螺旋断层放射治疗(TOMO)装备应用评价

刘晓征 杨建龙

螺旋断层放射治疗(tomotherapy，TOMO)系统是由美国威斯康星大学和后来组建TomoTherapy公司的Rockwell Mackie和Paul Reckwerdt一起研发的最新一代放射治疗设备。2002年第一台临床试验机开始运行并通过美国FDA认证，2005年正式在美国上市。截至到2011年，全球累计装机430台：美国本土装机200台；亚洲装机71台，其中日本22台、韩国16台、新加坡3台、我国台湾地区17台、香港地区5台。

TOMO设备在我国属于纳入国家配置规划和配置证管理范围的甲类大型医用设备，其配置规划、配置许可和招标采购由国家统一实施。TOMO系统自2008年获得国家食品药品监督管理局审批，我国大陆地区已装机8台：分布于上海中山医院、昆明医学院第一附属医院、解放军第301医院、空军总医院、北京军区总医院、南京八一医院、广州军区总医院、沈阳军区总医院。为推动放射治疗装备技术的合理应用和规范发展，中国医学装备协会组织专家对TOMO设备的临床应用进行专项调研，总结和评价其临床应用情况、技术特点和临床应用优势。

1 TOMO系统技术特点

放射治疗装备技术主要从两方面进行评价：①放射剂量，能够形成理想的剂量分布并达到根治性治疗剂量；②精准度，针对病灶准确定位。TOMO系统作为技术性能更加完善的通用放射治疗装备，其技术特点在于螺旋断层扫描，切片式的弧形调强和实时图形引导，在放射剂量的分布和病灶定位的精准度方面具有突出的技术优势。

1.1 辐射剂量

TOMO系统的螺旋断层动态治疗可以一次摆位完成多靶点照射，螺旋断层模式能够快速地在每个射野里产生不均匀强度，有足够的射野角度完成剂量分布，延伸为区域性病灶的大剂量放疗，实现常规分割也可以进行体部立体定向放射治疗(stereotactic body radiation therapy，SBRT)，剂量分布更加精确并能够构建理想剂量分布。降低了危及器官的照射剂量，提高了对肿瘤的照射剂量。

1.2 精准度

TOMO系统实现剂量引导放射治疗和自适应放射治疗，提高放疗的精准度。TOMO系统是一台兆伏级螺旋CT，且成像和治疗采用同一放射源，避免成像和治疗的偏差问题。在每次治疗前进行一次低剂量CT扫描，获得清晰的治疗体位三维影像，随着治疗在图像引导下进行跟踪修正，对患者摆位的指导更精确，从而使照射剂量准确无误按照计划实施。TOMO系统的分割式定向放疗进一步提升定位的准确性，并能够对多发性转移病灶进行精准定位治疗。

1.3 技术不足

TOMO系统存在的技术问题：加速器出束时间长、射线利用率低、消耗大，设备维护成本高。

2 TOMO临床应用评价

目前，我国共开展TOMO系统临床治疗患者4000余例，主要应用于头颈部肿瘤(特别是鼻咽癌NPC)、胸部肿瘤(主要是肺癌)、全身多发性肿瘤、腹部肿瘤(宫颈癌和前列腺癌)。在临床治疗的过程中发现，TOMO装备在恶性肿瘤临床治疗方面具有下述优势。

2.1 治疗范围广泛

TOMO系统作为技术性能优化的第二代通用机，治疗肿瘤范围、肿瘤位置均不受限制，并且可以同时照射多靶区，临床应用范围非常广泛，适应症几乎覆盖所有适合放疗患者，尤其是调强放疗的病症。TOMO既可以通过无创、无框架的立体定向方式精确治疗0.6 cm左右的单个或多个颅内外的小肿瘤病灶(如多靶点脑部肿瘤)，也能够对60 cm×160 cm的全身范围内的多发性复杂肿瘤进行图像引导下的调强放疗(如全脑脊髓和全身骨髓的调强放疗)。

TOMO能使得既往不能进行放射治疗的患者可进行放射治疗，使不治变为可治。如对胸腹部肿瘤出现颈、胸、腹多发性区域淋巴结转移、胸膜间皮瘤及胸膜转移瘤患者，普通加速器无法做出安全放疗计划而TOMO能够完成根治性的放疗。

2.2 治愈率高

TOMO定位准确且能够进行分割式定向放疗，能够对多发性转移病灶进行有效治疗，提高治愈率。以肺癌为例，中晚期肺癌治愈率低，很难选择安全的放疗和化疗剂量，传统放疗方法不能在提高病灶放射剂量的同时保护健康组织，降低放射性肺炎和食管炎等不良反应的发生率。TOMO通过提高分次剂量、减少放疗分次数和总疗程的大分割放疗，在实现有效分次剂量的同时使正常肺组织受照体积最小化。解放军第301医院应用TOMO以晚期为主的鼻咽癌患者121例随访结果发现，3年总生存率达到90.4%。

2.3 缩短治疗疗程

TOMO能有效缩短放射治疗疗程，让患者得到更及时的治疗。以上海中山医院TOMO系统临床使用数据为例，针对160例胸腹部肿瘤患者164个部位行断层放疗，平均每例患者接受15.9次照射，即3周结束放疗，与常规放疗时间6～7周相比缩短疗程50%(见表1)。

表1 上海中山医院TOMO放疗每个部位分割次数情况

2.4 患者不良反应轻

TOMO因其理想的剂量分布，能够提高恶性肿瘤根治性治疗的概率，同时更好地保护健康组织，辐射损伤相对较小，患者不良反应相对较轻。在同样的放疗剂量下TOMO的并发症发生率较传统放疗低许多，患者对治疗的耐受性更好。

上海中山医院TOMO系统临床使用数据显示，进行的164个部位TOMO大部分是Ⅰ度、Ⅱ度的不良反应，Ⅲ度不良反应仅3例(胸部肿瘤放射性食道炎)，没有Ⅳ度的副作用。

3 TOMO设备配置管理和临床应用建议

3.1 科学制定TOMO设备配置规划

专家提出，恶性肿瘤治愈率为55%，其中手术占27%、放疗占22%、化疗占6%。目前，我国进行放射治疗的患者中，约半数属于复杂性病症，需要采用调强放疗，恶性肿瘤每年新发病患者约为220万例，按照目前放疗需求概率(60%)计算，每年需要放射治疗的患者约132万例，其中需要进行调强放疗的患者约60万例(放疗需求患者50万例，需要调强放疗的复杂性疾病比重为50%=25万人)。根据目前我国临床应用经验，每台TOMO设备1年治疗患者约500例。以此计算，全国需要具备调强功能的放疗装备(包括TOMO)约为1200台。目前，我国在已经安装的加速器中具备开展调强放疗的加速器约为400台[4]。

我国现有TOMO设备8台，随着社会需求的增长、恶性肿瘤治疗技术的发展以及我国医疗保险和个人承受能力的增强，对TOMO设备的需求也将快速增长。

由于TOMO以调强放疗为主，对物理师及人员配备要求更高。建议国家比照传统加速器配置规划要求适当采用更严格的用人标准，制定TOMO设备的配置规划。优先配置具备条件的大城市科研型三甲医院，逐步扩大范围，做到有序发展。同时，统筹考虑直线加速器、射波刀、伽马刀、质子和重离子加速器的配置数量以及地区分布，形成有机结合，发挥其不同优势，满足临床治疗需求。

3.2 TOMO设备配置条件

TOMO设备是一种科技含量较高的加速器，在临床配置使用上要求条件较高，需要达到以下条件。

(1)机构条件：目前可优先考虑大城市的科研型且装备有调强功能加速器的三级甲等医院。

(2)人员条件：临床医师带头人要具有10年以上放疗临床工作经验和调强放疗经验，并配置相应的有资质的物理师、剂量师、技术员组成工作团队。

(3)有一定数量的适应症患者基础。专家建议，医院每年常规放疗的患者需达到1000例，其中，三维适形和调强放疗患者要达到400例。

3.3 规范TOMO临床适用范围

TOMO系统作为一种放射治疗通用设备，可以应用于全身各个部位肿瘤的治疗，临床适用范围广泛。但专家认为，目前TOMO设备使用成本高、技术要求高，在临床上适用于直线加速器不能够治疗或比直线加速器能够显著提升治疗效果、提高辐射剂量、不良反应小及周期短的病症，TOMO在以下情况下更有优势。

(1)解剖结构复杂、解剖结构特殊的恶性肿瘤放疗，包括头皮恶性肿瘤、胸壁恶性肿瘤等。TOMO能显著提升治疗效果。

(2)病灶较多、病变比较长的恶性肿瘤放疗，包括容易通过淋巴转移产生多病灶恶性肿瘤、全骨髓照射等，超出普通加速器治疗所能达到的范围。

(3)靠近重要器官的恶性肿瘤放疗。肿瘤周围有重要的器官，如肝脏、肾脏、肺、鼻咽及前列腺等，这些脏器对射线敏感，制约常规放疗放射剂量的提高，TOMO能够避开这些脏器在降低不良反应的同时有针对性的地提高放射剂量。

[1]马林,王连元,周桂霞.TomoTherapy肿瘤断层放射治疗[M].成都:四川出版集团,2010.

[2]曾昭冲.腹盆部:肿瘤放射治疗学[M].上海:复旦大学出版社,2007.

[3]曾昭冲.立体定向放疗:对中晚期肝癌的疗效展望[N].中国医学论坛报,2011.

[4]殷蔚伯,陈波,张春立,等.2011年中国大陆地区第六次放疗人员及设备调查[J].中华放射肿瘤学杂志,2011,20(6):453-457.

[5]Jiang W, Zeng ZC, Tang ZY, et al. Benefit of radiotherapy for 90 patients with resected intrahepatic cholangiocarcinoma and concurrent lymph node metastases[J].J Cancer Res Clin Oncol,2010,136(9):1323-1331.

[6]Bi AH, Zeng ZC, Ji Y, et al. Impact factors for microinvasion in intrahepatic cholangiocarcinoma: a possible system for defining clinical target volume[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,78(5):1427-1436.

[7]Du SS, Qiang M, Zeng ZC, et al. Radiationinduced liver fibrosis is mitigated by gene therapy inhibiting transforming growth factor-β signaling in the rat[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,78(5):1513-1523.

[8]Du SS,Qiang M,Zeng ZC, et al. Inactivation of kupffer cells by gadolinium chloride protects murine liver from radiationinduced apoptosis[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,76(4):1225-1234.

[9]Wang MH, Ji Y, Zeng ZC, et al. Impact factors for microinvasion in patients with hepatocellular carcinoma：possible application to the definition of clinical tumor volume[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,76(2):467-476.

[10]Wang TJ, Liu ZS, Zeng ZC, et al. Caffeine enhances radiosensitization to orthotopic transplant LM3 hepatocellular carcinoma in vivo[J].Cancer Sci,2010,101(6):1440-1446.

[11]Chen YX, Zeng ZC, Tang ZY, et al.Determining the role of external beam bradiotherapy in unresectable intrahepatic cholangiocarcinoma: a retrospective analysis of 84 patients[J].BMC Cancer,2010,14:492.

[12]Hou JZ, Zeng ZC, Sun J, et al. Conformal radiotherapy for squamous cell carcinoma of gallbladder: a case report[J].Case Report Med,2010,2010:645172.