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全身伽玛刀的现状与进展

  作者:wuyue  (wuyue_2184@163.COM)   来源:  更新日期:2009-05-31   浏览次数:

全身伽玛刀的现状及进展

夏廷毅

中国人民解放军空军总医院肿瘤放疗科 北京

    全身伽玛刀是立体定向伽玛刀射线全身治疗系统的简称。是一台国际首创、世界领先的、通过采用立体定向多源旋转聚焦原理治疗体部肿瘤的国产化大型放疗设备。它涉及放射肿瘤学、精密机械、机电一体化、自动控制、医学影像、计算机软件、核物理技术等多学科领域,是多学科先进技术集成创新的有机结合体。
    全身伽玛刀首次将多源动态旋转的伽玛射线聚焦后所形成的高剂量区应用于体部肿瘤的治疗,其剂量分布具有类似质子线的Bragg峰和放射性粒子植入的双重特点;临床应用中根据全身伽玛刀的多源聚焦原理和类似Bragg峰和粒子植入的双重剂量分布特征,结合常规放疗和立体定向放疗的临床经验,采用高分次剂量、短疗程的治疗模式,取得了高疗效、低损伤的效果,目前已引起国内外同道的高度关注。而且,现已出现多种不同类型的全身伽玛刀。

一、全身伽玛刀的类型
1. OUR-QGD型全身伽玛刀
    由深圳奥沃公司研发的OUR-QGD型全身伽玛刀1999年获得国家MDA论证准入临床应用。本设备主要采用锥形聚焦平面旋转照射原理,将30个钴-60个放射源按一定经纬度安装在一个球冠体的预准直器源腔中,通过终准直器引导射线向焦点聚焦,同时源体与准直体沿Y轴行360度水平旋转,使30束γ射线沿焦点轴锥面旋转聚焦,使聚焦后的高强度辐射区的剂量分布具有类似质子线的Bragg峰的特点,而且多聚焦点叠加后的剂量分布有类似放射性粒子植入的特点。初装源时总活度约8800Ci,经准直的30束γ射线旋转聚焦于辐射中心(焦点)的剂量率大于3.0Gy/min,三组不同孔径准直器在Y轴上的FWHM分别为Φ10mm、Φ30mm、Φ50mm,在其它轴面上更大。计划时根据病灶大小,选择合适的准直器,通过单靶点或多靶点的剂量拟合,实施优化治疗。与在加速器上实施的立体定向放疗(X刀和三维适形)相比,由于多源的多线速旋转聚焦,使正常组织吸收的辐照剂量更分散、更少,肿瘤吸收的剂量更集中,肿瘤周边的剂量梯度更大,治疗增益比更高,因此,临床疗效好,副作用小。从2000年开始至今OUR-QGD型全身伽玛刀在全国已有近50台应用于临床,治疗各类癌症患者近5万例,总有效率达90%以上,取得了显著的社会效益,已成为重要的放射治疗手段之一。

2. SGS-1型超级伽玛刀
    由惠恒集团研发的超级伽玛刀2003年初通过国家MDA论证准入临床应用。该机主要采用扇形聚焦共面旋转照射原理,将18个钴-60放射源分为10个和8个两组,分别扇形排列在两个相邻(相距25度)的预准直器源腔中,通过终准直器引导射线向焦点聚焦,同时源体与准直体沿Z轴行180度旋转,使18度γ射线沿Z轴扇形旋转聚焦。初装源时总活度约5400Ci,经准直的18束γ射线旋转聚焦于辐射中心(焦点)的剂量率大于2.0Gy/min,四种不同准直器孔径在Z轴上的FWHM分别为Φ19mm、Φ30mm、Φ45mm和Φ60mm。计划时根据病灶大小,选择合适的准直器,通过单靶点或多靶点的剂量拟合,实施优化治疗。目前有10多台用于临床,近期临床结果已有相关报道。

3. KLF-A型OPEN式全身伽玛刀
    由惠恒集团研发的KLF-A型OPEN式全身伽玛刀于2004年初通过了国家MDA论证准入临床应用。它主要采用锥形聚焦平面旋转照射原理,将18个钴-60放射源按一定经纬度安装在一个球冠体的预准直器源腔中,通过终准直器引导射线向焦点聚焦,同时源体与准直体沿Y轴行360度水平旋转,使18束γ射线旋转聚焦于辐射中心(焦点)的剂量率大于3.0Gy/min。两种不同孔径准直器在Y轴面上的FWHM分别为Φ18mm和Φ42mm,计划时根据病灶大小,选择合适的准直器,通过单靶点或多靶点的剂量拟合,实施优化治疗。治疗适应症和剂量分布特征类似OUR-QGD型全身伽玛刀,目前已有5台用于临床。

4. 圣爱数控全身伽玛刀
    由圣爱科技有限公司研发的圣爱数控全身伽玛刀于2004年投入临床应用。采用头、体一体化,头部伽玛刀与其它头部伽玛刀原理相似。体部主要采用圆筒内多源聚焦共面旋转照射原理,将54个钴-60放射源呈4π均匀分布在筒形球面的预准直器源腔中,通过终准直器引导射线向焦点聚焦,同时源体与准直体沿治疗床轴行360度共面旋转,使54束γ射线沿Z轴锥面旋转聚焦。初装源时总活度约18000Ci,经准直的54束γ射线旋转聚焦于辐射中心(焦点)的剂量率大于3.0Gy/min,辐射场的范围由准直器孔径大小决定。有7组不同孔径的准直器可供选择。计划时根据病灶大小,选择合适的准直器,通过单靶点或多靶点的剂量拟合,实施优化治疗。目前有2台投入临床使用。

5. 月亮神
    由海基泰医用机器有限公司研发的全身伽玛刀于2004年投入临床应用,主要采用多源聚焦非共面旋转照射原理,将42个钴-60放射源单排排列在预准直器源腔中,通过终准直器引导射线向焦点扇形聚焦,同时源体与准直体沿机架的C型臂上下滑动180度,治疗床可行左右90度旋转。初装源时总活度约2.22×1014Bq,焦点剂量率3.0Gy/min,有6种不同孔径准直器可供选择。计划时根据病灶大小,选择合适的准直器,通过单靶点或多靶点的剂量拟合,实施优化治疗。目前有4台投入临床使用。

6. 其它
    最近上海伽玛星科技发展有限公司研发的陀螺刀和华源伽玛刀医疗设备公司研发的智能数控放疗系统等正在临床试验中,期待未来能研发出更新、更好的立体定向全身伽玛射线治疗系统。

    总之,近年诸多厂家都在相继研发不同类型的全身伽玛刀。这说明全身伽玛刀在我国已形成一定规模、并有较大的临床应用市场。但必须清楚的认识到目前我国全身伽玛刀的基本原理和共同特征是采用多源、通过旋转聚焦方式使病灶受到持续性的高剂量照射,而周围正常组织受到瞬时的低剂量照射。但在面对不同机型时,由于源的多少不一,源强不一,剂量率不同,旋转方式有别,因此剂量的聚焦性和剂量分布是有区别的,必须进行深入研究和分别对待。

二、剂量分布特征
    γ-线和X-线一样都属光子线,剂量分布特点是高剂量区在皮下0.5-1.5cm处,随着深度增加,剂量逐渐衰减,在8-10cm深处的吸收剂量为60%-70%左右。全身伽玛刀通过多源的多束线聚焦(锥形旋转聚焦或扇形旋转聚焦)后,形成一个围绕焦点的高峰剂量区,其剂量强度从焦点中心向边缘逐步衰减,剂量分布的高剂量集中在靶区,靶外剂量递减十分陡峭,具有刀的特征,有利于靶外正常组织的保护。但剂量均匀度和适形度相对较差,特别是在靶体积较大而采用多靶点填充治疗时,应充分注意这一点。

三、适应症和禁忌症
    全身伽玛刀剂量分布的高度聚焦性和不均匀性决定其主要适用于实质器官肿瘤的治疗,如肺癌、肺转移癌、胸腺癌、纵隔肿瘤及淋巴结转移、肝癌、肝转移癌、胰腺癌、胆管癌、肾上腺肿瘤、肾癌、腹膜后肿瘤和淋巴结转移、直肠癌术后复发、盆腔内转移及颅内肿瘤等。对于胃癌、贲门癌、结直肠癌(直肠癌术后复发除外)、食管癌、腹腔内肿瘤与肠管有粘连等,这些肿瘤若采用高分次剂量的立体定向放射治疗,容易造成正常腔道器官的放射损伤,如溃疡、出血、狭窄、穿孔等,因此,应视为禁忌症;脊髓及其周围的肿瘤治疗应慎重,治疗时应根据LQ公式充分考虑正常脊髓的耐受剂量。
据初步统计采用OUR-QGD型全身伽玛刀治疗的数万例肿瘤患者中,肺癌和肺转移癌占51%、肝癌和肝转移癌占19%、胰腺癌占10%、其它占20%左右。而且,有少数医院治疗食管癌等腔道器官肿瘤占有一定比例,据各医院报道多数病例的近期疗效明显,局部控制率高,副作用轻。远期疗效和晚期反应的相关报道较小,因此,有待进一步评价。

四、治疗原则和方案
    全身伽玛刀治疗的选择应根据肿瘤大小、所在部位、肿瘤病理类型和患者全身状况等因素而定。治疗包括根治性治疗、常规放疗后追加治疗、姑息性治疗和放疗后复发的再程治疗。肝、肺的早期局限性肿瘤采用伽玛刀治疗和手术治疗均可获得根治效果,但因手术创伤大,并发症发生率高,而伽玛刀损伤较小,并发症少,因此,伽玛刀可考虑为高龄患者肝、肺早期局限肿瘤的首选治疗。当肿瘤较大或有区域淋巴结转移时应考虑与其它手段综合治疗。伽玛刀的照射剂量和分次方法据肿瘤大小和部位而异,目前尚无统一标准,总的分次量较常规放疗大,有的采用隔日照射。伽玛刀主要治疗可见肿瘤(GTV)及GTV周围的侵润病灶(CTV),引流区域淋巴结的预防照射以辅助常规放疗和化疗为主。

五、治疗结果
    据不完全统计截止2004年底,全身伽玛刀共治疗各种肿瘤患者近5万例,患者年龄最小12岁,最大年龄88岁。近期总有效率为80.0%-97.6%,完全缓解率为13.3%-62.8%,部分缓解率28.5%-66.6%。其中肺癌的总有效率为92.7%;肝癌的总有效率平均为88.7%;胰腺癌的总有效率为82.5%。
    空军总医院采用全身伽玛刀治疗I/II期非小细胞癌获得了突破性进展,肿瘤的完全缓解率(CR)为57.8%,总有效率100%;1、3年的肿瘤局控率分别为95.3%和90.7%;1、3年总生存率分别为87.6%和77.8%;其中I期非小细胞癌的1、3年总生存率分别为100%和90.9%;放射损伤较轻。这些结果远优于其它的放疗手段。而且1、3年生存率和外科手术相当,但没有外科手术切除时所需承担的风险。因此,采用这一技术对不能手术的I/II期非小细胞肺癌进行多中心协作研究有广阔前景。全身伽玛刀治疗不能手术的局部中、晚期肝癌或肝转移癌取得较高的局控率,和介入治疗联合应用效果更好。对不能手术的肿瘤采用5Gy/次,50Gy/10次的方案,获得了91.5%的总有效率,3年生存率达40%左右,高于三维适形放疗的24%和常规放疗的10%左右的结果,也优于单纯介入治疗的20%。而且,伽玛刀治疗对肝功能引响较小,副作用较轻,多数病人可耐受。全身伽玛刀治疗局部进展期胰腺癌没有肝转移病例,采用50%剂量线3-4Gy/次,总剂量48-51Gy的方案,局部止痛有效率为85.2%,减黄率71.4%,肿瘤的完全缓解率(CR)21.3%,总有效率为69.3%。II期病例的 2年生存率为62.5%,而且治疗中副作用轻。

六、问题和展望
全身伽玛刀在机器方面的问题是机型多、软硬件开发和资源整合不足、使每一种机型都未能尽善尽美,特别是在剂量评估和剂量验证方面有待进一步完善。在临床应用方面主要存在规范化使用及临床应用研究不足,使这一技术的全面、健康发展受到影响。尽管如此,全身伽玛刀所独具的剂量聚焦优势已被大量的临床结果证明。在我国目前大多数城市的放疗设备配置数目与发达国家健康医疗保障要求还差之甚远的条件下,大力推广应用疗效显著、性价比高的全身伽玛刀符合我国国情,具有造福癌症患者,节约大量外汇的广阔前景,对推动我国放疗设备产业和放射肿瘤专业发展具有重要意义。


 

责任编辑:rtmax

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