国外医学肿瘤学分册2000年6月第27卷第3期

上海医科大学附属华山医院（上海200040）徐荣（综述）潘力祝捷（审校）

摘要调强适形放疗（intensity modulated radiation therapy,IMRT）是20世纪最后20多年间先进科学与技术的结晶，代表了放疗发展的方向。Peacock®是一个IMRT的计划设计实施系统，它对颅脑肿瘤有独特的临床应用价值。

关键词：调强适形放疗肿瘤控制率立体定向放射外科

颅脑肿瘤的放疗在最近20多年间取得了长足的进步和发展，调强适形放疗(IMRT)代表了放疗发展的方向。Peacock®系统是一个IMRT的计划设计和实施系统，是目前唯一通过美国联邦药品和食品检验局（FDA）认证，准许在临床应用的调强适形放疗设备。它自1994年在美国应用于临床以来，对治疗颅脑较大或不规则肿瘤具有独特优点，现综述如下。

一、历史发展

调强适形放疗是在传统上的二维和二维半照射的基础上发展起来的三维照射，通过旋转照射或表态多射野照射使得高剂量区分布的三维立体形状与靶区（病灶）的实际形状一致，并对照射范围内诸点输出剂量率按要求的方式进行调整，从而最大限度地将剂量集中到靶区，杀灭肿瘤细胞，同时尽可能并可选择性地降低靶区周围正常组织的照射量，达到提高放疗的治疗增益比及疗效的目的。IMRT的必要条件是：①在照射方向上，照射野的形态必须与病变投影一致；②每个射野内诸点的输出剂量率按要求的方式进行调整^[1，2]。

IMRT是从适形放疗发展而来的。适形放疗是一种外照射技术，该技术使高剂量区的形状在三维方向上与靶区的实际形状一致。此概念的提出可溯到60年代初期，此期它只能调制射束的截面形状（适形），而不能调制射束的强度分布（调强），故不能进行人体曲面和组织不均匀性校正，空间剂量分布控制能力较差，无法构造出多样的空间分布。调强的概念最早由瑞典放射物理学家Brahme教授提出。此后，世界上几个治疗中心先后研制出“同步挡铅法”和“循迹扫描法”。期间，多叶准直器也得到了一定的发展，特别是从70年代末期至今，其发展尤为迅速，并很快用于临床。1987年Brahme等发明了快门技术，在理论上较好地解决了二维任意场上的调制问题。1993年Svensson和Brahme经过大量研究，在考虑叶片最大运动速度和最大加速度限制条件下，解决了在较短时间内实现二维任意场调制问题，从而使场调制在实践上成为可能，为临床应用铺平了道路^[3]。

Peacock®系统是一个IMRT的计划设计和实施系统。于1994年在美国开始应用于临床，迄今为止，在美国和欧洲大约有30余个医疗中心将IMRT作为肿瘤治疗的一种方法。在上海和哈尔滨两地，Peacock®系统已投入临床使用。

二、Peacock®系统的组成和原理

（一）治疗计划系统

Peacock® IMRT治疗计划是一个电脑小型机工作站。它采用了独具特色的逆向设计（inverse planning）原理：即根据病变及周围重要器官和组织的三维解剖，先确定目标剂量，包括肿瘤量和正常组织限量，然后由计算机计算出各照射方向上应需要的放射剂量率，合成的等剂量分布用三维立体方式显示，并用积分剂量-体积直方图（cDVH）进行评叛，同时列出各统计参数与肿瘤和正常组织处方剂量进行对比。由于它与常规放疗计划设计过程相反，故称为逆向计划设计。逆向计划的优化通过模拟退火（simulated annealing）和功能代偿（cost function）两种技术进行。常规适形放疗不具备这两种技术。

Peacock®计划设计由下述几个连续的步骤完成：①安装Talon头架或水化塑料面模，经CT和（或）MRI空间定位扫描，获得影像学资料，并传输给Peacock®治疗计划系统；②图像登记，建立坐标系和坐标原点；③定义解剖结构，确定病灶和要保护的重要结构；④处方剂量，确定病灶和要保护的重要结构的剂量和分割方式；⑤由计算机进行优化计算并给出结果，用户可根据实际情况反复修改，直到满意为止；⑥批准治疗计划，产生治疗方案和治疗实施软盘^[4-6]。

（二）治疗实施系统

治疗计划完成后，即可以实施IMRT治疗。实施系统由多叶准直器、控制器和治疗床控制装置、靶点固定装置组成。

1.控制器：在治疗计划确定后，通过软盘将治疗参数传送到控制器内，对机架、准直器、治疗床的转角和范围、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进行调控。通过控制叶片进入或退出射野，以形成不同几何形态和射野，达到适形的目的；通过控制叶片滞留射野内的时间而形成不均匀照射，以达到调强的目的。

2.多叶调强直准器（multieaf intensity modulating collimator MIMiC®）:Peacock®系统使用MIMiC®准直器，它附加于标准的直线加速器头上，可方便进行拆装。通过一个或多个平行层面堆积的旋转治疗，即可形成完整的治疗。

MIMiC®由两排（层）各20个叶片组成，每个叶片开或关，产生1cm×1cm或1cm×2cm大小的开口。叶片由钨钢制成，大约8cm厚。每层治疗野由20个独立的笔形束组成。在270度的照射弧上每隔5度设置一个射野，共55个射野，因而在一个照射弧上，就有1100个独立的小射束可以开或关。此外，笔形束在某一机位（射野），可以（通常是以10%的幅度）改变其强度，这使得每一小射束在每一机位（射野）可以有10个强度水平，因而可以通过控制叶片的运动范围及速度来实现形态和强度的调节。MIMiC®叶片的运动包括在照射方式上射野大小和形状的自动设计和在照射过程中叶片能按预定要求调节射野内的输出率，而每层的改变需要治疗床控制装置的调整。

3.治疗床控制装置和靶点固定装置 ：由于MIMiC®是一种平行层面的治疗模式，治疗床的精确摆位和稳定性是治疗成败的关键，Peacock®系统使用鹤嘴器（CRANE®）提供精确性和稳定性，误差在0.1mm～0.2mm之间，这一种精确和稳定水平是传统治疗床所无法达到的。靶点的固定对治疗的精确性至关重要，Peacock®系统对颅内病灶采用了有创性TALON头钉固定装置和无创性的水化塑料模固定装置。后者可方便地进行拆装，为分次治疗提供了治疗的精确性和可重复性^[5,7]。

三、Peacock®系统在颅脑肿瘤中的应用

自1994年3月Peacock®系统应用于临床以来，已有千余例脑、头颈、脊髓、肺和前列腺肿瘤患者接受此项治疗。IMRT对颅内肿瘤患者具有特殊应用价值，对可以进行治疗的肿瘤体积几乎没有限制（直径可达20cm）。IMRT除可以用于治疗体积较大的恶性肿瘤外，也可以用一个治疗计划治疗颅内的多个肿瘤，如多发性脑转移瘤。IMRT对颅内良性肿瘤也有特殊的临床价值，比如邻近重要颅神经的脑膜瘤和听神经瘤。还能同时给靶区不同部位予以不同的剂量照射，如临床肿瘤灶为2.5Gy,亚临床灶为2.0Gy。由于IMRT能将高剂量聚焦于病灶，而周围的正常或敏感结构受到较小剂量的照射，可以使那些以往接受了最大常规外放疗的患者安全地接受追加剂量的照射。因而，lMRT适合于那些以往接受了足量常规外放射治疗的复发患者^[8,9]。

对颅内体积较小病灶，Meeks应用cDVH图和肿瘤控制率（TCP）、正常组织并发症发生率（NTCP）进行比较，认为Peacock®系统和立体定向放射外科（SRS）治疗计划系统产生的计划在肿瘤的高剂量区适形性方面几乎没有什么差别。只是后者有较好的病灶外剂量锐减，具有较低的NTCP指标^[9]。Woo应用cDVH图和适形性指标（CI）、均匀性指标（HI）进行比较，认为两系统产生的计划是可比的。但需要指出的是Peacock®系统不是将等中心点放于病灶内，而是置于包含病灶的脑层面的中心，因而Peacock®系统可以用相同的等中心点治疗一个以上的病灶^[9,10]。

对颅内单个形状不规则的大病灶（直径＞4cm）,由Peacock®计划产生的cDVH图较由常规放疗系统产生的cDVH图更明显陡峭.且具有较好的剂量均一性和病灶适形性指标。众所周知，SRS是一种单次大剂量照射模式，由于此限制，SRS安全治疗的病灶最大直径应≤3.5cm。另外，旋转式准直器的常规使用导致剂量分布为圆形和椭圆形。不规则形状的病灶可以通过数个圆形或椭圆形的剂量重叠而获得。但由于许多热点和冷点的存在，使得病灶内剂量分布不均匀；再者，病灶边缘的剂量衰减幅度也较低，使较多的正常组织也受到较高剂量的照射。对颅内较大的不规则形病灶，SRS具有较低的TCP和NTCP。最后从肿瘤和正常组织分裂的角度来看，乏氧细胞对放射线的致死效应相对抗拒，但是，乏氧细胞在分次治疗中的再氧化可以提高肿瘤控制率。这表明对治疗颅内单个形状不规则的大病灶，Peacock®较优于常规放射外科系统产生的应用多个中心点的计划^[9-12]。

美国马塞诸塞州Pufts大学医学院放射肿瘤学和神经外科学系的Wazer博士在仔细分析了Peacock®适形放疗的临床资料后，提出了IMRT治疗颅内恶性肿瘤推荐方案。

1.复发性脑胶质瘤：复发性脑胶质瘤的治疗较为