螺旋断层放射治疗技术在头颈部肿瘤中的应用

刘万阳 许青 复旦大学附属肿瘤医院放疗科，复旦大学上海医学院肿瘤学系 （上海 200032）

内容提要：螺旋断层放射治疗技术是近年来逐渐发展起来的一种调强适形放疗技术，目前已经初步应用于口咽癌、鼻咽癌等多种头颈部肿瘤治疗中。与传统的调强放疗比，螺旋断层放射治疗技术具有剂量更准确、分布更均匀、更好保护重要器官以及降低放疗后不良反应发生率等优点。该文就国内外螺旋断层放射治疗技术在头颈部肿瘤中的应用予以综述。

螺旋断层放射治疗（Tomotherapy，TOMO）是目前世界较为先进的调强适形放疗技术，其集调强放疗、剂量引导调强适形放疗与影像引导调强适形放疗于一体，顺应了放射肿瘤学的发展方向，为放射治疗领域带来了革命性的变化[1]。头颈部肿瘤是常见的恶性肿瘤，特别是鼻咽癌是我国尤其是华南地区最常见的恶性肿瘤之一，因具有肿瘤细胞对放射线敏感、解剖部位复杂、易周围浸润等特点，决定了放射治疗成为根治鼻咽癌的主要手段。头颈部肿瘤具有较高的发病率，是临床中非常常见的恶性肿瘤，放射治疗在头颈部肿瘤的治疗中具有十分重要的地位，但会给患者带来一些严重的后遗症或并发症，严重影响患者的身心健康以及生活质量[2]。与传统放疗比，调强放疗在保证根治剂量照射靶区的同时，能降低靶区周围正常组织组织器官的剂量[3,4]。TOMO放疗虽然近十年才发展起来，但已经应用于头颈部肿瘤的研究之中，本文对国内外螺旋断层放射治疗技术在头颈部肿瘤中的应用予以综述。

1.TOMO的发展及特点

1985年伦琴发现了X射线，并对第一位癌症患者进行了放射治疗。此后，放射治疗进入了癌症治疗领域。随着影像技术以及计算机技术的进步，适形放疗也逐渐发展为调强放疗[5]。1988年，Mackie等[6]提出了螺旋断层放射的概念，设想在CT的滑环机架结构上安装剂量探测系统，就能同时进行放疗和CT扫描。1994年Thomas SD等[7]发现了单光子发射计算机断层成像术的重建原理，为TOMO技术的发展提供了方向。2002年，经过美国食品和药物管理局标志认证，TOMO放射治疗系统正式应用于临床治疗。2007年中国人民解放军总医院在国内首次运用TOMO技术治疗头颈部肿瘤患者。2015年湖南省肿瘤医院引进了TOMO放疗设备，治疗了超过1300例的癌症患者。目前，全国约有40多台TOMO放疗设备。

TOMO放射治疗系统由螺旋断层主机、治疗计划系统工作站以及治疗控制台三部分组成，其将CT滑环机架里安装一个单能6 MV小型直线加速器。TOMO放射治疗系统的设计打破了诸多传统加速器的限制，使得螺旋CT与直线加速器完美结合起来，在恶性肿瘤的治疗上更加精确。传统的加速器相比，TOMO放射治疗系统能够围绕患者做360°连续旋转照射，处方剂量的分布更加理想。此外，TOMO放射治疗系统采用是传统MLC叶片速度125倍的气动MLC，其射线调制能力也是传统MLC的100倍以上，真正实现了意义上的调强[8]。另外，在治疗方式上，TOMO放射治疗系统比传统加速器系统更具优势，其除了能实现对全身的精确放疗外，还能够一次性完成多个放射、全骨髓照射以及全中枢照射同时治疗多个病灶，完成全身不限肿瘤位置的全身调强治疗。TOMO系统能够在放疗时观察到患者正常组织以及肿瘤的情况，进而可以尽快调整治疗方案，实现自适应放疗。并且，TOMO放射治疗系统的MVCT图像功能能够于治疗前实行低剂量的CT扫描，验证患者的摆位精度以及校正摆位误差，从而能够对肿瘤方案进行及时的调整以防对正常器官造成损害[9]。这些优点使得TOMO放射治疗系统能够更好地用于头颈部肿瘤治疗之中。

2.TOMO治疗头颈部肿瘤的临床研究

头颈部附近分布有许多重要的器官，且靶区形状较为复杂，普通的放射治疗需要大剂量照射，难以兼顾靶区适形和保护器官，各种发症，严重影响到患者的长期生活质量[10]。目前，TOMO放射治疗系统已经应用于口咽癌、鼻咽癌等多个头颈部肿瘤领域。相比于传统的调强放疗，TOMO能够更好保护头颈部周围的重要器官，并且在放疗靶区的剂量覆盖上更具显著优势。

Du等[11]总结了6年该院收治的190例经过TOMO放疗的鼻咽癌患者，其中接受单纯TOMO放疗的患者有31例，接受同步EGFR单抗联合放疗患者20例，其余患者皆接受以铂类为基础的化疗联合放疗，pGTVnd以及pGTVnd的处方剂量为70～74 Gy/33F，未有3级以上的不良反应，不良反应均为1级或2级。32个月的中位随访时间，接受TOMO放疗的患者3年无区域复发生存率（NRFS）为98.2%，无局部复发生存率（LRFS）为96.1%，无远处转移生存率（DMFS）为92.0%，总生存率（OS）为86.3%，该研究结果表示TOMO放疗的毒性反应十分低，具有令人满意的治疗效果。另外，Du等对132例鼻咽癌患者的二期临床研究，pGTVnd和pGTVnd处方剂量为67.5 Gy（2.25 Gy/F），PTV1处方剂量60 Gy（2.0Gy/F）以及PTV2处方剂量54 Gy（1.8 Gy/F），23.7个月的中位随访时间。结果表明，2年LRFS为96.7%，无区域复发生存率（NRFS）为95.5%，无局部区域复发生存率（LNRFS）为92.2%，无远处转移生存率（DMFS）为92.7%，以及OS为93.2%。Chen等[12]对28例均接受TOMO放疗的鼻腔鼻窦鳞癌患者进行了研究，3年局部控制率为80.2%，OS为59.2%，视力保护率77.8%。

湖南省肿瘤医院分析了85例接受TOMO放疗的局部晚期鼻咽癌患者，中位随访时间27个月，2年无局部复发生存率（LRFS）为96.3%，NRFS为98.8%，DMFS为96.3%，OS为96.3%，4例患者出现4级白细胞减少症，5例患者出现口干症，4例患者出现3级听力损失。该研究结果表明TOMO放疗在治疗局部晚期鼻咽癌患者中具有很好的总体生存率和疾病控制率[13]。Jones等[14]对24例给予TOMO照射的头颈部肿瘤患者进行了分析，处方平均剂量为60 Gy，2年局部控制率为41%，无瘤生存率为20%，OS为25%。

Hsieh等[15]对53例接受TOMO治疗的术后高中危口腔鳞癌患者进行了分析，4年局部控制率为76.4%，区域控制率为94.3%，局部区域控制率为66.0%，舌癌4年局部区域控制率为88.3%，颊黏膜癌为37.1%，3级皮肤炎发生率为11.0%，黏膜炎为34.0%，吞咽困难为13.0%，治疗完成两年后2级口干发生率降为0，有令人满意的临床治疗效果。

刘慧等[16]回顾性分析了100例鼻咽癌放疗患者，其中50例接受TOMO治疗，另外50例接受IMRT治疗，结果显示，TOMO治疗危及器官的剂量比IMRT治疗低，且TOMO治疗后皮肤2级的不良反应发生率为18%，口腔黏膜2级为36%，唾液腺2级为26%，食管/下咽2级为28%，分别低于IMRT治疗后皮肤2级的48%，口腔黏膜2级的42%，唾液腺2级的72%，食管/下咽2级的60%，该临床结果表明TOMO放疗能够保护危及器官，减少急性不良反应的程度。

以上临床研究表明，TOMO放射治疗系统对于头颈部肿瘤患者具有较好的治疗效果，并且能够对头颈部肿瘤周围的重要器官进行较好的保护，显著减少放射治疗后不良反应的发生。

3.TOMO治疗头颈部肿瘤的误差分析及剂量优势

倪千喜等[17]研究了TOMO放射治疗系统兆伏级CT成像（TOMO-MVCT）在治疗鼻咽癌患者时直接计算剂量的可行性，研究结果显示相比于常规的千伏级CT，TOMO-MVCT直接用于计量计算，左腮腺的D50相对误差为（0.26±0.86）%，右腮腺为（6.47±1.42）%，表明TOMO-MVCT具有剂量准确，可直接在放射治疗中计算剂量的优势。Saha等[18]对100例TOMO治疗头颈部肿瘤患者摆位误差进分析，未校正前的头脚方向（LNG）、左右方向（LAT）和腹背方向（VRT）系统误差和随机误差均＜2mm，未校正治疗前三个方向误差＞5mm概率低于3%，相比常规加速器误差更小。

Lee等[19]比较了TOMO、IMRT、VMAT分别治疗10例晚期鼻咽癌患者中的计量学差异，研究结果显示TOMO放疗除了能实现对靶区更好的剂量适形性外，还能够显著降低放疗时下颌骨的剂量，表明TOMO的剂量均匀性较好，且对器官的照射剂量更低。Liu等[20]分析了8例采用IMRT、容积旋转调强放疗（VMAT）、TOMO和三维适形放疗治疗的鼻腔T细胞淋巴瘤的患者，并分析了其剂量差异，结果表明TOMO放疗在PTV、D98、冷点剂量的均匀指数最佳。程婷婷等[21]对比了10例晚期鼻咽癌患者接受TOMO放疗和VMAT的剂量差异，结果表明TOMO放疗靶区PGTVnd的Dmax、脑干Dmax、两侧颞叶Dmax的剂量比VMAT治疗均有所降低。浙江省肿瘤医院比较了TOMO、VMAT、IMRT三项计划中的剂量，结果显示TOMO与强调靶区的剂量没有显著差别，但耳蜗、甲状腺、视神经、脊髓等正常组织的剂量下降1.7%～55.1%，明显优于调强放疗。以上研究表明TOMO放疗能够更有效地保护周围器官。

闫静[22]对鼻咽癌螺旋断层放疗与静态调强放疗的剂量学优势进行了全面的比较，结果显示在TOMO治疗计划中，TOMO改善了放疗计划的适形度指数及靶区均匀性指数，显著改善了剂量分布，同时满足了剂量限制的需求，具有显著的剂量学优越性，明显好于静态调强，无论是7野IMRT还

参考文献是9野IMRT，为提高肿瘤治疗疗效提供保，在危及器官保护方面，TOMO对脑干、脊髓、内耳、晶体、颂下腺等的保护均优于固定野调强，与既往研究结果类似。

以上临床经验表明，TOMO技术治疗头颈部肿瘤具有靶区位置更加精确、剂量更准确且分布更均匀的优点，在满足靶区剂量的要求下能够更好地保护周围重要器官。

4.小结

头颈部肿瘤常见的肿瘤类型有喉头癌、鼻腔癌、甲状腺癌、口腔癌、颈部食道癌等，其发病原因与酒精、烟草等有关，并且具有极高的发病率和病死率。放射治疗器械以及技术的改进使得头颈部肿瘤治疗疗效得到了提高，与此同时，肿瘤治疗后的生存率以及生活品质也逐渐引起了人们的重视。TOMO放疗相比于传统的调强放疗具有更精确的靶区位置，更好的靶区适形性以及更均匀的剂量分布，并且还能够减少对肿瘤周围重要器官的损害，减少头颈部肿瘤患者放疗的不良反应。目前，在国内TOMO治疗普及率不高，国内外临床研究数据相对较少，并且对于低剂量照射正常组织是否会引起新的问题、改善靶区剂量的分布能否提高肿瘤的控制率等一系列问题尚不明确，有待进一步研究。总体来讲，TOMO技术是一种安全高效的治疗方式，是现代肿瘤精密放疗的首选技术之一，未来会被更广泛地应用于肿瘤的放射治疗中。