国内外统计数字表明，约有60%～70%的癌症患者需要不同程度(单纯或与手术、药物配合)地接受放射治疗。放射治疗与手术治疗一样是一种局部治疗手段，其追求的目标是提高放射治疗的治疗增益比，即最大限度地将剂量集中到病变(靶区)内，杀灭肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的照射。X(γ)线立体定向治疗和高能质子治疗的临床成功经验揭示与证明，采用物理手段改善病变(靶区)与周围正常组织和器官的剂量分布上，能够有效地提高治疗增益。适形治疗(conformal therapy)是一种提高治疗增益的较为有效的物理措施。适形治疗为一种治疗技术，使得高剂量区分布的形状在三维方向上与靶区的形状一致。从这个意义上讲，学术界将它称为三维适形放射治疗(3 diminsional conformal radiation therapy,3DCRT)。为达到剂量分布的三维适形，必须满足下述条件(图1)。

图1实现调强适形治疗的必要条件

(a)在照射方向上，射野形状应与靶区形状一致

(b)射野内诸点输出剂量率应按要求分布

(1)在照射方向上，照射野的形状必须与病变(靶区)的投影的形状一致；

(2)要使靶区内及表面的剂量处处相等，必须要求每个射野内诸点的输出剂量率能按要求的方式进行调整。

我们将满足上述两个必要条件的 3DCRT 称之为调强适形放射治疗(intensity modulation radiation therapy,IMRT)。美国同道将调强适形放疗评价为放射肿瘤学史上的一次变革，IMRT将是本世纪末下世纪初放射治疗技术的主流。

1适形治疗的临床价值

适形治疗概念的提出和进行临床研究始于1959年。适形治疗的结果是：高剂量分布区与靶区的三维形状的适合度较常规治疗大有提高；进一步减小了周围正常组织和器官卷入射野的范围。这已在鼻咽癌、前列腺癌、非小细胞肺癌等三维适形治疗与常规治疗的研究比较中得以证实。因靶区剂量分布的改善和靶周围正常组织受照范围的减小，可导致靶区处方剂量的进一步提高和周围正常组织并发症的减低，并且在上述几种癌瘤的临床增量计划研究中得以证实。理论认为，靶区剂量的提高，必然导致肿瘤局部控制率的提高，进而提高生存率。肿瘤对放射线的抗拒和肿瘤的个体差异，造成剂量响应曲线随剂量继续增加变得平坦，会减弱由于靶剂量增加带来的治疗增益的提高；但由于三维适形治疗使靶区外周(边缘)剂量得到提高，靶剂量的提高总体上能提高局部控制率。同样，因肿瘤局部控制率的提高，也会因肿瘤的远处转移减少而提高生存率。因此，适形治疗不能使所有患者的生存率得到提高，而只是对因局部控制失败占主要的或对因局控失败未控癌细胞的再生致成远处转移的肿瘤患者的治疗有意义。亦就是说，具有上述特征的肿瘤患者，通过适形治疗，可望提高肿瘤的局部控制率，进而提高生存率，同时可减小放射合并症和改进患者治疗后的生存质量。

2实现调强适形放疗的途径

射野内诸点输出剂量率按要求的方式进行调整是满足三维适形治疗的两个必要条件之一。调强的概念最早由瑞典的放射物理学家Brahme提出。调强的概念启发于X射线横向断层CT成像的逆原理(图2)。当CT的X射线球管发出强度均匀的X射线束穿过人体后，其强度分布反比于组织厚度与组织密度的乘积，反向投影后形成组织的影像；反之，如果我们使用类似于CT X射线穿过人体后的强度分布的高能X(γ)线束、电子束或质子束等，绕人体旋转(连续旋转或固定野集束)照射，在照射部位会得到类似CT断层影像的适形剂量分布。根据调强的概念，首先要根据病变(靶区)及周围重要器官和组织的三维解剖，利用计划系统计算出射野照射方向上应有的强度分布，它是常规治疗计划设计的逆过程，称为逆向计划设计(inverse planning)；然后按照设计好的强度分布在治疗机上实施调强治疗。从原理上，可用下述四种方式实现：①固定野物理方式调强，采用固定式楔形板、动态式楔形板(二维调强)、三维补偿器、IMRT调制器等方式；②断层(CT)式螺旋调强或治疗床步进式调强；③固定野或旋转野照射过程中多叶准直器(MLC)叶片运动式调强；④束流调制方式，控制击靶前电子束的击靶方向和束流强度，产生所需要的笔型束的X射线强度。

图2CT成像与调强放射治疗原理

第一种调强方式是在不规则野下外加二维或三维物理补偿板实现对射野内剂量率的调整。显然，每个射野必须有一个相应的强度补偿器，给补偿器的制作和治疗摆位增加了麻烦。第二种方式是循迹式扫描技术(tracking technique)的发展、沿患者纵轴方向将病变(靶区)分成等厚度(2cm或4cm)的薄片，利用治疗床的步进和机架的旋转进行切片式动态治疗。美国Normos Corporation首家在直线加速器上附加“MIMiC”多拉片调强准直器实现这种步进式切片旋转调强治疗。第三种方式克服了第二种方式的治疗时间长、相邻切片野因床运动误差可能产生的超量或欠量照射的缺点，利用多叶准直器相对应的叶片在照射过程中运动的方式实现调强。第四种方式是在Scanditronix MM50电子回旋加速器上控制扫描磁铁电流，进而控制电子束击靶方向产生方向不同、强度各异的X射线笔型束；或采用电子束扫描方式产生强度各异的电子线笔型束。由于X射线、电子束的能量调制(energy modulation)，可同时做X射线和电子束的三维适形治疗。因此，从功能上讲，MM50电子回旋加速器代表了新一代的三维适形放射治疗机。

33DCRT对设备的要求

放射治疗全过程包括靶区的重要器官及组织的空间定位、治疗计划设计、治疗方案的模拟及治疗方案的实施四个阶段。

70年代CT的出现给放射治疗的肿瘤定位提供了一种较有效的和较精确的工具，特别对轮廓的勾画和组织密度(通过CT值转换)为放疗医师、放射物理师提供了第一手资料。但因常规CT只能提供两维的信息，靶区、器官和组织的三维结构是在治疗计划系统中通过简单的坐标叠加和勾画形成，这样形成的三维轮廓的精确性随CT扫描层厚和间距的加大而变劣。改进的方法是利用现代的螺旋CT和三维重建技术，配有立体定位框架(与X(γ)-刀治疗时一样)的螺旋CT将是作3DCRT的一种必备的工具，因为它能提供直接的准确的靶区及器官的三维信息。为放射治疗定位目的，MRI是作为CT定位的一种辅佐工具。为此，需要发展CT与MRI图像的融合技术(软件技术)。

治疗计划设计是放射治疗过程中极其重要的一环，在治疗计划系统(一种专用电子计算机)中进行。治疗计划系统的主要功能是接受CT/MRI输出的图像(通过网络、中间介质等)，靶区及重要器官和组织轮廓的勾画及重建，制订一个优化的治疗方案，输出治疗方案的细节以及为实施该治疗方案所需要的治疗辅助工具(如挡块、组织补偿等)制作的细节。目前国内外市场上销售的治疗计划系统名目繁多，但都是两维系统，加上三维图像处理和显示软件后称其为两维半系统。其主要缺点是：①由于CT/MRT信息为两维的，加上两维图像的简单坐标叠加，不能给出准确的三维影像，造成病变(靶区)定位的失真与畸变。②体内不均匀组织密度对剂量分布影响的处理较为简单；剂量计算的精度不高。③由于没有采用逆向算法，优化设计很困难，甚至变得不可能。

适合调强适形放疗用的治疗计划系统必须克服上述三大缺点外，还必须具有下述几大特征：①不仅要采用较为精确的(正向)剂量算法(特别对散射线的处理)，还必须有逆向算法。②必须具有三维数字图像重建(DRR)功能。③不仅有冠状、矢状、横断及任意斜切面图像及剂量分布显示的功能，还必须有射野方向观视(BEV)和医生方向观视(REV)的功能。④安排和设计射野时，必须具有模拟类似常规模拟定位机的射野选择功能，包括准直器种类(对称式、独立式、多叶准直器)和大小、放置射野挡块和楔形板等。⑤治疗方案确认后，能够将射野条件传送到CT机上进行治疗模拟。此过程称之为CT模拟(CT simulation)。CT模拟机是一台专为放射治疗设计的专用的CT机，包括CT机、专用模拟软件和定位系统。其特点是扫描孔(FOV)必须很大，允许不同体位的患者作CT扫描；床面必须与治疗机的床面一样，同时附有安装治疗体位固定器的辅助装置；带有射野模拟的三维激光模拟系统；因此，计划系统必须能实现与CT模拟的通信。专用模拟软件既可以单独成系统，也可以成为3D治疗计划系统的一部分。⑥治疗方案确认后，治疗条件能够送到治疗机的计算机，包括机架、准直器、治疗床的转角与范围；射野大小、方向、多叶准直器的叶片位置；照射过程中叶片的运动范围及速度等。⑦治疗方案确认后，治疗的辅助装置如射野挡块、组织补偿等的参数能传送到相应的装置制作器上。⑧能够接收和比较治疗机射野影像系统传送来的射野确认图像。

治疗机是实现精确治疗的关键设备。医用电子加速器主要有电子回旋加速器和电子直线加速器两种，它们既可产生治疗深部肿瘤的MV级X射线，亦可产生治疗表浅肿瘤的MeV级电子束。医用电子回旋加速器以MM50为代表，成为X射线、电子束三维适形放射治疗的新一代治疗机。医用电子直线加速器在功能和技术上均有显著的进展，表现为：采用复合靶、复合均整块和电子扫描系统改善了X射线和电子束的剂量分布特性；采用能量开关或功率分配技术获得能谱相同的高低两档X射线和实现X射线能量的连续调节；采用独立运动准直器，实现非共面相邻野的剂量衔接和产生动态虚拟楔形板。适合调强适形<