伽玛刀技术论文

2017-06-16

伽玛刀已有39年 历史 ,全球安装了近400台伽玛刀,治疗病人数超过58万。下面小编整理了伽玛刀技术论文,欢迎阅读!

伽玛刀技术论文篇一

有关伽玛刀的技术问题探讨

【摘要】 全文针对百分深度剂量、放射安全性、食管癌 治疗 、大体积治疗等技术 问题 ,从放射物理和临床 应用 方面探讨咖玛刀的争议。

【关键词】 立体定向放射治疗

伽玛刀已有39年 历史 ,全球安装了近400台伽玛刀,治疗病人数超过58万。至1993年伽玛刀引入 中国 以来,非议不断。在90年代,非议集中在头部伽玛刀。现在,又集中到了体部伽玛刀。作为我国第一次获得美国FDA许可并出口美国、获得国家 科技 进步二等奖、拥有完全自主知识产权的大型高科技医疗设备, 目前 较为突出的伽玛刀临床应用问题包括:(1)个别治疗中心因盈利目的随意扩大适应证,造成滥用伽玛刀。(2)未经严格培训就仓促上岗或不严格按规程操作,造成医疗纠纷和事故。(3)还有一些伽玛刀从业人士,对放射治疗知识一知半解,却海夸伽玛刀的“神奇”能力。但有些非议,确有值得商榷之处。例如,有作者提出:“国外并无体部伽马刀的概念,仅中国有”[1]。以国外没有来否定体部伽玛刀,与目前国家大力倡导的“提高自主创新能力,建设创新型国家”的精神相悖。本文主要从以下几个技术问题,讨论对伽玛刀的争议。

1 百分深度剂量和剂量的聚集性

认为伽玛刀不如直线加速器好的主要理由之一是:钴60发出的伽玛射线,由于其能量较低,故其深度剂量不如直线加速器(图1)。确实,钴60发出的伽玛射线,当其照射野为7cm×7cm时,在20cm深处,相对剂量为24.5%。而20MV-X线,照射野同为7cm×7cm,在20cm深处,相对剂量为53%。即同样照射野面积,同样深度,就组织吸收剂量而言,钴60发出的伽玛射线还不及20MV-X线的一半。

这个理由,在比较传统的钴60治疗机与直线加速器时没错。但是,百分深度剂量描述的是单束射线的剂量学特征,而伽玛刀是采用多源多线束聚集方式进行照射,因此,可补偿单束射线能量不足的缺点而实现靶区的高剂量照射。仍然以上述条件为例,两束钴60射线照射,当其照射野仍为7cm×7cm时,在20cm深处,相对剂量为49%。三束钴60射线照射,剂量可达73.5%,超过单束20MV-X线。钴60治疗机三照射野的最大深度11.5cm,四照射野的最大深度15.5cm,即照射野越多,照射深度越大[2]。

以第四代伽玛刀月亮神为例,该机有42颗放射源,对应42个准直器。在治疗胸部肿瘤时,治疗头不转动,可形成42个照射野。而当治疗头转动时,它的最小准直器(6mm×6mm)围绕人体旋转一周,能形成150个照射野(标准人体体模,胸围900mm)。最大准直器(14mm×60mm)围绕人体旋转一周,也能形成15个照射野。对应42个准直器,即能形成630~6 300个照射野。而直线加速器治疗,平均仅2~6个照射野。因此,以单束射线的深度剂量比较,直线加速器有优势,但比较靶区的剂量聚集性,伽玛刀不仅不是弱势,反而有很大优势。

2 伽玛刀的放射安全性

当电源关闭后,加速器的射线随之消失。但伽玛刀的放射源是放射性同位素钴60,不论电源关闭与否,它都会持续不断发射出伽玛射线。早期的钴60治疗机,由于制造技术落后,自屏蔽较差,其治疗室的杂散辐射(stray radiation)强度较大。然而,辐射存在于整个宇宙空间,人类有史以来就一直受着天然辐射源的照射,食物、房屋、天空大地、乃至人们体内都存在着辐射,这些照射通称为天然本底辐射。全球平均而言,天然本底辐射每年对个人的辐射剂量约为2.4mSv。但也有为数不少的居民生活在高于该平均值5~10倍的地区,经世界卫生组织长期观察,该地区居民的健康并无异常。以我国广东省阳江市为例,该地区居民在接受长期、持续年平均剂量为6.4mSv辐射作用下,未发现居民恶性肿瘤死亡的增加,而且存在刺激免疫功能增强的效应[3]。

国际放射防护委员会规定(ICRP-60),公众受附加照射的个人剂量限值为1mSv/年,而受职业照射的个人(如伽玛刀技术员)全身照射剂量限值为20mSv/年,皮肤、手、足为500mSv/年[4]。由于制造业的飞速 发展 ,伽玛刀的自屏蔽已十分完善,伽玛刀治疗室内的杂散辐射已非常低。以月亮神伽玛刀为例,经监测,每治疗一人次,摆位技术员所受到的辐射剂量为4.2μSv(1 000μSv=1mSv)。相比之下,乘飞机从北京到广州所受到的辐射剂量为6.8μSv,北京到旧金山为43μSv。拍摄一张X线胸片的辐射剂量约为200μSv。在年治疗400例病人(该数字为我国伽玛刀中心的平均治疗病人数),有4个摆位技术员的伽玛刀中心,每个技术员每年受到的辐射剂量为8.4mSv。该剂量仅略高于阳江市居民的天然本底剂量6.4mSv,远远低于国际辐射防护委员会20mSv/年的规定。

当人受到4.5Gy(对于X、γ射线,辐射权重因子为1,故1Gy=1Sv=1 000mSv)一次性照射后,如果不进行骨髓移植,约一半的人会死亡。但每年受到8.4mSv辐照,到底会有什么危险? 研究 发现,即便每年职业照射50mSv(旧ICRP标准),工作35年,仅减少32天生命。而炼油厂工人工作35年,减少74天生命[5]。用危险度评价 方法 来评价职业照射并与人类的其它活动相比较,照射0.1mSv的死亡概率为百万分之一,与喝半瓶啤酒相当。由于放疗技术员做完24次治疗摆位工作后,他的累积剂量才达到0.1mSv。而分次照射24次累积0.1mSv的危险性远远低于单次照射0.1mSv的危险性,故放疗技术员做完24次治疗摆位工作后,其死亡的危险概率远远低于喝半瓶啤酒。

伽玛刀辐射安全的另外一个问题是:更换钴源的麻烦与潜在危险。然而,现在的伽玛刀,有专门设计的安装在伽玛刀上带自屏蔽的储源罐。换源时,不用临时搭建任何别的屏蔽装置,只需将旧储源罐卸下,新储源罐换上,前后1小时,整个换源工作结束。而源运输及废源处理,更有国家指定的专业公司完成。

3 伽玛刀治疗食管癌

伽玛刀治疗食管癌是伽玛刀临床应用中存在的最大问题之一。立体定向放疗技术操作规范中规定食管癌是伽玛刀的禁忌证,但也有医科大学附属 医院 伽玛刀中心将其列入适应证。首先从结构和原理上 分析 ,伽玛刀是采用多源多线束旋转聚集实施局部高剂量放疗,剂量分布不均匀,适形度相对较差,要进行不规则大野照射时布野较难,而且要采用相对低的剂量线。

食管是一薄壁空腔串联器官(serial organs),如果采用大剂量照射,轻者发生放射性食管狭窄和溃疡,重者可能发生食管穿孔。因此,长期以来食管癌放疗都是采用靶区均匀的1.8Gy~2Gy的常规分割照射。尽管如此,湖南省肿瘤 医院 1991~2000年共收治食管癌行放疗及术后放疗患者425例,其中食管癌放疗后因穿孔死亡19例,发生率4.4%,另外还有不能肯定穿孔死亡病例25例[6]。

伽玛刀 治疗 食管癌(也包括其它腹腔空腔脏器肿瘤),由于剂量不均,若仍然采用大剂量低分割照射,其并发症的发生率必然较高。若采用常规分割,根据伽玛刀照射野边缘剂量梯度大的特点,其并发症的发生率拟应比加速器多叶光栅适形照射低,用这种临床方案,伽玛刀可以治疗食管癌。但这样的做法仍然危险,因为伽玛刀很难做到让90%~95%剂量线覆盖一个15cm×15cm的靶区,如果做不到就会降低剂量线为70%,甚至50%等,这样边缘2Gy,中心剂量可达3Gy,正常食管黏膜很难耐受。中华医学会编著的《临床技术操作规范·放射肿瘤学分册》将食管癌列为伽玛刀的禁忌证,但特别注明:“不建议使用单次大剂量、低分割放射治疗。可以使用立体定向技术,做常规分割,超分割的三维适形放射治疗”[7]。

4 伽玛刀的大体积治疗 问题

伽玛刀不适合对恶性肿瘤周围亚临床病灶预防照射,这是立体定向放疗技术的剂量特征决定的,但是仍有单位在做。从照射技术上讲,多布几个大口径准直器,伽玛刀照射野 自然 变大(图2),但是,当照射野变大,如果仍然采用大剂量低分割的剂量学特点,将不可避免出现严重的副作用。从图2、3的比较可以看出,直径1.5cm肝癌,单次分割剂量6Gy时,脊髓的照射剂量只有0.1Gy。如将治疗策略调整为常规分割方案,当治疗面积扩到15cm×15cm后(假设该区域均需要照射),照射野边缘用50%剂量线包裹,边缘每次2Gy,照射野中心剂量变成3Gy~4Gy,脊髓的照射剂量将降到0.9Gy,外围的正常组织剂量降低了,照射野中心正常组织剂量却增高了。

5 体部伽玛刀的学术地位与疗效

没人怀疑调强放射治疗(IMRT)是放疗的主流,也没有人怀疑图像引导放射治疗(IGRT)是在IMRT基础上的重大进步。2005年,美国科罗拉多州大学放疗系教授Kavanagh在美国放射肿瘤学会(ASTRO)年会上,立体定向体部放射治疗的相关 内容 成为人们关注的焦点之一[8]。我国 研究 人员通过采用体部伽玛刀技术实现了立体定向体部放疗(SBRT)的目标,权威的美国红皮杂志发表了夏廷毅等的论文“体部伽玛刀治疗不能手术早期非小细胞肺癌的结果”就是最好的例证[9]。

虽然还没有最高级别的证据,但超过10万例临床病例也比较有力地证实了体部伽玛刀的良好疗效。夏廷毅等报道使用体部伽玛刀治疗不能手术的早期非小细胞肺癌,1、2、3年生存率分别为100%、91%和91% [9]。

伽玛刀的特点是设备稳定可靠,故障率极低,质量保证与质量控制(QA/QC)容易实施。要进入放射治疗的主流,既懂伽玛刀物理,又懂放射肿瘤学,并十分熟悉国际放疗 发展 潮流的复合型人才是关键。

【 参考 文献 】

[1] 孟庆普, 王燕松. 我们到底需要多少“CT”[R]. 健康报, 北京:健康报社. [2006-02-14], 第7版.

[2] 世界卫生组织编. 孔朝霞译. 癌症的放射治疗实用手册[M]. 北京:人民卫生出版社, 1999. 1-263.

[3] 陶祖范, 秋叶澄伯, 查永如, 等. 阳江高本底地区恶性肿瘤死亡调查1987~1995年资料 分析 [J]. 中华放射医学与防护杂志, 1999年, 19(2):75-82.

[4] 国际放射防护委员会. 国际放射防护委员会第60号出版物[R]. 国际放射防护委员会一九九0年建议书. 北京:原子能出版社, 1993. 66.

[5] 沈瑜, 靡福顺. 肿瘤放射生物学[M]. 北京: 中国 医药 科技 出版社, 2002. 371.

[6] 鲁琼辉. 食管癌放疗食管穿孔原因分析[J]. 中国 现代 医学杂志, 2004, (147):141-142.

[7] 中华医学会. 临床技术操作规范——放射肿瘤学分册[M]. 北京:人民军医出版社, 2006. 108-109.

点击下页还有更多>>>伽玛刀技术论文

更多相关阅读

最新发布的文章