移动式术中放疗系统的工作原理及临床应用

许鸣，华长江，赵锐

南京军区第81医院 设备科，江苏南京 210002

移动式术中放疗系统的工作原理及临床应用

许鸣，华长江，赵锐

南京军区第81医院 设备科，江苏南京 210002

本文介绍了移动式术中放疗系统的工作原理及临床应用；从基本结构、主要功能、工作原理和临床应用等4个方面进行了阐述；探讨了移动式术中放疗系统与传统的术中放疗相比在临床应用中的技术优势；介绍了该系统在临床工作中的应用方法和应用范围，以及其广泛的发展前景。

术中放疗；临床应用；X射线源

0 前言

术中放疗技术（Intraoperative Radiation Therapy, IORT）是一种在手术中直接对肿瘤组织和肿瘤切除后的可疑肿瘤区域组织进行放射线单次大剂量照射，以最大限度的杀灭残存肿瘤细胞，保护正常组织的放射治疗方法。1964年，由日本学者首先提出并应用于临床。我国于1972年开展此项技术，我院于1986年首次开展胃癌的术中放疗。由于传统的术中放疗需要在大型固定直线加速器机房内进行，患者在手术和放疗过程中转运带来的感染、麻醉意外以及患者和操作人员的辐射防护等因素，制约了该技术的发展。近年来，德国、美国等国的公司先后研制生产了新型移动式术中放疗系统，较好地解决了上述难题。本文以德国公司生产的“Intrabeam”为例予以介绍。该系统实质上是一台具有自我防护、检查功能、可移动的微型电子加速器，可直接在常规手术室内为手术患者提供放疗，辐射防护要求低，移动灵活，操作简便，可用于全身多种肿瘤的治疗。

1 移动式术中放疗系统的构成（图1）

移动式术中放疗系统（Intrabeam）XRS放射源（X-Ray Source）、控制平台（Control console）、支持承载系统（Support System）、质量保证系统（QualityInstruments）、各种适配器（Applicators）和其他附件组成。

X-Ray Source：产生≤50kV低能X射线，重1.5kg。

Control Console：指导用户安全快捷地执行治疗方案，监控和保证治疗剂量和过程的准确无误。

Support System：通过电磁耦合机械臂将放射源精准地锁定在治疗位置，并可方便移动。

Quality Instruments：包括高精度水假体和电离室，用于调试能量和计量率分布独立验证。

Applicators：包括球型适配器（Spherical Applicator）、气球适配器（Balloon Applicators）、针型适配器（Needle Applicators）等多种适配器，可用于不同部位肿瘤的放疗。

图1 Intrabeam外观图

2 主要技术参数及功能

2.1 主要技术参数

管电流范围：5μA、10μA、20μA、40μA四档可选，误差≤10%；管电压范围：40kV、50kV两档可选，误差≤10%；X射线输出稳定性：±5%（前5min），±2%（5min后）；辐射分布：在软组织或水中立方反比衰减；辐射输出特性（50kV，40μA），见表1；剂量输出准确性：预置值与实测值之间的误差不超过±5%；输入剂量的位置准确性：在放疗直径40mm处误差不超过±1mm；落地机架：外形尺寸1500mm×80mm×1940mm，重279kg。

表1 典型的辐射输出特性

2.2 主要功能

自检功能，发现故障时，显示错误信息；内部和外部辐射监测校正功能；辐射源均匀性自动校正功能；XRS探头射束偏差校准功能；输入环境温度、气压校准输出剂量功能；照射时间保护功能，最长照射时间≤60min；治疗参数选择和设置功能；辐射输出安全自锁功能，当输出辐射源发生移动故障时，停止照射。

3 工作原理

移动式术中放疗系统的工作原理并不复杂，XRS放射源由其阴极发射的电子经30kV、40kV、50kV三档能量选择的电压加速，通过束流偏转系统的控制形成高速电子流打在金靶上，产生最高能量50kV的X射线，这个过程由内部监控系统进行反馈并可调。根据治疗需要，还可将产生X线的靶端与各种规格的适配器连接。常用为球形适配器，其上半圆部分为金属钨，可将X射线方向遮挡以保护操作人员，并形成低能、高剂量、各向同性的X线均匀地作用于治疗区。各种适配器均有连接轴与XRS放射源直接相连，并使产生X线的金靶端置于适配器的圆心。支持承载系统利用电磁耦合技术确保连接放射源的适配器精准可靠地定位于治疗区。整个治疗方案的设定、操作均通过控制平台实现。标准的工作流程是：外科医生切除肿瘤后，根据肿瘤区域可疑残余肿瘤组织情况，选择相应的适配器和治疗剂量，由控制系统确定照射时间，经物理师确认后，将适配器接上放射源，支架装上消毒罩，适配器经过承载系统锁定在治疗位置，照射部位以轻铅板屏蔽覆盖以保护操作人员，全部准备工作完成后即可实施照射治疗。

4 临床应用

移动式放疗系统的独特性在于其使用灵活、精确、安全、无需对手术室进行特殊辐射防护改造。其产生的低能X射线通过适配器各向同性发射，直接对准肿瘤组织及肿瘤切除后的残余组织，进行单次大剂量照射，照射深度为1～2cm,最大限度地杀死肿瘤细胞，照射范围以外辐射能量急速下降，使周围健康组织得到保护，因而在临床上得到广泛的应用。据国外文献报道，目前该系统已成功应用于头颈部肿瘤、颅内肿瘤、乳腺癌、膀胱癌、子宫癌等肿瘤及残存肿瘤组织的术中放疗。伦敦大学医院的Tobias JS报告了185例直径为0.4～4cm的乳腺癌患者的治疗结果，22例仅用术中放疗，163例采用术中放疗后加外放疗，随访5年，结果无论肿瘤控制还是乳房外形均令人满意，仅有1例局部复发，且治疗并发症较低，仅1例出现局部皮肤放射性坏死。本文作者认为，术中放疗的应用，使大量早期乳腺癌患者保留乳房成为可能，而疗效与切除乳房根治术无差异。美国学者Algur E等，用术中放疗系统治疗了24例复发和进展期直肠癌患者，其回顾分析显示，在这组难治性病例中，患者进行术中放射治疗耐受性较好，随访15个月，21例病例均获得肿瘤局部控制，局部复发患者1年生存率为92%，进展期肿瘤患者1年生存率为100%。瑞典学者Curry WT等用术中放疗系统治疗脑部转移肿瘤患者，60例患者均在接受组织活检后，直接进行术中放射治疗，结果与肿瘤切除后结合体外立体定向放射治疗效果相当，81%的病例获得肿瘤局部控制，96.6%的病例无明显副反应发生。应用术中放疗技术，日本学者已将Ⅱ期、Ⅲ期胃癌的5年生存率提高到84%和64%。

5 小结

肿瘤是严重危害人民健康的重大疾病，据统计，我国每年约有200～220万新生肿瘤患者，总计有600余万肿瘤患者，其中有60～70%的肿瘤病人需要接受放射治疗以争取根治或姑息治疗，以改善生活质量。Intrabeam的应用，在日益强调肿瘤患者综合性和个体化治疗的今天，无疑具有重要的意义。截止2010年5月，全球共有83台术中放疗系统投入使用，其中，欧洲地区59台，美国17台，亚太地区7台。近两年来，我国也有数家医院引进了该设备，并投入使用。随着时间的推移，其明显的技术优势必将在肿瘤的治疗中得到充分的应用和发挥。

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Working Principle and Clinical Application of Moving Intraoperative Radiation Therapy System

XU Ming, HUA Chang-jiang,
ZHAO Rui
Equipment Department, 81 Hospital of Nangjing Military, Nanjing Jiangsu 210002, China

This paper introduces Working principle and clinical application of Moving Intraoperative Radiation Therapy System. The basic structure, functions, principle and clinical applications are analyzed and introduced. Explored the technical advantage of the moving system and intraoperative radiation therapy system in clinical application compared to traditional technology. Described the application methods and limitations of the system in the clinical application, as well as its broad future.

intraoperative radiation therapy; clinical application; X-ray source

1674-1633(2011)10-0084-02

2011-03-21

作者邮箱：xdmamxu@yahoo.com

R616

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.029