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临床肿瘤学杂志2012年4月第17卷第4期Chinese Clinical 0neology,Apr.2012,Vo1.17,No.4 ・375・
现代术中放疗的进展
210002 南京 解放军八一医院全军肿瘤中心 华长江,王晓萍综述
【摘要】 文章回顾了现代术中放射治疗的历史进程,总结了术中放疗设备的进展和特点,对术中放疗理论基础、临床
适应症的变化和拓展、主要并发症以及和其他治疗方法的联合应用进行了归纳。
【关键词】术中放疗;进展;设备;适应症;并发症
中图分类号:R730.55 文献标识码:A 文章编号:1009—0460(2012)04—0375—04
Progression of modern intraoperative radiotherapy
HUA Chang-jiang,WANG Xiao-ping.Tumor Center ofP ,81 Hospital ofP ,Nanfing 210002,China
【Abstract】The content of this article recalls the historical process of modern intraoperative radiotherapy.It summarizes the
development and characteristics of intraoperative radiotherapy equipment.It also concludes the theoretical basis of intraoperative radio・
therapy,the change and improvement of clinical indications,main complications,and treatment combined with other methods.
【Key Words】 Intraoperative radiotherapy;Progression;Equipment;Indications; Complications
术中放射治疗(intraoperative radiotherapy,IORT)是指在 1.2移动式术中加速器1996年9月Mobetron经过验收测
手术过程中用放疗设备对原发肿瘤瘤床、残存灶和淋巴引流 试,1999年投入商业化生产。Mobetron采用高能电子线进行
区等部位施行近距离单次大剂量照射的一种放疗方法。术 治疗,具有4~12MeV4种能量,治疗剂量率为10Gy/min,标
中放疗也被称为医师引导的放射治疗(phsician guided radio—
称源皮距为50 am,照射直径3~10cm,产生x线泄漏比较
therapy,PGRT),广义的IORT包括术中放射性粒子瘤体或
少,治疗深度0.7—2.6cm。Mobetron自重1275kg,采用C型
瘤床内植入。术中放疗的历史已经超过百年 J,最早始于
臂旋转式机架,安置于手术间内,摆位时间60min,照射时间
1909年Carl Beck试图用于胃癌的治疗,直到1964年日本 2min。移动加速器在无菌手术室开展IORT,不影响常规放
Abe教授才成功应用于临床。1972年我国开展了第1例术
疗,手术患者麻醉、感染风险相对较小,因此IORT又取得进
中放疗,但因术中管理、放疗设备和操作空间的特殊要求,其
一
步发展。Mobetron是比较典型的可移动术中放射治疗系
发展历程较为曲折,进展缓慢。80年代气管内麻醉技术及电
统,但体积笨重、价格昂贵、移动不灵活和准备时间长,因此
子遥控麻醉技术发展后,IORT才较广泛开展。随着计算机
只能在少数手术中应用。另一种移动直线加速器Novac7
应用、新型移动放疗设备的研制,近二十年IORT得到迅速发
(Hitcsys,意大利,1997年),可以提供3、5、7、9Mev 4种能量
展,目前已经成为治疗多种肿瘤的有效手段。因此自Abe以
的电子线,90%剂量深度1—2.5cm,聚光筒最大直径10cm。
来的术中放疗可称之为现代术中放疗 。
1.3 术中光子治疗仪蔡司公司于1997年推出了术中光
1术中放疗设备发展
子治疗仪Intrabeam,适应了肿瘤外科从根治性手术到微创、
风险评估的改良手术的概念演变。Intrabeam利用温和、照射
1.1 固定式直线加速器 现代术中放疗开展初期,患者例 深度浅的低能x射线(40—50kV)照射肿瘤和瘤床,采用6
数少,大多采用传统固定式直线加速器,在机房进行。固定 轴机械臂式,使用放射球腔各向同性发射,治疗剂量率为
式加速器一般具有电子线和x线,使用电子线的术中放疗称 10Gy/min,照射深度1.0~2.0cm,照射直径1.5~5.0cm。其
为电子线术中放疗(intraoperative electron beam radiotherapy,
较小的体积、较轻的重量(280kg)、较低的防护要求,使设备
IOERT)。电子线最大束流能量12~18MeV,治疗靶区深度
可在手术室直接使用;滑轮系统方便灵活,摆位时间10min,
相对较大。由于设备结构复杂,故障率和维修成本相对较 治疗时间15—30min,使同时为多台手术提供术中放疗成为
高;因准备和等待IORT患者,加速器的工作效率相对比较
可能 。由于照射范围之外辐射剂量急速下降,使周围健
低;同时将手术暴露的患者移动到放疗机房,转运过程增加 康组织得到很好的保护,而受照组织中更高的电离密度产生
了麻醉风险,机房环境也增加了感染风险 J。这使得IORT
了更高的相对生物效应,达到温和高效的肿瘤治疗效果。近
经过一段时问的迅猛发展后,长时间停滞不前。
几年Intrabeam得到大量配置,术中放疗又获得新发展。
・
376・ 志2012年4月第17卷第4期Chinese Clinical Oncolo ̄v.Aor.2012
Vo1.17.No.4
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1.4近距离后装放疗装置应用近距离后装放疗装置进行
Toita将术中放疗的适应证归为3类:术后肿瘤大块残留,即
肉眼可见的肿瘤残留;术后显微残留,即肉眼全部切除,组织
学检查证实切缘有肿瘤细胞者;术后安全边缘不足,此项由
手术医师判定,如肿瘤与周边组织粘连较重。还有报道将
IORT用于曾经1~2次外照射或多次术中照射局部肿瘤复
发的患者,作为减轻患者痛苦的姑息性治疗手段 j,术前未
放疗过的侵及颅底区域的头颈部恶肿瘤应用IOHDR与外照
射有较好的局部控制率及生存率 。
3.2治疗剂量亚临床灶IORT的放射剂量10Gy,肉眼可
IORT的方法称为术中高剂量率近距离后装放疗(high dose
rate intraoperative radiotherapy,IOHDR或HDR—IORT),始于
1964年,放射性核素出现过cs co6。、Aul98、Il25、cf2 :(中子
线),80年代后期得到进一步发展…。目前常将Ir 用于
IOERT无法接近的狭窄腔道、陡峭斜面及有角度的部位 j,
如眶周、颅底、舌根、扁桃体区等。施行IOHDR需要屏蔽手
术室、遥控麻醉管理能力、手术室配有高剂量率终端、快速置
管和剂量计算能力,高剂量率小型设备可在使用前从放疗科
移至手术室。虽然可进行前列腺癌的术中CT定位插植以提
高精准度 ,但使用条件限制较多,影响了IOHDR的应用
推广。
2术中放疗理论基础
2.1术中放疗的优势与常规外照射(ERBT)相比,IORT
可精确设定照射野,直接破坏无法切除和术后残留的肿瘤组
织,生物学效应是同剂量分次体外照射生物效应的1.5—2.5
倍 。能将正常组织最大限度地排出或遮挡在射野之外,利
用高能粒子束表面剂量高和达到最大剂量点深度后急剧衰
减的特性,使靶区剂量均匀,病灶后正常组织和器官则照射
量小,有效减少放疗并发症的发生;与手术同时进行,在短时
间内实现双疗效 ;既往全程放疗的区域也可以再次放疗,
不影响随后的体外放疗和化疗。分割放疗是常规放疗的主
流模式,但大剂量低分割放疗一直在临床应用,只要放射线
有优质的剂量分布,正常组织保护良好,低分割放疗仍然有
使用价值,近百年来从未中断使用过 J。在常规放疗之后,
低分割照射用作加量治疗,治疗次数和时间缩减,治疗效果
相当或更好。
2.2 IORT生物学效应单次剂量IORT的生物学效应至今
仍未明确 ,一般认为相当于外照射常规分割相同剂量的
1.5~2.5倍,而IOERT在正常组织的效应相当于常规分割
剂量的5倍。手术切除肿瘤后有效降低肿瘤体积,小体积照
射可容忍较高剂量;手术有效减少肿瘤乏氧细胞比例,增加
局部控制率;IORT缩短了手术与放疗的间隔时间,减少肿瘤
细胞的增殖机会。通常的分割放疗允许周围正常组织潜在
损伤的修复、乏氧细胞的再氧化及细胞周期的再分布。单次
大剂量的术中放疗显然对机体是不利的,但根据I-Q模式,
如果对周围正常组织的照射量减少20%一25%,术中放疗还
是有利的 。因此确保IORT物理剂量的准确,做好肿瘤周
围正常组织的辐射防护,既是IORT成败的关键,也是体现独
特生物学效应的前提。
3术中放疗的临床应用
3.1 临床适应证 IORT的临床适应证随着设备的不断进
步得到拓展,目前广泛用于头颈、胸、腹、泌尿生殖系以及骨、
软组织等全身多部位肿瘤的治疗… 。近年随着Intrabeam
的推广,在乳腺癌、脑肿瘤的应用不断增加 ” 。Takafumi
见小于2cm者予15Gy,残留部分大于2cm者予17.5~20Gy,
或根据周边情况选择20~35Gy,个别可达到40Gy 1’ J。不
同照射剂量需要的时间与设备性能有关,一般需要10
—
30min。
3.3射野设计术中放疗大多采用单野,也有少数病例根
据病变情况,包括周边组织情况,采用不重叠的多野技术和
野中野技术,即在中心巨体肿瘤残留区给予较高剂量,而周
边显微残留区给予较低剂量的放疗。不同设备的单次照射
野大小也不同,因此需要结合瘤区和设备情况综合考虑。
3.4治疗效果评价术中照射区域的肿瘤控制率、局控率、
远处转移情况和生存率是临床效果评价的几个基本方面。
日本Abe开展腹部恶性肿瘤IORT累积了丰富经验,Valentini
等 的分析表明手术联合IORT的效果优于单纯手术。直
肠癌单纯手术局部复发率高达30%~60%,小于5mm的淋
巴结易被术者疏忽而造成局部复发率可达50%,IORT可弥
补此不足,在局部晚期初治及复发性直肠癌的治疗中占重要
地位 。在美国、欧洲、日本手术切除加IORT的研究表明,
IORT能提高生存率和明显改善局部生存率 J。对于姑息减
瘤术,主要是腹腔及腹膜后肉瘤 15],IORT辅以外照射延长
了患者带瘤生存期,并具有一定的止痛效果 16 3,IORT加外
照射,缩短了患者的治疗周期,提前创造了有利放疗的时机,
提高了综合治疗效果 17 3。Intrabeam的使用使得早期乳腺癌
的保乳手术得以扩展 J。有报道肺癌术中放疗局部控制
率可达93.75%_2 ,术中放疗加术后常规放疗,在控制局部
肿瘤的生长、减少放疗并发症、增加患者生存率和延长生存
期方面有良好效果。IORT以25Gy左右为宜,术后ERBT 20
—
40Gy,2年生存率为65%l2 ,不进行术后照射,难以达到
满意效果。IORT治疗胰腺癌能明显提高KPS评分,止痛有
效率90%以上 。
3.5 并发症虽然IORT可以将正常组织隔离于放射野外,
但由于单次照射剂量大,并发症的发生率为8.5%一
24%_9 j
。
临床实践中发现其主要敏感部位为外周神经、输
尿管、胆道、食管、小肠和肺。由于手术同时施行放疗,有些
早期并发症难以区分是手术或是放疗所致。
3.5.1神经反应照射ERBT 50Gy、IORT 10~25Gy后,外
周神经损伤可表现为疼痛、运动和感觉障碍。3级痛感可在
2—4个月后出现,1~12个月消退,与照射剂量和神经长度
有关:IORT<12.5Gy时,发生率为5%;而大于15Gy时,发生
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率增加到19%。椎体脊髓反应为胰腺癌IORT的最大并发
症,可表现为椎骨破坏、截瘫、椎管内出血、自主神经功能失
调、肢体麻痹和活动不协调等 J。
3.5.2粘连性肠梗阻行IORT的患者粘连性肠梗阻的发
术中肿瘤细胞种植的危险;如果术前休息期发现肿瘤转移,
可以免做IORT;便于控制两次照射的间隔时间,避免因为手
术并发症而推迟术后照射。
4.2克服乏氧细胞的放射抗拒性乏氧是肿瘤放射抗拒的
生率较单纯手术者高,可能与IORT引起的急性放射性炎症
有关。术后胃肠功能恢复时间IORT组较单纯手术组平均延
缓1天左右;肠粘连情况较单纯手术组增加10%左右,常发
重要原因之一,但长时间吸入高浓度氧可引起肺泡萎缩,术
后呼吸系统并发症增加,在全麻中采用高低氧吸入的方法有
助于上述问题的解决 。在术中放疗时,通常会吸入较高
生于术后3—6个月,大部分经保守治疗可缓解 。行IORT
浓度的氧气,机体组织普遍处于高氧浓度状态,但IORT照射
野集中于肿瘤组织,因此对正常组织的影响很小。
时,将肠管隔离于腹膜腔外或使射线局限于某一区域,使放
射性炎症局限化,可减少肠粘连的发生 。
3.5.3 胃肠道出血IORT最常见的并发症为胃肠道出血,
且有迟发出血的可能。实验发现,IORT 45Gy照射后的动物
与30Gy相比,术后小肠张力和弹性明显下降,并伴有明显的
粘膜下纤维化,5年内出现内瘘、吻合口出血、肠壁萎缩等并
发症高于30Gy实验组。因此认为3OGy是不引起小肠早晚
期放射反应的最大剂量。Winett等 对150例无转移的局
部胰腺癌患者行IORT后,l6例发生上消化道出血,为减少
胃肠道并发症,除剂量不超过30Gy外,术后延长胃黏膜保护
剂、抗酸药的使用时间有助于降低消化道出血的发生率。
3.5.4胆肠吻合口瘘 由于放疗对血管的愈合及再生有负
面影响,特别对毛细血管的损伤最大,因此任何剂量的IORT
都会引起胆肠吻合口的延迟愈合。胆肠吻合口狭窄是最常
见的术中放疗并发症,其严重程度呈剂量依赖性 J。IORT
>20Gy时,引起胆道和胆肠吻合口纤维化导致胆道梗阻或
吻合口漏的可能性增大。照射20Gy后2个月可以引起胆管
壁轻度增厚、胆肠吻合口轻度狭窄,及继发的肝内胆管扩张、
化脓性胆管炎;30Gy则有中度狭窄和明显的胆管扩张、胆管
炎;40Gy有重度狭窄,胆管内淤泥样栓子形成。因此20Gy
是安全的,应当先放疗后吻合。
3.5.5胰腺相关并发症 胃癌术中放疗会出现放射性胰腺
炎等并发症,其发生率为4%E3o],出现一过性淀粉酶升高,按
胰腺炎治疗半个月后,淀粉酶水平恢复正常,症状消失。研
究发现IORT 25Gy不会引起明显的胰腺内外分泌功能不足、
胰腺纤维化和胰腺炎等 。
3.5.6放射性肺炎肺对放射线甚敏感,尤其一次性大剂
量照射的术中放射更易发生放射性肺炎,临床多在放射后至
少2个月才出现症状,必要时应以肺穿刺病理检查确诊。放
射性肺炎一般出现于食管癌的IORT,国内报道2例分别于
术后24个月及26个月死亡,其症状酷似全麻后围手术期的
肺炎E32]
4术中放疗的联合应用
4.1 与外照射联合应用 IORT必须与外照射相配合 。
其优点在于外照射体积较大,可弥补术中照射体积小的缺
陷,降低IORT射野外复发的机会;通过外照射降低IORT剂
量,减少IORT周边正常组织损伤。至于IORT与外照射的
序贯问题,大都认为术前照射优于术后照射,优势在于:减少
4.3与化疗联合应用 由于IORT是单次大剂量照射,不能
利用放射治疗的分割照射效应是其不可克服的最大缺陷。
间质化疗使化疗药物持续缓慢释放,达到器官靶向治疗目
的,在动物实验中能够有效控制肿瘤进展。因此IORT与间
质化疗的联用理论上能够取长补短,有效改善局部治疗效
果,有报道放疗后序贯辅助化疗可明显延长生存时间 ,加
用辅助化疗则比单用放疗者的生存率显著延长。规范手术
[rL
联合放疗可提高局部控制和远期生存率,INT0116及更新报
1 2
]1j
道显示术后辅助放化疗可提高高危复发危险的局部晚期胃
癌患者的局部控制率和生存率,并且可以被大多数患者
耐受 。
在第45届ASTRO大会上,大会主席Joel E.Tepper在开
幕词中指出,未来数年放疗进展的热点是术中放疗和影像引
导放疗两个方面。近年来,国际术中放疗学会借助循证医学
的发展,采用荟萃方法在全球开展了诸多IORT合作性课题
研究项目,如IORT治疗非小细胞肺癌、乳腺癌等项目。随着
新设备的推广使用,可以相信我们会见到更多具有说服力的
研究报告,展现IORT在肿瘤综合治疗中的作用。
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