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【摘要】 目的：研究螺旋断层放疗系统的结构及治疗工作原理，初步探讨该设备在临床中的应用价值。方法：对国内第一台螺旋断层放疗设备系统展开研究，初步探讨螺旋断层与传统放疗技术相比在临床应用中的技术优势。结果：螺旋断层放疗系统是目前一种具有全新治疗技术的设备，其在CT的基础上融合直线加速器技术而得到了独一无二的新型组合，同时具备2种机器的功能特性。该系统已被证明了既能实现优异的调强放射治疗，又能做出卓越的图像引导放射治疗，甚至剂量引导下的放射治疗技术，开创了调强放射治疗（IMRT）计划、治疗实施和验证为一体。结论：图像引导下放射治疗（IGRT）和调强放射治疗技术，开辟了肿瘤放射治疗的新领域，它们在更好地控制肿瘤的情况下改善了患者的生存质量。Tomotherapy作为从一开始就被设计用来进行IGRT和IMRT治疗的设备，一直站在了技术发展的最前沿，而且将IGRT和IMRT技术发展得更为简单而高效。
【关键词】 螺旋断层放疗；调强放疗；图像引导下放射治疗；自适应放射治疗
肿瘤是一种古老的疾病。尤其是恶性肿瘤，几乎人人谈此而色变。尽管人类一直与肿瘤作斗争，但是传统的治疗方式都有其特有的局限性，尤其是副反应较大，很多患者因为不能坚持而选择放弃治疗。在肿瘤的放疗上，传统放疗常常是敌我不分，在消灭肿瘤细胞的同时，大量正常的细胞也被杀死，往往遗留下很多不可逆的损伤。新型“拓姆刀”治疗的问世，是广大肿瘤患者的福音。“拓姆刀”又叫螺旋断层放疗系统，是目前世界上唯一采用螺旋CT扫描方式治疗癌症的放射治疗设备。其具有极强的无创治疗肿瘤技术。采用兆伏级CT（MVCT）图像，实时引导的调强放疗（IMRT），属三维适形放疗，是当前肿瘤治疗域新技术最新，前景最宽广的治疗手段之一。本文收集近几年螺旋断层放疗系统的基础研究与临床应用情况予以综述如下。
1 拓姆刀的工作原理
拓姆刀，又叫螺旋断层放疗系统，是目前世界上唯一采用螺旋CT扫描方式治疗癌症的放射治疗设备。简单地说就是螺旋CT机+6MV的直线加速器,螺旋断层放疗系统6MV直线加速器安装在螺旋CT滑环机架上，加速管沿机架的径向安装，机架能够360°旋转。它可产生6MV的扇形束X射线，经射线出口处的二元开/关式多叶准直器调制，从而实现360°螺旋断层调强放射治疗；也可形成3.5MV的扇形束X射线，经螺旋扫描而重建出兆伏级的三维CT图像（即MVCT）。在治疗开始前进行MVCT成像扫描，重建出患者的三维影像，与计划CT影像进行比较，从三维方向上修正摆位误差，从而实现图像引导下的IMRT治疗。其治疗扇形束特性是向前呈峰形的束流曲线，直至通过一排64片二元开/关式钨多叶光栅实现调制为止，其中每一叶片投影到等中心的宽度为0.625cm。仅大于且接近于7的旋转间隔定义为单独调制模式，确切地说每机架旋转周对应有51个投影角度，并可通过Hi-Art计划系统来实现优化计算。治疗时直线加速器产生的X射线首先经窄条形的初级准直器形成窄扇形束，在等中心处的射野大约为40cm×（1cm、2.5cm、5cm）。每个叶片的物理外形像1个梯形档块，高10cm，准直器的叶片只有2种位置状态“开”和“闭”。当叶片处于“闭合”，该单元不允许射线穿过；叶片处于“开放”状态时，该射野单元允许射线穿过。依靠气动电动机快速推动活塞，使叶片进出扇形束，得到二维调强剂量分布。光栅叶片可以在20ms内关闭或打开扇形射线。应该指出的是，每个治疗点都会被旋转扇形束重叠照射2～5次，大概可照射100～250个子束流，并且子束流可以分为0～100个不同强度水平。每次治疗都会用到几万个子束流。因而这样的能量调制能力是无可比拟的，尤其在靶区附近的正常组织需要躲避时仍能非常好地维持靶区剂量均匀性。
2 拓姆刀的优势性分析
①图像引导的有效性优势。姆刀的产生的兆伏级CT图像作为患者治疗前的摆位验证和监测肿瘤形状及位置变化之用是完全满足要求的。有效地避免了CT图像中的金属伪影，对靶区内装有金属植入物或假牙的患者，图像的摆位配准将更准确。利用CT后处理算法中的多平面重建技术，快捷的实现冠、失、横断三个平面与计划CT图像进行配准。②适形能力优势。投照角度不受限制，单圈射野方向数具有绝对优势。最小照射面积小，可以实现等中心处最小为0.3×0.625cm2的射野面积。精确程度高，适应形能力强。③拓姆刀的调强能力优势。拓姆刀采用的是独创的二元式气动多叶光栅，目前临床上实际治疗时最长采用0.33的螺距值，那么对于靶区内的每一个体素，均可实现100级以上的调强级别。④拓姆刀的治疗计划系统优势。拓姆刀具有一套功能极其强大的逆向治疗计划系统。而且治疗计划系统可以在非常短的时间内进行庞大的运算。此外，拓姆刀还能实现将PET、MRI等功能成像图像与计划CT图像融合用来制定放疗计划，帮助医生更加精准的设定治疗靶区。⑤拓姆刀的独特性之处。医师和放疗技师可以非常直观地在剂量引导下分析放疗计划的执行效果，指导进一步继续治疗或及时更改治疗计划以得到更好的治疗效果
参考文献
[1]尹雷明,徐寿平,周桂霞.螺旋断层放射治疗[J].中国医学影像学杂志,2009,(01)
[2]张金葆,卢爱国.螺旋断层放疗系统多叶准直器叶片的性能分析[J].医疗卫生装备,2010,(10)
[3]张善敏,李素云,金仲品.螺旋断层放射治疗的基础与临床研究近况[J].中国当代医药,2011,(10)
[4]徐寿平,王连元,戴相昆,黄昊,解传滨.螺旋断层放疗系统原理及其应用[J].医疗卫生装备,2008,(12)
[5]李丹,邓小武,包尚联.MVCT图像引导调强放疗在线检验靶区位置及修正剂量分布的临床应用[J].中华放射肿瘤学杂志,2005,(06)
[6]张金葆,卢爱国.螺旋断层放疗系统多叶准直器叶片的性能分析[J].医疗卫生装备,2010,(10)
[7]徐寿平,王连元,戴相昆,黄昊,解传滨.螺旋断层放疗系统原理及其应用[J].医疗卫生装备,2008,(12)
[8]张金葆.螺旋断层放疗系统的先进性评估分析[J].中国医疗设备,2009,(04)
[9]张金葆,卢爱国.螺旋断层放疗系统的验收与质量保证规范[J].医疗卫生装备,2010,(11)
[10]朱小杨,余光伟.IMRT与3D-CRT在中央型非小细胞肺癌中的剂量分布研究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2010,(04)
[11]姜瑞瑶,傅深.直线加速器和CT机的完美结合——螺旋断层治疗机[J].中国医疗设备,2009,(01)
[12]高磊,吕庆文,李树祥.一种调强放射治疗计划系统的研究[J].医疗卫生装备,2001,(05)
【关键词】 螺旋断层放疗；调强放疗；图像引导下放射治疗；自适应放射治疗
肿瘤是一种古老的疾病。尤其是恶性肿瘤，几乎人人谈此而色变。尽管人类一直与肿瘤作斗争，但是传统的治疗方式都有其特有的局限性，尤其是副反应较大，很多患者因为不能坚持而选择放弃治疗。在肿瘤的放疗上，传统放疗常常是敌我不分，在消灭肿瘤细胞的同时，大量正常的细胞也被杀死，往往遗留下很多不可逆的损伤。新型“拓姆刀”治疗的问世，是广大肿瘤患者的福音。“拓姆刀”又叫螺旋断层放疗系统，是目前世界上唯一采用螺旋CT扫描方式治疗癌症的放射治疗设备。其具有极强的无创治疗肿瘤技术。采用兆伏级CT（MVCT）图像，实时引导的调强放疗（IMRT），属三维适形放疗，是当前肿瘤治疗域新技术最新，前景最宽广的治疗手段之一。本文收集近几年螺旋断层放疗系统的基础研究与临床应用情况予以综述如下。
1 拓姆刀的工作原理
拓姆刀，又叫螺旋断层放疗系统，是目前世界上唯一采用螺旋CT扫描方式治疗癌症的放射治疗设备。简单地说就是螺旋CT机+6MV的直线加速器,螺旋断层放疗系统6MV直线加速器安装在螺旋CT滑环机架上，加速管沿机架的径向安装，机架能够360°旋转。它可产生6MV的扇形束X射线，经射线出口处的二元开/关式多叶准直器调制，从而实现360°螺旋断层调强放射治疗；也可形成3.5MV的扇形束X射线，经螺旋扫描而重建出兆伏级的三维CT图像（即MVCT）。在治疗开始前进行MVCT成像扫描，重建出患者的三维影像，与计划CT影像进行比较，从三维方向上修正摆位误差，从而实现图像引导下的IMRT治疗。其治疗扇形束特性是向前呈峰形的束流曲线，直至通过一排64片二元开/关式钨多叶光栅实现调制为止，其中每一叶片投影到等中心的宽度为0.625cm。仅大于且接近于7的旋转间隔定义为单独调制模式，确切地说每机架旋转周对应有51个投影角度，并可通过Hi-Art计划系统来实现优化计算。治疗时直线加速器产生的X射线首先经窄条形的初级准直器形成窄扇形束，在等中心处的射野大约为40cm×（1cm、2.5cm、5cm）。每个叶片的物理外形像1个梯形档块，高10cm，准直器的叶片只有2种位置状态“开”和“闭”。当叶片处于“闭合”，该单元不允许射线穿过；叶片处于“开放”状态时，该射野单元允许射线穿过。依靠气动电动机快速推动活塞，使叶片进出扇形束，得到二维调强剂量分布。光栅叶片可以在20ms内关闭或打开扇形射线。应该指出的是，每个治疗点都会被旋转扇形束重叠照射2～5次，大概可照射100～250个子束流，并且子束流可以分为0～100个不同强度水平。每次治疗都会用到几万个子束流。因而这样的能量调制能力是无可比拟的，尤其在靶区附近的正常组织需要躲避时仍能非常好地维持靶区剂量均匀性。
2 拓姆刀的优势性分析
①图像引导的有效性优势。姆刀的产生的兆伏级CT图像作为患者治疗前的摆位验证和监测肿瘤形状及位置变化之用是完全满足要求的。有效地避免了CT图像中的金属伪影，对靶区内装有金属植入物或假牙的患者，图像的摆位配准将更准确。利用CT后处理算法中的多平面重建技术，快捷的实现冠、失、横断三个平面与计划CT图像进行配准。②适形能力优势。投照角度不受限制，单圈射野方向数具有绝对优势。最小照射面积小，可以实现等中心处最小为0.3×0.625cm2的射野面积。精确程度高，适应形能力强。③拓姆刀的调强能力优势。拓姆刀采用的是独创的二元式气动多叶光栅，目前临床上实际治疗时最长采用0.33的螺距值，那么对于靶区内的每一个体素，均可实现100级以上的调强级别。④拓姆刀的治疗计划系统优势。拓姆刀具有一套功能极其强大的逆向治疗计划系统。而且治疗计划系统可以在非常短的时间内进行庞大的运算。此外，拓姆刀还能实现将PET、MRI等功能成像图像与计划CT图像融合用来制定放疗计划，帮助医生更加精准的设定治疗靶区。⑤拓姆刀的独特性之处。医师和放疗技师可以非常直观地在剂量引导下分析放疗计划的执行效果，指导进一步继续治疗或及时更改治疗计划以得到更好的治疗效果
参考文献
[1]尹雷明,徐寿平,周桂霞.螺旋断层放射治疗[J].中国医学影像学杂志,2009,(01)
[2]张金葆,卢爱国.螺旋断层放疗系统多叶准直器叶片的性能分析[J].医疗卫生装备,2010,(10)
[3]张善敏,李素云,金仲品.螺旋断层放射治疗的基础与临床研究近况[J].中国当代医药,2011,(10)
[4]徐寿平,王连元,戴相昆,黄昊,解传滨.螺旋断层放疗系统原理及其应用[J].医疗卫生装备,2008,(12)
[5]李丹,邓小武,包尚联.MVCT图像引导调强放疗在线检验靶区位置及修正剂量分布的临床应用[J].中华放射肿瘤学杂志,2005,(06)
[6]张金葆,卢爱国.螺旋断层放疗系统多叶准直器叶片的性能分析[J].医疗卫生装备,2010,(10)
[7]徐寿平,王连元,戴相昆,黄昊,解传滨.螺旋断层放疗系统原理及其应用[J].医疗卫生装备,2008,(12)
[8]张金葆.螺旋断层放疗系统的先进性评估分析[J].中国医疗设备,2009,(04)
[9]张金葆,卢爱国.螺旋断层放疗系统的验收与质量保证规范[J].医疗卫生装备,2010,(11)
[10]朱小杨,余光伟.IMRT与3D-CRT在中央型非小细胞肺癌中的剂量分布研究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2010,(04)
[11]姜瑞瑶,傅深.直线加速器和CT机的完美结合——螺旋断层治疗机[J].中国医疗设备,2009,(01)
[12]高磊,吕庆文,李树祥.一种调强放射治疗计划系统的研究[J].医疗卫生装备,2001,(05)