第五节　放射治疗的一般过程

整个放疗过程可划分为临床检查及诊断、确定治疗方案、模拟定位、治疗计划设计、治疗计划验证、治疗计划执行（即治疗）和随访共7个阶段（表1-3）。任何患者的放疗都需要依次经历上述7个阶段。如果将整个放疗过程比喻为一个链条，那么每个阶段就是链条上的一个环节。这些环节环环相扣、有机配合是放疗取得成功的关键。任何一个环节出现差错，都会影响整个放疗的质量。

治疗过程中的不同阶段有不同的工作任务，由放疗医师、物理师和技师及其他医务人员共同承担，或他们中的一部分人承担。上述人员构成放疗团队，只有整个团队精诚合作、协调配合，才能顺利完成每个阶段的工作任务。主管医师是团队的领导者，是团队的核心，在整个治疗过程中负责患者的治疗，做出关系患者疗效的所有重要决定，如确定治疗方案、批准治疗计划。其他工作人员是团队的重要成员，往往在治疗的一个阶段或数个阶段承担工作任务，发挥重要作用，如物理师是治疗计划的设计者，技师是治疗计划的执行者。

在放疗过程的7个阶段中，重要且最能反映放疗特点的四个阶段是模拟定位、治疗计划设计、治疗计划验证、治疗计划执行（即治疗）。在这4个阶段，每种放疗技术可能有不同的工作内容且采用不同的放疗设备。例如：传统2D放疗技术在模拟定位阶段需要用常规模拟机；计划设计阶段只需要用二维计划系统，甚至不需要计划系统；在治疗验证阶段只需要验证等中心位置和射野形状；在计划执行阶段，只需要常规加速器。而采用IMRT技术，则在定位阶段要采用CT模拟机；在计划阶段要采用具备调强计划功能的三维计划系统；在治疗验证阶段不仅要验证等中心位置和射野形状，还需要模拟患者治疗条件做剂量验证；在计划执行阶段要使用具备调强放疗功能的加速器或常规加速器配合外接的调强装置。下面分别介绍这4个阶段的工作任务，尤其是医师在其中承担的任务。

一、模拟定位

定位是通过现实的或虚拟的方式模拟放疗，采集患者治疗部位的影像，确定照射野在体表的对应位置并做标记的过程。模拟定位阶段的工作任务有两个方面，分别是体位固定和靶区定位。体位固定就是为患者选择将来治疗时应采用的体位；有必要的话，采用体位固定装置，以保证在分次治疗时患者体位的重复性和一次治疗过程中体位的固定。选择体位的原则：①应在靶区定位开始前确定；②应考虑治疗方案（布野）的要求；③应结合患者的身体状况考虑体位的可重复性。

靶区定位就是确定靶区的位置和范围及其与危及器官、周围其他正常组织之间的空间位置关系，为下一阶段的计划设计采集必要的解剖数据。靶区定位有两种常用方式：常规模拟机定位和CT模拟机定位。

1.常规模拟机（simulator）定位

常规模拟机定位是为常规放疗做准备。利用X射线透视成像原理，可以采集到在照射野方向上靶区、危及器官和周围其他正常组织的投影之间的关系。依据这种投影位置关系，可以为常规放疗确定靶区在体表的参考标记、照射野方向、照射野的大小和形状。常规模拟机室往往配备人体描廓器或人体曲面描迹尺。利用它们可以画出若干横断面的人体外轮廓，可以标出体表参考标记在外轮廓上的位置。少数模拟定位机具备CT断层扫描功能。利用它可以采集治疗部位的若干层横断面图像。这些外轮廓图（或横断面图像）和射野参数及射野定位片将用于下一步的2D治疗计划设计。

2.CT模拟机（CT simulator）定位

CT模拟机定位是为适形放疗和调强放疗等先进的放疗技术做准备。CT模拟机有断层扫描和虚拟模拟两大功能。利用断层扫描功能，可以获得两种信息。第1种信息是人体外轮廓、靶区、危及器官和其他正常组织的空间位置关系。CT扫描的临床应用，以诊断颅脑病变效果最好，约占CT全部检查的75%，其他如腹、胸部检查占25%，CT发现颅内占位性病变的准确率可达98%。CT扫描具有较高的密度分辨率，在一些情况下，可不用对比剂即可分辨腹部脏器中的小病变，特别对肝、胰、肾、脾及腹膜后间隙等实性病变诊断效果较好。CT扫描可同时显示出几个脏器的病变，如胰腺癌，同时可显示出肝转移灶。CT对胸部疾病的诊断效果不如对颅脑和腹部显著，胸部普通X射线摄影已经比较完善，而且显示的影像相当满意。但CT扫描因具有高分辨率，能够发现肺部胸膜下小的病灶。此外，对纵隔肿瘤的诊断特别是在鉴别实性、囊性或脂肪性方面有独到之处，但尚不能分辨肺内球性病灶的良恶性。

CT扫描提供的第2种信息是不均匀性组织的密度，如肺和骨的密度。作放疗计划设计时，经常会遇到不均匀组织的剂量修正问题。该问题的关键在于要了解射线通过的途径上组织的范围和密度。CT机就是根据体内不同密度的组织对X射线的吸收差别来显示CT图像的，因此有可能将CT值（与组织密度成比例）变换成组织的密度值。在CT模拟机验收时，要利用CT值校准模体（其中含各种已知密度的材料）确定不同扫描条件下CT值与密度之间的转换关系，并定期予以检查。

利用CT模拟机的虚拟模拟功能，可以根据断层扫描图像重建治疗部位的3D图像（3D假体）；利用BEV、DRR和Room’s Eye View等工具实现类似常规模拟机的肿瘤定位和射野模拟。

CT模拟定位过程有7个步骤：①确定患者治疗体位；②有必要的话，选择体位固定装置（如采用热成型塑料固定膜，则制作固定膜；如采用真空袋，则抽真空成型）；③选择合适的条件，进行断层扫描；④利用虚拟模拟软件，重建患者3D假体，重建正侧位DRR，确定等中心位置；⑤移床和激光灯确定等中心在膜（皮肤）上的位置并做标记，在皮肤上画出固定膜的轮廓；⑥将患者扫描图像和等中心位置等定位信息传至计划系统；⑦患者下床，整个定位过程结束。

放疗体位的要求，一方面要按上述方法借助体位辅助装置，使患者得到正确的治疗体位，另一方面还要求在照射过程中体位保持不变，或每次摆位能使体位得到重复。因此，在体位辅助装置之上，应加诸如塑料人形面罩等防止患者因下意识运动而使治疗体位发生变化的体位固定器。目前用于制作体位固定器的常用技术是：高分子低温水解塑料热压成形技术、真空袋成形技术和液体混合发泡成形技术（图1-18）。

（1）高分子低温水解塑料热压成形技术：

其原理是将高分子低温水解塑料投入约75～80℃温热水中很快透明软化，取出放在治疗部位，约5分钟后变硬成形。它在成形时就可直接与体位辅助装置连接，缩短了制作时间。热塑膜体位固定器常用于胸腹部位和儿童患者，以得到某一要求的治疗体位。

（2）真空袋成形技术：

真空袋由一个真空泵和一个装入塑料或橡胶袋中的塑料微粒球组成。躺在真空袋上的患者得到所要求的体位后，抽真空，塑料微球彼此挤压成形。成形后的形状一般可以保持2个月左右。

（3）液体混合发泡成形技术：

该技术可改进真空袋技术的体形适合度并能使患者保持更好的治疗体位。在特制的体位盒内患者处于要求的治疗体位后，将两种液体的混合物倒入，液体很快发泡变硬成形。由于液体混合时化学作用产生较高的热量并且体积急剧增大，需要训练有素的人员操作，以防烫伤患者。

二、治疗计划设计

无论是传统2D、3D-CRT，还是IMRT技术，其计划设计的基本过程都是相同的。如图1-19所示，该过程有六个步骤，分别是输入患者一般信息和图像信息、登记和配准图像、定义解剖结构和给定临床处方剂量要求、确定射野参数、评价治疗计划、输出治疗计划报告和传输射野数据。

1.输入患者一般信息和图像信息

一般信息是指姓名、病历号等。图像信息是指模拟定位获得的人体外轮廓图或CT断层图像和其他影像学检查获得的图像（如MRI、超声和PET）。输入图像的方式有两类：①如果人体外轮廓和图像是以硬拷贝的方式保存，则使用胶片扫描仪或数字化输入；②如果人体外轮廓和图像是以电子数据的方式保存，则可以通过网络或磁带、光盘等输入。前一种方式可输入的数据量少、数据失真度高、输入效率低，只用于2D治疗计划，目前正逐步被淘汰。后一种方式可输入的数据量大、数据不失真、输入效率高。这种方式广泛用于3D计划系统，尤其是网络代表数据传输的发展方向。

2.登记和配准图像

登记图像是建立一组图像中层与层之间的空间位置关系的过程，而配准图像是建立两组不同图像之间的空间位置关系的过程。配准可能在异机和同机两种模式下进行。异机模式是指需匹配（融合）的两组图像是在不同的机器上采集的，如CT图像和MRI图像。由于在不同的机器上采集图像，患者需要两次摆位，体位的变化可能比较大，配准只能人工或半自动完成，配准的准确度可能受影响。同机模式是指两组图像是在同一个机器上采集的，两次采集之间患者躺在治疗床上不动。例如：在CT机上采集增强和未增强的两组图像，在PET/CT机采集CT图像和PET图像。由于采集过程中患者体位没有发生变化，配准可以自动完成，匹配的准确度高。

3.定义解剖结构和给定临床处方剂量要求

需要定义的解剖结构一般有人体外轮廓、靶区、危及器官。根据ICRU 50号报告和62号报告，需要定义的靶区有GTV、CTV和PTV。GTV和CTV由医师勾画。医师根据输入到计划系统的患者图像和其他检查诊断材料，结合特定肿瘤的临床表现，完成这项任务。PTV一般是通过设定一个间距（margin），由计算机根据临床靶区自动扩展产生。间距的大小取决于摆位误差大小和器官运动幅度。危及器官可由医师和/或物理师勾画。

医师给定处方剂量要求，包括靶区的处方剂量和危及器官的耐受剂量。对于适形放疗和调强放疗，靶区处方剂量应给在PTV上，并至少包括95%的PTV体积。给定危及器官的耐受剂量时，应根据器官的功能单元联接方式。如果各功能单元串联（即串型器官），如脊髓、脑干，应给定最大剂量限值；如果各功能单元并联（即并联器官），如肺，应给定剂量体积约束；如果各功能单元混合联接（即混合型器官），如心脏，应同时给定最大剂量限值和剂量体积约束。

对于IMRT的计划，物理师需要定义剂量成形结构（dose shaping structure），包括包围靶区的厚度1～2cm的壳层、定义在靶区凹陷部位的扇形区及剂量热点和冷点。定义这些结构，并给予适当的剂量要求，可以引导计划系统的优化程序产生适合靶区形状的均匀的剂量分布。

4.确定射野参数

不同的放疗技术需要确定的射野参数会有所不同。例如：经典适形放疗需要确定的射野参数有照射方向、射线能量、射野形状、射野权重、楔形板角度和方向；而MLC调强适形放疗需要确定照射方向、射线能量和子野序列（对静态调强）或叶片的运动轨迹（对动态调强）。确定参数有正向（forward planning）和逆向（inverse planning）两种方式。正向方式是指物理师根据经验和治疗常规，手工设定射野参数，然后评价计划系统计算得到的剂量分布。如果评价满意，则确定射野参数；如果不满意，则调整射野参数。如此反复，直至计划满意。逆向方式是指物理师定义一个数学上的最优化问题，用问题的目标函数和/或约束条件描述临床处方剂量要求（如用目标函数描述靶区的处方剂量，用约束条件描述靶区剂量均匀度要求和正常组织的耐受剂量要求）。然后由计划系统求解最优化问题，给出一组最优的射野参数和相应的剂量分布。如果物理师评价满意，则确定射野参数；如果不满意，则调整优化问题的参数（如正常组织的最大剂量限值或剂量体积限值及相应的重要性系数）。如此反复，直至计划满意。逆向方式的优点主要表现为计划质量的提高，因为逆向方式是从一个大得多的解空间搜索到最优解（即最优的一组射野参数）。但需要指出的是，逆向方式不一定能缩短时间。物理师仍然需要做许多手工调整，只是调整的参数发生了变化。

5.评价治疗计划

可以从三个层次评价一个治疗计划。首先，也是最基本的，就是判断一个治疗计划是否可以顺利实施和实施效率。如果计划设置的射野参数值超出了机器的允许范围，如某个射野要求治疗床等中心旋转100°，而实际上该机器允许的旋转范围是95°，则这个计划将不能顺利实施。又如，如果治疗某个射野时机架会碰到患者或床，则该计划也不能实施。对于这类计划，必须进行修改。对于另一类计划，尽管可以执行，但实施起来很复杂，也需要考虑修改。其次，需要评价治疗计划是否满足临床的处方剂量要求。如果一个治疗计划不能满足临床处方剂量要求，如某个危及器官的受照剂量超过限值，则设计计划的物理师应反复多次调整射野参数（对于正向计划方式）或调整优化参数（对逆向计划方式），争取满足临床要求。如果多次调整失败，则应向主管医师解释失败原因，而主管医师应针对性地调整处方剂量，如将一个疗程分为两段，在后一阶段视肿瘤缩小情况，缩小照射野。最后，对一个能实施、能满足临床要求的计划，还需要评估是否有改进余地，也就是需要考虑一个最优化问题：在本部门现有设备条件下，该计划是否最优。

临床评价一般通过剂量分布（图1-20）和DVH（图1-21）进行评价。传统的2D计划系统中，剂量显示和计划评估非常简单。归一后的等剂量曲线叠加在治疗部位的轮廓图上。因为射野方向、形状和大小都在模拟机上事先确定，计划系统只作为剂量计算器和剂量分布显示器。此时对计划的评估只是明确规定的等剂量线是否包括靶区和剂量分布是否均匀，或借助楔形板和调整射野剂量比，使靶区得到均匀的剂量分布，并尽量避开邻近重要器官和组织。这种评估只在少数几个平面内进行。

20世纪70年代初CT的出现可以为2D系统提供治疗部位的经重建后的有关冠状面、矢状面的解剖结构（以轮廓线的形式），可以在较多的平面内进行剂量分布的考查和评估。除等剂量分布显示方式外，出现了感兴趣点（point of interest，POI）和截面剂量分布（dose profile）评估方式。截面剂量分布表示为在相应剂量显示平面（如横断面、冠状面、矢状面等）内沿某一平行主轴方向上诸点剂量的变化。如图1-20所示，此种显示方式是等剂量分布曲线的另一种形式，但较直观地告诉计划设计者或医师靶区内剂量分布的均匀性、剂量分布与靶区的适合度及靶区周边和邻近重要器官的剂量变化梯度等情况。根据POI剂量可以计算出靶区内或重要器官内特定点的绝对剂量，POI剂量的高低对治疗方案的取舍有很大的影响。

新型的3D计划系统更加丰富了上述2D系统中剂量分布显示、截面剂量分布显示的功能，如采用彩色等剂量面、沿任意斜切面内截面剂量分布显示技术等，前者配以3D平移旋转技术，让医师和设计者从不同角度和不同距离定性观察等剂量面与靶区形状的适合度及重要器官卷入高剂量区的程度。后者采用多幅显示技术，可获得沿某一截面内多层面的剂量分布的显示，观察高低剂量线的走势。实际上，它是前者3D等剂量面显示沿某一截面内剂量分布的2D定量表示。

剂量体积直方图（DVH）：由于3D计划系统中，剂量计算都是在3D网格矩阵中进行的。上述2D和3D剂量分布的显示实际上是3D网格矩阵单元等剂量分布的2D和3D表示。因此，就能够计算和表示出在某一感兴趣的区域如靶区、重要器官有多少体积受到多高剂量水平的照射。这种表示方法称为DVH。DVH用于治疗计划设计的剂量分布的分析是近几年来治疗计划设计系统的一项极其重要的发展。

图1-21A所示射野布置，形成如图1-21B的2D剂量分布。DVH的基本形式是某一剂量区间（范围）内出现的体积单元数即频率。为了计算这个频率，靶区或重要器官或感兴趣区内划分成体积矩阵，如图1-21B所示。每一个体积矩阵单元内的剂量数字标在相应单元内。对所要计算DVH的靶区、重要器官或感兴趣区，一旦计划确定，都有自己的类似于图1-21B矩阵单元剂量分布。计算每个组织结构内相应剂量区间（范围）内的矩阵单元数，即为图1-21C DVH的纵坐标。例如：如图1-21B，剂量位于4Gy≤D≤5Gy区间（范围）内，矩阵单元数为10；剂量位于5Gy≤D≤6Gy区间（范围）内，矩阵单元数为22等。假设每个体积矩阵单元的体积为5mm³，就可以计算出位于上述相应剂量范围内的受照射的总体积，如图1-21C纵轴表示。如将图1-21C的纵轴上的频率或体积标为仅位于某一剂量水平以上的矩阵单元数或体积的相对数称为积分（或累积）DVH（cDVH），如图1-21D所示。图1-21C表示的DVH称为直接DVH，如将图1-21C的纵轴频率或体积标为单位剂量频率或单位剂量体积，则变为微分DVH（dDVH），如图1-21F所示。如图1-21B中，>5Gy以上的矩阵单元数为118，而矩阵单元的总数为144，则剂量5Gy以上的体积占总体积的82%；显然剂量≥0的相对体积为100%。

上述形式的DVH如何使用，需要根据具体情况。cDVH对同一治疗计划中不同器官间的剂量分布的评估非常有用。如需了解同一器官内受照体积与剂量间的相对关系，dDVH必不可少，因为该参数可反映受到某一剂量范围内的照射的体积单元数。

DVH是评估计划设计方案的最有力的工具，根据DVH可以直接评估高剂量区与靶区的适合度，由适合度挑选较好的治疗计划。

6.输出治疗计划报告和传输射野数据

当医师和物理师确认一个计划后，物理师应打印一份完整的治疗计划，包括射野参数的详细列表、靶区剂量和分次方式、若干断层面的剂量分布、靶区和危及器官的DVH、射野方向观和/或数字重建X射线照相。如果一台治疗机配备了治疗记录验证系统（R&V系统），则应通过网络、磁盘等电子方式将一套完整的射野数据传至R&V系统，供治疗时调用。如果一台加速器配备的多叶准直器由一个独立的软件控制，则应输出一个多叶准直器控制文件，用于治疗时控制多叶准直器叶片的运动。有条件的话，可以将重建X射线照相图像输出到模拟定位机和/或加速器的电子射野影像系统，供治疗验证时使用。如果计划时设定的等中心位置相对体表标记发生了移动，则需要患者回到CT模拟机或常规模拟机上重新定位，确定计划设定的等中心在体表的相应位置，并做标记。如果用整体挡铅形成适合靶区投影形状的射野，则模室技师需要根据射野方向观或数字重建X射线照相图制作挡块。

三、治疗计划验证

治疗计划验证是放疗质量保证体系的一项重要内容。它是为保证患者受照剂量的准确性，在患者治疗开始前和治疗过程中进行的，针对影响剂量准确性的各种因素所做的检查确认工作。验证内容可分为几何位置验证和剂量学验证。

1.几何位置验证

几何位置验证是验证患者的摆位和射野形状等几何参数。验证患者摆位的一般方法：在疗程开始和疗程中每周1次拍摄正侧位射野片或用电子射野影像装置获取正侧位射野影像，通过与模拟定位时拍摄的正侧位片或计划设计时产生的重建X射线照相进行比较，确定摆位误差。验证射野形状的主要方法也是拍射野片或获取射野影像。对光野是几何位置验证的辅助方法。运用时将计划系统打印的BEV图平放在治疗床上；将BEV图上显示的射野坐标系与光野十字线对齐；调整床的高度使辐射源到BEV图的距离等于打印BEV图时输入的距离；设置射野形状，观察光野边缘是否与打印的射野边缘对齐。

2.剂量学验证

剂量学验证就是验证患者实际受照剂量是否与计划系统计算剂量相同。验证方法有3种。①独立核对（independent check），即用一个独立于计划系统的程序重新计算每个射野的机器跳数或照射时间及若干个点的剂量（如等中心）甚至剂量分布。②模体测量，即用患者计划“治疗”一个模体，通过验证模体受照剂量的准确性，间接验证患者受照剂量的准确性。③在体测量（in vivo dosimetry），即将剂量仪放置患者身体上射野的入射面或出射面测量。常用的剂量仪是热释光剂量仪和半导体剂量仪。这些剂量仪限于患者皮肤表面几个点的剂量验证。EPID正好可以克服这个缺点，它可以直接测量探测器平面的剂量分布，采用一些算法甚至可以重建患者体内三维剂量分布。但目前EPID做剂量验证的精确度还有待提高。三种方法中，独立核对目前常用于常规放疗和适形放疗的剂量学验证；模体测量常用于IMRT；在体测量在我国一般只用于特殊照射技术的患者剂量监测，但在一些国家（如瑞典），法律规定必须对每一个患者做在体测量。

四、治疗计划执行

当治疗前必要的验证工作完成，并且验证结果符合要求时，就可以开始治疗患者。放疗一般采用分次方式。一个分次的治疗过程有以下步骤。

（1）请患者进治疗室，向患者确认姓名和病案号。

（2）如果是第1次治疗，向患者描述治疗实施过程，包括照射野数目、每个照射野的方向、如何实现不同射野之间的切换。射野切换有3种方式，分别是技师在控制台操作按钮转动机架，R&V系统自动转机架，以及技师进治疗室转机架和/或床。要向患者说明治疗的持续时间和其他可能发生并影响患者情绪的事情；如何在治疗实施过程中与技师保持沟通，如举手示意要求治疗暂停。

（3）治疗摆位。为了起到双重检查的作用，应有两名技师参加摆位。摆位前阅读治疗单上的摆位要求，并严格按要求进行；摆位过程中应与患者进行简单的交流，使患者身体放松、情绪稳定、积极配合摆位；摆位完成后，嘱咐患者保持身体不动。技师离开治疗室，回到操作室。

（4）拍摄射野片或采集射野影像。通常在患者第1次治疗前和疗程中至少每周1次执行这项治疗验证措施。在一些特殊情况，这样做的频率会更高。如对于采用在线校正（on-line correction）策略的患者，每次治疗前都需要这样做，以便确定此次摆位的误差大小；必要时，即时调整摆位。

（5）治疗实施。一位技师设置射野参数时，另一位应在旁边检查。检查无误时，方可实施治疗。在此过程中，技师应密切观察治疗参数的变化情况和患者身体。如因机器故障导致治疗中断，技师应记录中断时的各种射野参数，以便补照。如发现患者身体有移动迹象，应及时通过对讲系统提醒。如患者身体移动或患者示意要求中断治疗，技师应立即中断治疗，进治疗室与患者沟通。

（6）治疗结束。治疗实施全部完成后，技师做治疗记录；进治疗室，为患者解除固定装置，请患者下床。至此，1次治疗结束。

技师是治疗的实施者，每天与患者接触，每天操作治疗机和使用各种治疗附件，每天查看和记录治疗单，因此提高放疗技师的责任心和技术素质对保证治疗精度是极为重要的。由于每天治疗负荷很重，照射技术日趋复杂和精细，采用提高实施效率和减少人为差错的技术设备也是十分必要的。记录和验证系统（R&V系统）可达到以上要求，其核心功能是设置、验证、执行和记录治疗参数，其他功能有病案管理、图像管理、预约、收费、工作人员日程安排等。如果一台治疗机没有配备R&V系统，每次治疗时技师需要手工设置每个射野参，既费时费力，又容易出错，而且出错后也无记录。相反，如果一台治疗机配备了R&V系统，每次治疗时技师只需要根据患者姓名和病案号将射野参数从系统调出；系统将自动设置并验证大部分参数，并提示技师完成其余部分参数设置，既省时省力，又不容易出错。

（戴建荣　吴　昊）