伽瑪刀技術論文
伽瑪刀已有39年 歷史 ,全球安裝了近400臺伽瑪刀,治療病人數超過58萬。下面小編整理了,歡迎閱讀!
篇一
有關伽瑪刀的技術問題探討
【摘要】 全文針對百分深度劑量、放射安全性、食管癌 治療 、大體積治療等技術 問題 ,從放射物理和臨床 應用 方面探討咖瑪刀的爭議。
【關鍵詞】 立體定向放射治療
伽瑪刀已有39年 歷史 ,全球安裝了近400臺伽瑪刀,治療病人數超過58萬。至1993年伽瑪刀引入 中國 以來,非議不斷。在90年代,非議集中在頭部伽瑪刀。現在,又集中到了體部伽瑪刀。作為我國第一次獲得美國FDA許可並出口美國、獲得國家 科技 進步二等獎、擁有完全自主智慧財產權的大型高科技醫療裝置, 目前 較為突出的伽瑪刀臨床應用問題包括:***1***個別治療中心因盈利目的隨意擴大適應證,造成濫用伽瑪刀。***2***未經嚴格培訓就倉促上崗或不嚴格按規程操作,造成醫療糾紛和事故。***3***還有一些伽瑪刀從業人士,對放射治療知識一知半解,卻海誇伽瑪刀的“神奇”能力。但有些非議,確有值得商榷之處。例如,有作者提出:“國外並無體部伽馬刀的概念,僅中國有”[1]。以國外沒有來否定體部伽瑪刀,與目前國家大力倡導的“提高自主創新能力,建設創新型國家”的精神相悖。本文主要從以下幾個技術問題,討論對伽瑪刀的爭議。
1 百分深度劑量和劑量的聚集性
認為伽瑪刀不如直線加速器好的主要理由之一是:鈷60發出的伽瑪射線,由於其能量較低,故其深度劑量不如直線加速器***圖1***。確實,鈷60發出的伽瑪射線,當其照射野為7cm×7cm時,在20cm深處,相對劑量為24.5%。而20MV-X線,照射野同為7cm×7cm,在20cm深處,相對劑量為53%。即同樣照射野面積,同樣深度,就組織吸收劑量而言,鈷60發出的伽瑪射線還不及20MV-X線的一半。
這個理由,在比較傳統的鈷60治療機與直線加速器時沒錯。但是,百分深度劑量描述的是單束射線的劑量學特徵,而伽瑪刀是採用多源多線束聚集方式進行照射,因此,可補償單束射線能量不足的缺點而實現靶區的高劑量照射。仍然以上述條件為例,兩束鈷60射線照射,當其照射野仍為7cm×7cm時,在20cm深處,相對劑量為49%。三束鈷60射線照射,劑量可達73.5%,超過單束20MV-X線。鈷60治療機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]。
以第四代伽瑪刀月亮神為例,該機有42顆放射源,對應42個準直器。在治療胸部腫瘤時,治療頭不轉動,可形成42個照射野。而當治療頭轉動時,它的最小準直器***6mm×6mm***圍繞人體旋轉一週,能形成150個照射野***標準人體體模,胸圍900mm***。最大準直器***14mm×60mm***圍繞人體旋轉一週,也能形成15個照射野。對應42個準直器,即能形成630~6 300個照射野。而直線加速器治療,平均僅2~6個照射野。因此,以單束射線的深度劑量比較,直線加速器有優勢,但比較靶區的劑量聚集性,伽瑪刀不僅不是弱勢,反而有很大優勢。
2 伽瑪刀的放射安全性
當電源關閉後,加速器的射線隨之消失。但伽瑪刀的放射源是放射性同位素鈷60,不論電源關閉與否,它都會持續不斷髮射出伽瑪射線。早期的鈷60治療機,由於製造技術落後,自遮蔽較差,其治療室的雜散輻射***stray radiation***強度較大。然而,輻射存在於整個宇宙空間,人類有史以來就一直受著天然輻射源的照射,食物、房屋、天空大地、乃至人們體內都存在著輻射,這些照射通稱為天然本底輻射。全球平均而言,天然本底輻射每年對個人的輻射劑量約為2.4mSv。但也有為數不少的居民生活在高於該平均值5~10倍的地區,經世界衛生組織長期觀察,該地區居民的健康並無異常。以我國廣東省陽江市為例,該地區居民在接受長期、持續年平均劑量為***mSv輻射作用下,未發現居民惡性腫瘤死亡的增加,而且存在刺激免疫功能增強的效應[3]。
國際放射防護委員會規定***ICRP-60***,公眾受附加照射的個人劑量限值為1mSv/年,而受職業照射的個人***如伽瑪刀技術員***全身照射劑量限值為20mSv/年,面板、手、足為500mSv/年[4]。由於製造業的飛速 發展 ,伽瑪刀的自遮蔽已十分完善,伽瑪刀治療室內的雜散輻射已非常低。以月亮神伽瑪刀為例,經監測,每治療一人次,擺位技術員所受到的輻射劑量為4.2μSv***1 000μSv=1mSv***。相比之下,乘飛機從北京到廣州所受到的輻射劑量為6.8μSv,北京到舊金山為43μSv。拍攝一張X線胸片的輻射劑量約為200μSv。在年治療400例病人***該數字為我國伽瑪刀中心的平均治療病人數***,有4個擺位技術員的伽瑪刀中心,每個技術員每年受到的輻射劑量為8.4mSv。該劑量僅略高於陽江市居民的天然本底劑量***mSv,遠遠低於國際輻射防護委員會20mSv/年的規定。
當人受到4.5Gy***對於X、γ射線,輻射權重因子為1,故1Gy=1Sv=1 000mSv***一次性照射後,如果不進行骨髓移植,約一半的人會死亡。但每年受到8.4mSv輻照,到底會有什麼危險? 研究 發現,即便每年職業照射50mSv***舊ICRP標準***,工作35年,僅減少32天生命。而煉油廠工人工作35年,減少74天生命[5]。用危險度評價 方法 來評價職業照射並與人類的其它活動相比較,照射0.1mSv的死亡概率為百萬分之一,與喝半瓶啤酒相當。由於放療技術員做完24次治療擺位工作後,他的累積劑量才達到0.1mSv。而分次照射24次累積0.1mSv的危險性遠遠低於單次照射0.1mSv的危險性,故放療技術員做完24次治療擺位工作後,其死亡的危險概率遠遠低於喝半瓶啤酒。
伽瑪刀輻射安全的另外一個問題是:更換鈷源的麻煩與潛在危險。然而,現在的伽瑪刀,有專門設計的安裝在伽瑪刀上帶自遮蔽的儲源罐。換源時,不用臨時搭建任何別的遮蔽裝置,只需將舊儲源罐卸下,新儲源罐換上,前後1小時,整個換源工作結束。而源運輸及廢源處理,更有國家指定的專業公司完成。
3 伽瑪刀治療食管癌
伽瑪刀治療食管癌是伽瑪刀臨床應用中存在的最大問題之一。立體定向放療技術操作規範中規定食管癌是伽瑪刀的禁忌證,但也有醫科大學附屬 醫院 伽瑪刀中心將其列入適應證。首先從結構和原理上 分析 ,伽瑪刀是採用多源多線束旋轉聚集實施區域性高劑量放療,劑量分佈不均勻,適形度相對較差,要進行不規則大野照射時布野較難,而且要採用相對低的劑量線。
食管是一薄壁空腔串聯器官***serial organs***,如果採用大劑量照射,輕者發生放射性食管狹窄和潰瘍,重者可能發生食管穿孔。因此,長期以來食管癌放療都是採用靶區均勻的1.8Gy~2Gy的常規分割照射。儘管如此,湖南省腫瘤 醫院 1991~2000年共收治食管癌行放療及術後放療患者425例,其中食管癌放療後因穿孔死亡19例,發生率4.4%,另外還有不能肯定穿孔死亡病例25例[6]。
伽瑪刀 治療 食管癌***也包括其它腹腔空腔臟器腫瘤***,由於劑量不均,若仍然採用大劑量低分割照射,其併發症的發生率必然較高。若採用常規分割,根據伽瑪刀照射野邊緣劑量梯度大的特點,其併發症的發生率擬應比加速器多葉光柵適形照射低,用這種臨床方案,伽瑪刀可以治療食管癌。但這樣的做法仍然危險,因為伽瑪刀很難做到讓90%~95%劑量線覆蓋一個15cm×15cm的靶區,如果做不到就會降低劑量線為70%,甚至50%等,這樣邊緣2Gy,中心劑量可達3Gy,正常食管黏膜很難耐受。中華醫學會編著的《臨床技術操作規範·放射腫瘤學分冊》將食管癌列為伽瑪刀的禁忌證,但特別註明:“不建議使用單次大劑量、低分割放射治療。可以使用立體定向技術,做常規分割,超分割的三維適形放射治療”[7]。
4 伽瑪刀的大體積治療 問題
伽瑪刀不適合對惡性腫瘤周圍亞臨床病灶預防照射,這是立體定向放療技術的劑量特徵決定的,但是仍有單位在做。從照射技術上講,多布幾個大口徑準直器,伽瑪刀照射野 自然 變大***圖2***,但是,當照射野變大,如果仍然採用大劑量低分割的劑量學特點,將不可避免出現嚴重的副作用。從圖2、3的比較可以看出,直徑1.5cm肝癌,單次分割劑量6Gy時,脊髓的照射劑量只有0.1Gy。如將治療策略調整為常規分割方案,當治療面積擴到15cm×15cm後***假設該區域均需要照射***,照射野邊緣用50%劑量線包裹,邊緣每次2Gy,照射野中心劑量變成3Gy~4Gy,脊髓的照射劑量將降到0.9Gy,外圍的正常組織劑量降低了,照射野中心正常組織劑量卻增高了。
5 體部伽瑪刀的學術地位與療效
沒人懷疑調強放射治療***IMRT***是放療的主流,也沒有人懷疑影象引導放射治療***IGRT***是在IMRT基礎上的重大進步。2005年,美國科羅拉多州大學放療系教授Kavanagh在美國放射腫瘤學會***ASTRO***年會上,立體定向體部放射治療的相關 內容 成為人們關注的焦點之一[8]。我國 研究 人員通過採用體部伽瑪刀技術實現了立體定向體部放療***SBRT***的目標,權威的美國紅皮雜誌發表了夏廷毅等的論文“體部伽瑪刀治療不能手術早期非小細胞肺癌的結果”就是最好的例證[9]。
雖然還沒有最高級別的證據,但超過10萬例臨床病例也比較有力地證實了體部伽瑪刀的良好療效。夏廷毅等報道使用體部伽瑪刀治療不能手術的早期非小細胞肺癌,1、2、3年生存率分別為100%、91%和91% [9]。
伽瑪刀的特點是裝置穩定可靠,故障率極低,質量保證與質量控制***QA/QC***容易實施。要進入放射治療的主流,既懂伽瑪刀物理,又懂放射腫瘤學,並十分熟悉國際放療 發展 潮流的複合型人才是關鍵。
【 參考 文獻 】
[1] 孟慶普, 王燕鬆. 我們到底需要多少“CT”[R]. 健康報, 北京:健康報社. [2006-02-14], 第7版.
[2] 世界衛生組織編. 孔朝霞譯. 癌症的放射治療實用手冊[M]. 北京:人民衛生出版社, 1999. 1-263.
[3] 陶祖範, 秋葉澄伯, 查永如, 等. 陽江高本底地區惡性腫瘤死亡調查1987~1995年資料 分析 [J]. 中華放射醫學與防護雜誌, 1999年, 19***2***:75-82.
[4] 國際放射防護委員會. 國際放射防護委員會第60號出版物[R]. 國際放射防護委員會一九九0年建議書. 北京:原子能出版社, 1993. 66.
[5] 沈瑜, 靡福順. 腫瘤放射生物學[M]. 北京: 中國 醫藥 科技 出版社, 2002. 371.
[6] 魯瓊輝. 食管癌放療食管穿孔原因分析[J]. 中國 現代 醫學雜誌, 2004, ***147***:141-142.
[7] 中華醫學會. 臨床技術操作規範——放射腫瘤學分冊[M]. 北京:人民軍醫出版社, 2006. 108-109.
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