螺旋斷層放療系統(tǒng)tomotherapy綜合簡介

TomoTherapy（簡稱TOMO）——螺旋斷層放療系統(tǒng)，1990TomoTherapyRockwellMackiePaulReckwerdt一起研發(fā)的一代放射治療設(shè)備。從2002年第一臺臨床試驗(yàn)機(jī)開始運(yùn)并通過FDA認(rèn)證，到2005年正式在上市目前全球已經(jīng)安裝了400多臺TOMO，并治療了數(shù)十萬名患者TomoTherapy螺旋斷層放療系統(tǒng)CT3602萬的子野數(shù)目、薄層照射理念，IGRT影像引導(dǎo)，獨(dú)創(chuàng)的自適應(yīng)計(jì)劃等創(chuàng)新科技及專利技術(shù)，被公認(rèn)文章（參見臨床文獻(xiàn)綜述部分。旋斷層療的床應(yīng)用圍非廣泛既可以用創(chuàng)、無架的定向式精治療0.660厘米直徑的橫斷面和60厘米長的全身范圍內(nèi)的大腫瘤進(jìn)行影像引導(dǎo)下的調(diào)強(qiáng)治療（如全腦脊髓和全身骨髓調(diào)強(qiáng)照射。1逆向調(diào)強(qiáng)IMT2影像引導(dǎo)IT，3）自適應(yīng)放療T。TomoTherapy螺旋斷層放療系統(tǒng)CT機(jī)。6MVCT3.5MV的扇形束X光，經(jīng)螺旋掃描而產(chǎn)生兆伏級的三維CT圖像（MVCT，用于治療前的位置驗(yàn)證；同6MVX640.625厘米寬的二元多葉光柵快速調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)360度螺旋斷層調(diào)強(qiáng)照射治療。 突破了傳統(tǒng)腫瘤放療的諸多局限，將當(dāng)代影像引導(dǎo)逆向調(diào)強(qiáng)技術(shù) 的獨(dú)特性在于將現(xiàn)代螺旋CT和醫(yī)用直線進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了同時(shí)具有影像掃描功能以及調(diào)強(qiáng)放射治療能力的超級螺旋放療CT。TomoTherapy一經(jīng)推出，迅速受到國際放療界的認(rèn)可和推崇，已有超過1500篇以上的國際臨床文獻(xiàn)和對其技術(shù)平臺的先進(jìn)性和臨床療效的優(yōu)異性予以肯和其他國家正在廣泛開展螺旋斷層放療系統(tǒng)多中心的臨床合作研究，已經(jīng)有50多searchon“omoherap一大批世界知名腫瘤中心先后裝備了多臺螺旋斷層放療機(jī) 這些頂級醫(yī)院包（Orlando（UCSFHope，SwedishMedicalCenterU.C.DAVIS，TorontoSunnybrookRegionalCancerCentre，德國海德堡/國立，法國居里（CurieInstitute，英國大學(xué)醫(yī)院（CambridgeUniversityHospitals）伊麗莎白醫(yī)院（QueenElizabethHospital）布魯塞爾AZ-VUB腫瘤中心，新加坡國立中心（NCC，韓國國家中心（NCC、延世大學(xué)，臺大醫(yī)院、榮總，（TataMedicalCentre）等一大批世界知螺旋斷層放療系統(tǒng)在亞洲總數(shù)也超過了70臺，其中韓國裝機(jī)16臺、裝機(jī)22臺裝機(jī)14臺、5臺、5臺，新加坡裝機(jī)3臺。國內(nèi)也有多家頂級醫(yī)院開始和02年58臺TOO3臺。其中包括中國醫(yī)學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院、協(xié)和醫(yī)院、總醫(yī)院01醫(yī)院、總院、總院、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、省腫瘤醫(yī)院等多家著名三甲醫(yī)院已經(jīng)開展使用并取得了很好的臨床效果。TomoTherapy相比常規(guī)放療和常規(guī)調(diào)強(qiáng)IMRT，更容易實(shí)現(xiàn)放射治療理想劑量分布的要Pantng術(shù)。很多醫(yī)生和物理師在使用過Tomotherapy后，對其最深的印象和體會都是在做復(fù)雜病TomoTherapy是從CTCT，天生具備影像引導(dǎo)IGRT能力?？稍诿看沃委熐斑M(jìn)行極低劑量（~1cGy）CT掃描，獲得相當(dāng)清晰且無TomoTherapy螺旋斷層成像和治療采用同一放射 中心和治療中心的偏差問題。由于螺旋斷層放療系統(tǒng)的CTCT影像本質(zhì)一樣，其CT值與電子密度之間呈精確的線性關(guān)系，因而可以用來在整個(gè)治療療程中做劑量的定量TomoTherapy與傳統(tǒng)相比，沒有常規(guī)擁有的許多治療附件。無機(jī)架與病螺旋斷層與徑照放射治療系統(tǒng)（Tomo近年來，TomoTherapy又在原來的螺旋斷層放療HiArt系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展出了“斷層徑（omoDirect照放射治療系統(tǒng)。這是在螺旋斷層放療技術(shù)的基礎(chǔ)上又一項(xiàng)重要突破。這項(xiàng)技術(shù)可以通過112個(gè)固定治療角度，結(jié)合二元?dú)鈩覯LCMDAnderson腫瘤中心的LANGEN博士對用螺旋斷層方式和斷層徑照方式在APBI治療的計(jì)劃對比研究中發(fā)現(xiàn)，對靶區(qū)的適形度上，螺旋斷層的劑量分布要更好，但是斷層徑照對同側(cè)肺的保護(hù)上，明顯超過螺旋斷層方式（Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.70,No.4,pp.1272–1280,2008）。ALYSONMCINTOSH等人在運(yùn)用斷層徑照研究治療上也得出同樣或類似的結(jié)果，即對肺，心臟等關(guān)鍵的保護(hù)上，斷層徑照優(yōu)勢明顯（Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.71,No.2,pp.603–610,2008）。在康星大學(xué)與TomoTherapy公司聯(lián)合的WHITEPAPER里，也對斷層徑照與傳統(tǒng)治療的劑量分布做了詳細(xì)的研究和分析，結(jié)果是斷層徑照對健側(cè)乳腺的保護(hù)，即使加上每次的MVCT圖像引導(dǎo)也顯著低于常規(guī)對健側(cè)乳腺和肺的劑量。PierfrancescoFrancoTumori等了關(guān)于斷層徑照的臨床應(yīng)用結(jié)果（TomoDirect:anefficientmeanstodeliverradiationatstaticangleswithtomotherapy,Tumori,97:498-502,2011）。其結(jié)論是在一些不太復(fù)雜的病例中（例如：，骨轉(zhuǎn)移等），斷層徑照可以快總之，斷層徑照（TomoDirect）廣泛取代常規(guī)三維適形和一般不復(fù)雜的IMRT照射。但對于比較復(fù)雜的腫瘤治療如頭頸腫瘤，全身骨髓放療TMI等，螺旋斷層治療方式仍將是最佳選擇。總之，斷層徑照將進(jìn)一步提高TomoTherapy整體的臨床應(yīng)用的能力和效率。中國目前每年新發(fā)在280萬以上，但總體接受放射治療的人數(shù)不到15%（美國約為60%。中國每百萬人口擁有大型放療設(shè)備不到1臺（每百萬人口為13臺。TomoTherapy——將安裝在螺旋CT上的完美新被國際放療界公認(rèn)為現(xiàn)TomoTherapy400多臺，為TomoTherapy的目標(biāo)就是讓每一位患者都能夠有機(jī)會受益于這項(xiàng)卓越的創(chuàng)新科技卻能夠治療超過100%的放療病種 TomoTomoTherapyTomoTherapy螺旋斷層放療系統(tǒng)主要由下列4機(jī)架內(nèi)包含一臺6兆伏（6MV）的醫(yī)用直線，用于產(chǎn)生放射治療和CT掃描的射線。在射線出口處，安裝了二元?dú)鈩佣嗳~光柵（MLC，主要功能是對射線強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制（通過葉片開關(guān)，阻擋和控制出射劑量大小。此外在對面還安裝了CT探測器用于穿過的X射線信號，可以重建的CT圖像和劑量信息等。TomoTherapy85cm大孔徑CT滑環(huán)機(jī)架，機(jī)頭安裝在滑環(huán)上，等中心精度高達(dá)0.1毫米。無需考慮楔形板角度、擋鉛、患者和機(jī)頭碰撞、機(jī)架角度、準(zhǔn)直器角度、床角度、電子線、電子線限光筒等常規(guī)必須考慮的計(jì)劃要素。治療床用于支撐進(jìn)行CT掃描和治療。在治療時(shí)可以伴隨機(jī)架旋轉(zhuǎn)而連續(xù)運(yùn)動，相對產(chǎn)生螺旋治療的方式。TomoTherapy機(jī) 數(shù)據(jù)庫硬件：配有RAID系統(tǒng)的的服務(wù)計(jì)算機(jī)集群：由7個(gè)基于Linux系統(tǒng)的Blade（每臺計(jì)算機(jī)都有4個(gè)Xeon集群服務(wù)器主要用于：1治療計(jì)劃的優(yōu)化計(jì)算，2控制斷層治療系統(tǒng)的運(yùn)行，3治療計(jì)劃系統(tǒng)工作站：主要完成的放療計(jì)劃的優(yōu)化處理和計(jì)劃的QA驗(yàn)證工作。是操作臺：主要用于執(zhí)行每天的擺位CT掃描驗(yàn)證以及治療工作。是操作技術(shù)員的工與所有常規(guī)相比，TomoTherapy所需要的機(jī)房尺寸最小，最小防護(hù)墻厚度：1米由于不需要考慮照射野角度、擋鉛、MLC光野等擺位要素，使得擺位更方便、快捷。如果采用MVCT做精確的影像引導(dǎo)擺位，CT成像和擺位修正的時(shí)間通常為2~3分鐘，機(jī)器治療時(shí)間大約為5~7分鐘左右。單一整個(gè)時(shí)間（從進(jìn)到出機(jī)房）大致只有10到15分鐘。螺旋斷層放療系統(tǒng)設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)射線源軸間（等中心）距 850孔徑（患者空間 850mm(半徑425CT探測器通 576(大約使用528個(gè)治療 直 6直線成像射線能 3.5直 模 僅光子（鎢靶位直 300次/每 64片隔行互插最大治療體 長度為160cm圓筒形，直徑為 6.25 100MLC漏 野外區(qū)域0.2%野內(nèi)區(qū)域0.5MLC葉片材 鎢合金(>90%MLC葉片的最大切換時(shí) 50驗(yàn)證高對比分辨 1.6 512x512圖40cm視野(FOV)(3cGy軟組織對比 30mm目標(biāo)為3%(最大為3cGyTomoImage的典型患者劑量（通常 1.0-2.5電子密度對CT數(shù)值的比和密度成線性關(guān)系，包-Z材料(例如，骨操作員工作 基于微軟windows操作系統(tǒng)，Java用戶界計(jì)劃工作 基于微軟windows操作系統(tǒng)，Java用戶界數(shù)據(jù)庫結(jié) 關(guān)系型(DB2),CORBA通訊服務(wù) 配有RAID系統(tǒng)的的服務(wù)器 電 480VAC，3相(△),60A每相(可能支持其它類型電壓治療室熱負(fù) 40,000BTU/hr.峰值=11.72計(jì)算機(jī)熱室熱負(fù) 18,000BTU/hr.=5.28治療機(jī) 6MV機(jī)房的高度(最小值 2.8機(jī)房門最小高 2.03機(jī)房門最小寬 1.32米(針對2.44米通道該項(xiàng)技術(shù)于2002年獲得FA批準(zhǔn)，2003年正式應(yīng)用于臨床，目前已在超過20個(gè)國家的近400所醫(yī)院或腫瘤中心運(yùn)用其獨(dú)有的技術(shù)（3D影像引導(dǎo)螺旋斷層調(diào)強(qiáng)）治療癌mTerapy絕大多方現(xiàn)放射療設(shè)備操作實(shí)為（科，髓全等。mTerpy系統(tǒng)也適合做內(nèi)及顱（體部X刀。兆伏級CT掃描改善了靶區(qū)定位的精確度從而使放療醫(yī)生在充分保護(hù)正常的前提下，可以提高靶區(qū)照射劑量?？傊琽oheapy在臨床適合于所有需要進(jìn)行放射治療的。斷層放療在腫瘤放療中的獨(dú)特應(yīng)用非常廣泛，如：0.6cmRTOG相關(guān)要求，并且實(shí)施非常簡便。適形度和均勻度都位居目前放療各種之。因此，頭頸部腫瘤是最適合用TOMO來做調(diào)強(qiáng)放療。效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)調(diào)強(qiáng)（見M.D.Anderson）至提高到18~20Gy，十年以上復(fù)發(fā)率可以大幅度下降。被認(rèn)為是未來的發(fā)展方向和金標(biāo)準(zhǔn)。斷層放療（TomoTherapy）是體外遠(yuǎn)距離放射治療的式，其癥與任何外照凡屬于放射不敏感的腫瘤，應(yīng)做為相對癥，如皮膚黑色素瘤、胃癌、小腸癌、軟和傳統(tǒng)放療相比，TOMO在處理復(fù)雜腫瘤（病例）上的能力非常強(qiáng)大，甚至在其次，由于TOMO可以在每一個(gè)的每一次治療前都可以進(jìn)行一次CT低劑都將從中獲益（比如由于精確度提高，從而可以提高單次劑量，縮短療程。這樣就從整體國內(nèi)的文獻(xiàn)和研究結(jié)果主要總結(jié)在下面由申文江教授和教授的書籍自從Tomo問世以來，到目前（2011年）國際上已經(jīng)了超過1500篇文章對Tomo50個(gè)臨床實(shí)驗(yàn)已經(jīng)展開（clinicaltrials.追蹤時(shí)間已有超過45個(gè)月。已的文章對 評總BreastProstateHead&CT4848Other Oncology,SeptESTROAbst多目標(biāo)問題的非劣最優(yōu)目標(biāo)域（Paretofront）TomoTherapy優(yōu)于OMP和Eclipse。Fiorinoet 0ESTROabst多種情形下——Tomo和RapidArc——“對于所有的模擬，RapidArc只達(dá)到了極少數(shù)優(yōu)化目標(biāo)，然而Tomotherapy確能夠產(chǎn)生最均勻的劑量和優(yōu)于RapidArc的適形劑量分布。”BroggietOptimizationIssuesinTomotherpyOAR的保護(hù)。野外的總劑量（積分劑量）相當(dāng)于傳統(tǒng)的RodriguezetMed.Phys.36,相比于傳統(tǒng)的適形照射和IMRT，增加了概率并減少了NTCPShaikhetMed.Phys.36,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)因?yàn)闇p少了靶體積單元的劑量照射時(shí)間，Tomotherapy在生物效應(yīng)上優(yōu)于SMLC和DMLC。ScetMed.Phys.36,多個(gè)案例計(jì)劃的比較：總體上，TomoTherapy在靶區(qū)劑量適形度上優(yōu)于RapidArc，動態(tài)拉弧適形或固定野IMRT。RongetIntJRadiatOncolBiolPhys.(Vol.75,Issue3,Supplement,PageS664)TomoTherapy和VMAT盲研究比較——達(dá)OARTomoTherapy的適形度是VMAT的兩倍。OliveretJournalofapplied physics10(4),3068apdArc，IMT和omo——ooheapy達(dá)到目標(biāo)要求的同時(shí)，任然具有最好的劑量勻性。Ashenafiet Perkins,LA, 2175比較電子線和X線治療切除術(shù)后胸壁的計(jì)劃，TomoTherapyOAR劑量的同Caudrelieret HospitalCancer (2009)對于治療包括鎖骨上，腋窩和IMC，Kainzet 2546Reynderset ooheap和ooect模式可以根據(jù)放療師的決定來產(chǎn)生劑量分布，對于的治療和保護(hù)，等同于或優(yōu)于傳統(tǒng)的治療方式?？傮w的結(jié)論：在多種復(fù)雜的情況下證明了TomoTherapy在劑量學(xué)上的突出優(yōu)在晚期上Tomo和傳統(tǒng)計(jì)劃的比Goddu 于RedJournalGodduMRedJournal2008TooTera和3D適形計(jì)劃相比，在治療左側(cè)包含淋 轉(zhuǎn)移的乳腺腫瘤時(shí)，能夠提供更好對Ronget radiotherapy,reducedcoursewithSIBAshenafietIntJRadiatOncolBiol KreugeretIntJRadiatOncolBiolPhys.2008Sept71;1,HeinrichetIntJRadiatOncolBiolPhys.ASTRO2007,abst21名患者早期，tmt有效，用MVCT總體結(jié)論:TOMO對于不論早期還是晚期的都能提供有效的治療，毒副反應(yīng)小，etal oncology80(3),374-7Shahet 2009;32:460–466FiorinoetActaoncologica47(7),1309-16TomoTherapy相比于逆向優(yōu)化的IMAT有優(yōu)勢。在需要治療盆腔淋的情況下etal oncologyESTRO2009總體結(jié)論：TomoTherapy在許多案例中顯示出在更好保護(hù)要害的前提下，Tomo對腫瘤的臨床價(jià)etal Oncology84(2),164-70etal oncology88(1),26-33DiMuzioetIntJRadiatOncolBiolPhys.74(2),392-8Alongiet oncology93(2),207-12者中只有一例有G2GI毒性。EngelsetTechnologyincancerresearch&treatment,8(5),RitteretIntJRadiatOncolBiolPhys.Volume75,Issue3,Supplement,Pages總體結(jié)論：TomoTherapy無論對早期和晚期的 癌的螺旋斷層治療確實(shí)降低了毒副反結(jié)論：在較大的病例樣本數(shù)和較長時(shí)間的隨訪下，Tomo治療癌可以確認(rèn)：非常低的1-2級急性反應(yīng)發(fā)生率，3級GI后遺癥。ScrimgeretAmericanjournalofclinicaloncology,26(1),70-8Cattaneoet Oncology,88,310-318.JaradatetMedicalPhysics,31,PTVs總體結(jié)論：TomoTherapy能夠在提升靶區(qū)劑量的同時(shí)，控制好正常的劑量，從長遠(yuǎn)來看，可以提高放療的治愈率肺癌–Hodgeet 2006;45:890-896AdkinsonetTechnologyincancerresearch&treatment,7(6),StatonetIntJRadiatOncolBiolPhys.75,3,Dunlapet 40例患者——“用螺旋斷層放射治療進(jìn)行B，對不宜手術(shù)的早期周邊型非小細(xì)胞肺癌是可以很好耐受并且十分有效的治療”。TomitaetTechnologyincancerresearch&treatment,9(4),Tepy對于治療孤立的肺部腫瘤是一種切實(shí)可行的無創(chuàng)技術(shù)，無論劑量的適形度和均勻性21%，反應(yīng)?？蓪?期肺癌進(jìn)行大分割治療 Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.65,No.3,pp.917–923,Sas-IMRT，具有突出的劑量學(xué)優(yōu)勢，同時(shí)減Leeet oncology89(1),89-96Fiorinoet Onkologie,183,497-505Tomitaet radiology,82(981),756-KimetTechnologyincancerresearch&treatment,8(4),257-63etal OncologyESTRO2010頭頸部- IntJRadiatOncolBiol-1July2010(Vol.77,3,Pages715-總體結(jié)論：在治療頭頸部- IntJRadiatOncolBiol-1July2010(Vol.77,3,Pages715- IntJRadiatOncolBiol73(4),1129-Dell’OcaetIntJRadiatOncolBiolPhys75(3),S406對41例口咽癌進(jìn)行SB治療——期局部控制率和可以接受的晚期毒性反應(yīng)。ChenetHead&neck,31(12),77例各種頭頸部腫瘤——初步的臨床結(jié)果相比于其它使用靜態(tài)IM治療頭具有明顯優(yōu)勢的?？傮w結(jié)論：在頭頸部腫瘤治療中，Tomotherapy優(yōu)異的治療效果和較低毒性——證實(shí)了對于腮腺功能的良好保護(hù)許多案例中使用了MVCT和自適應(yīng)計(jì)SterzingetStrahlentherOnkol.2009Feb;185(2):89-93.Epub2009Feb25.RamseyetMedicalPhysics,31,MottaetRadiotherapyandOncologyESTRO2010有出現(xiàn)什么急性或晚期毒性發(fā)生——并且YooetRadiotherapyandOncologyESTRO2010頭頸部的再放療——66.7%的響應(yīng)，只有G2級皮膚急性毒性反應(yīng)——9名患者在先總體結(jié)論：TomoTherapy為許多復(fù)發(fā)病例的再程治療提供了機(jī)會，而以前根大腦–Ghiaet Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.68,No.4,pp.971–977,究建立了確保海馬安全適形避照的方案。Gondiet RadiotherOncol.2010Jun;95(3):327-31.Epub2010Apr12.根據(jù)RTOG0933報(bào)告，在全腦照射后，GUTIERREZet Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.69,No.2,pp.589–597,總體結(jié)論：TomoTherapy對比傳統(tǒng)的IMRT，可以很好地保護(hù)海馬區(qū)域，同時(shí)大腦–MarshetInt.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.76,No.2,pp.504–512,MarshetIntJRadiatOncolBiolPhys.2010May14.[Epubaheadof使用ooheap1到全處方劑量。MichaleckietRadiotherapyandOncologyESTROSC上不如總體結(jié)論：TomoTherapy可以在照射全腦的同時(shí)有效保護(hù)神經(jīng)邊緣系TMIZhuanget WongetIntJRadiatOncolBiolPhys.,73(1),273-9Corvoet OncologyESTRO2010Liuet OncologyESTRO2010全身骨髓放療(TMI)vs.全身放療兆伏CT掃描BaumanetMedicalDosimetry,Vol.33,No.1,pp.78-80,2008MVCT測定，在治療過程中的腦室不HollyetBrachytherapy,8(1),70- Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys67(2),601-9BraletInt.J.RadiationOncologyBiol.Phys,articleinpress放療過程中在每天的VC可以幫助治療對于腫瘤的效果和影響——即看到治療結(jié)果。etalMedicaldosimetryParkeretInt.J.RadiationOncologyBiol.Phys77(3),926-931總體結(jié)論：許許多多的案例證明MVCT除了確保擺位精確之外還有很多應(yīng)——可以減少外