(Conf0rmalRadiotherapy) 的”立体定向体架”根据临床验证,靶区重复定 位精度为5ram 4.一种采用计算机控制.由机器人操作的 无框架立体定向放射外科治疗及精密放射治疗 装置(FramelessStereotacticRadiosurgeryand PrecisionRadiotherapySystemj已经取得进 展,这种装置也称为”自控X一刀”.目前只限于 颅内疾病的治疗,采用直线加速器的x线作为 放射源,配有无头架双x线立体成像系统 (FramelessStereotacticImagingSystemJ,可 随时提供病灶中心位置的数据.并可对患者微 小移动进行校正,还可以进行不同距离的任意 轨道治疗.使放射线进入一般难以接近的部位 并使靶区获得晟高剂量. 值得提出的是l996年9月由我国自行研 制成功的旋转式一刀所使用的软件亦适用于 X一刀而软件在立体定向放射神经外科医疗 设备中具有十分重要的地位,它可使射线精确 聚焦于靶区,并能调整靶区大小,使之覆盖由 CT或MRI提供的整个病灶,同时调节放射剂 量.在现已治疗效的100多例中.一次性颅内肿 瘤有效率达i00. 结束语,人们预测,到二十一世纪,随着临 床医学,放射物理,机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 和计算机技术的发 展,性能优良和功能完善的x线立体定向放射 治疗设备(x一刀)将更加广泛地应用于肿瘤外 科和脑外科,到那时广大的肿瘤患者(尤其脑肿 瘤患者)将受益于这一新的放疗技术. 从以上介绍的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 可以看出,x一刀及其 进展贯穿着一条主线.就是放疗设备的引进,消 化和组织力量自行研制以及制定治疗计划等都 涉及到放射物理与放疗如何更加紧密结台的问 题.这就是说医院医学物理师的作用将显得越 来越重要,而这一工作正是我国放疗界亟待重 视和解决的问题.? ?1997年第4期?