螺旋断层放疗系统tomotherapy综合简介

TomoTherapy（简称TOMO）——螺旋断层放疗系统，1990TomoTherapyRockwellMackiePaulReckwerdt一起研发的一代放射治疗设备。从2002年第一台临床试验机开始运并通过FDA认证，到2005年正式在上市目前全球已经安装了400多台TOMO，并治疗了数十万名患者TomoTherapy螺旋断层放疗系统CT3602万的子野数目、薄层照射理念，IGRT影像引导，独创的自适应计划等创新科技及专利技术，被公认文章（参见临床文献综述部分。旋断层疗的床应用围非广泛既可以用创、无架的定向式精治疗0.660厘米直径的横断面和60厘米长的全身范围内的大肿瘤进行影像引导下的调强治疗（如全脑脊髓和全身骨髓调强照射。1逆向调强IMT2影像引导IT，3）自适应放疗T。TomoTherapy螺旋断层放疗系统CT机。6MVCT3.5MV的扇形束X光，经螺旋扫描而产生兆伏级的三维CT图像（MVCT，用于治疗前的位置验证；同6MVX640.625厘米宽的二元多叶光栅快速调制，从而实现360度螺旋断层调强照射治疗。 突破了传统肿瘤放疗的诸多局限，将当代影像引导逆向调强技术 的独特性在于将现代螺旋CT和医用直线进行有机结合，构成了同时具有影像扫描功能以及调强放射治疗能力的超级螺旋放疗CT。TomoTherapy一经推出，迅速受到国际放疗界的认可和推崇，已有超过1500篇以上的国际临床文献和对其技术平台的先进性和临床疗效的优异性予以肯和其他国家正在广泛开展螺旋断层放疗系统多中心的临床合作研究，已经有50多searchon“omoherap一大批世界知名肿瘤中心先后装备了多台螺旋断层放疗机 这些顶级医院包（Orlando（UCSFHope，SwedishMedicalCenterU.C.DAVIS，TorontoSunnybrookRegionalCancerCentre，德国海德堡/国立，法国居里（CurieInstitute，英国大学医院（CambridgeUniversityHospitals）伊丽莎白医院（QueenElizabethHospital）布鲁塞尔AZ-VUB肿瘤中心，新加坡国立中心（NCC，韩国国家中心（NCC、延世大学，台大医院、荣总，（TataMedicalCentre）等一大批世界知螺旋断层放疗系统在亚洲总数也超过了70台，其中韩国装机16台、装机22台装机14台、5台、5台，新加坡装机3台。国内也有多家顶级医院开始和02年58台TOO3台。其中包括中国医学附属肿瘤医院、协和医院、总医院01医院、总院、总院、复旦大学附属中山医院、省肿瘤医院等多家著名三甲医院已经开展使用并取得了很好的临床效果。TomoTherapy相比常规放疗和常规调强IMRT，更容易实现放射治疗理想剂量分布的要Pantng术。很多医生和物理师在使用过Tomotherapy后，对其最深的印象和体会都是在做复杂病TomoTherapy是从CTCT，天生具备影像引导IGRT能力。可在每次治疗前进行极低剂量（~1cGy）CT扫描，获得相当清晰且无TomoTherapy螺旋断层成像和治疗采用同一放射 中心和治疗中心的偏差问题。由于螺旋断层放疗系统的CTCT影像本质一样，其CT值与电子密度之间呈精确的线性关系，因而可以用来在整个治疗疗程中做剂量的定量TomoTherapy与传统相比，没有常规拥有的许多治疗附件。无机架与病螺旋断层与径照放射治疗系统（Tomo近年来，TomoTherapy又在原来的螺旋断层放疗HiArt系统的基础上发展出了“断层径（omoDirect照放射治疗系统。这是在螺旋断层放疗技术的基础上又一项重要突破。这项技术可以通过112个固定治疗角度，结合二元气动MLCMDAnderson肿瘤中心的LANGEN博士对用螺旋断层方式和断层径照方式在APBI治疗的计划对比研究中发现，对靶区的适形度上，螺旋断层的剂量分布要更好，但是断层径照对同侧肺的保护上，明显超过螺旋断层方式（Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.70,No.4,pp.1272–1280,2008）。ALYSONMCINTOSH等人在运用断层径照研究治疗上也得出同样或类似的结果，即对肺，心脏等关键的保护上，断层径照优势明显（Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.71,No.2,pp.603–610,2008）。在康星大学与TomoTherapy公司联合的WHITEPAPER里，也对断层径照与传统治疗的剂量分布做了详细的研究和分析，结果是断层径照对健侧乳腺的保护，即使加上每次的MVCT图像引导也显著低于常规对健侧乳腺和肺的剂量。PierfrancescoFrancoTumori等了关于断层径照的临床应用结果（TomoDirect:anefficientmeanstodeliverradiationatstaticangleswithtomotherapy,Tumori,97:498-502,2011）。其结论是在一些不太复杂的病例中（例如：，骨转移等），断层径照可以快总之，断层径照（TomoDirect）广泛取代常规三维适形和一般不复杂的IMRT照射。但对于比较复杂的肿瘤治疗如头颈肿瘤，全身骨髓放疗TMI等，螺旋断层治疗方式仍将是最佳选择。总之，断层径照将进一步提高TomoTherapy整体的临床应用的能力和效率。中国目前每年新发在280万以上，但总体接受放射治疗的人数不到15%（美国约为60%。中国每百万人口拥有大型放疗设备不到1台（每百万人口为13台。TomoTherapy——将安装在螺旋CT上的完美新被国际放疗界公认为现TomoTherapy400多台，为TomoTherapy的目标就是让每一位患者都能够有机会受益于这项卓越的创新科技却能够治疗超过100%的放疗病种 TomoTomoTherapyTomoTherapy螺旋断层放疗系统主要由下列4机架内包含一台6兆伏（6MV）的医用直线，用于产生放射治疗和CT扫描的射线。在射线出口处，安装了二元气动多叶光栅（MLC，主要功能是对射线强度进行调制（通过叶片开关，阻挡和控制出射剂量大小。此外在对面还安装了CT探测器用于穿过的X射线信号，可以重建的CT图像和剂量信息等。TomoTherapy85cm大孔径CT滑环机架，机头安装在滑环上，等中心精度高达0.1毫米。无需考虑楔形板角度、挡铅、患者和机头碰撞、机架角度、准直器角度、床角度、电子线、电子线限光筒等常规必须考虑的计划要素。治疗床用于支撑进行CT扫描和治疗。在治疗时可以伴随机架旋转而连续运动，相对产生螺旋治疗的方式。TomoTherapy机 数据库硬件：配有RAID系统的的服务计算机集群：由7个基于Linux系统的Blade（每台计算机都有4个Xeon集群服务器主要用于：1治疗计划的优化计算，2控制断层治疗系统的运行，3治疗计划系统工作站：主要完成的放疗计划的优化处理和计划的QA验证工作。是操作台：主要用于执行每天的摆位CT扫描验证以及治疗工作。是操作技术员的工与所有常规相比，TomoTherapy所需要的机房尺寸最小，最小防护墙厚度：1米由于不需要考虑照射野角度、挡铅、MLC光野等摆位要素，使得摆位更方便、快捷。如果采用MVCT做精确的影像引导摆位，CT成像和摆位修正的时间通常为2~3分钟，机器治疗时间大约为5~7分钟左右。单一整个时间（从进到出机房）大致只有10到15分钟。螺旋断层放疗系统设备的主要技术参数射线源轴间（等中心）距 850孔径（患者空间 850mm(半径425CT探测器通 576(大约使用528个治疗 直 6直线成像射线能 3.5直 模 仅光子（钨靶位直 300次/每 64片隔行互插最大治疗体 长度为160cm圆筒形，直径为 6.25 100MLC漏 野外区域0.2%野内区域0.5MLC叶片材 钨合金(>90%MLC叶片的最大切换时 50验证高对比分辨 1.6 512x512图40cm视野(FOV)(3cGy软组织对比 30mm目标为3%(最大为3cGyTomoImage的典型患者剂量（通常 1.0-2.5电子密度对CT数值的比和密度成线性关系，包-Z材料(例如，骨操作员工作 基于微软windows操作系统，Java用户界计划工作 基于微软windows操作系统，Java用户界数据库结 关系型(DB2),CORBA通讯服务 配有RAID系统的的服务器 电 480VAC，3相(△),60A每相(可能支持其它类型电压治疗室热负 40,000BTU/hr.峰值=11.72计算机热室热负 18,000BTU/hr.=5.28治疗机 6MV机房的高度(最小值 2.8机房门最小高 2.03机房门最小宽 1.32米(针对2.44米通道该项技术于2002年获得FA批准，2003年正式应用于临床，目前已在超过20个国家的近400所医院或肿瘤中心运用其独有的技术（3D影像引导螺旋断层调强）治疗癌mTerapy绝大多方现放射疗设备操作实为（科，髓全等。mTerpy系统也适合做内及颅（体部X刀。兆伏级CT扫描改善了靶区定位的精确度从而使放疗医生在充分保护正常的前提下，可以提高靶区照射剂量。总之，ooheapy在临床适合于所有需要进行放射治疗的。断层放疗在肿瘤放疗中的独特应用非常广泛，如：0.6cmRTOG相关要求，并且实施非常简便。适形度和均匀度都位居目前放疗各种之。因此，头颈部肿瘤是最适合用TOMO来做调强放疗。效率远远优于常规调强（见M.D.Anderson）至提高到18~20Gy，十年以上复发率可以大幅度下降。被认为是未来的发展方向和金标准。断层放疗（TomoTherapy）是体外远距离放射治疗的式，其症与任何外照凡属于放射不敏感的肿瘤，应做为相对症，如皮肤黑色素瘤、胃癌、小肠癌、软和传统放疗相比，TOMO在处理复杂肿瘤（病例）上的能力非常强大，甚至在其次，由于TOMO可以在每一个的每一次治疗前都可以进行一次CT低剂都将从中获益（比如由于精确度提高，从而可以提高单次剂量，缩短疗程。这样就从整体国内的文献和研究结果主要总结在下面由申文江教授和教授的书籍自从Tomo问世以来，到目前（2011年）国际上已经了超过1500篇文章对Tomo50个临床实验已经展开（clinicaltrials.追踪时间已有超过45个月。已的文章对 评总BreastProstateHead&CT4848Other Oncology,SeptESTROAbst多目标问题的非劣最优目标域（Paretofront）TomoTherapy优于OMP和Eclipse。Fiorinoet 0ESTROabst多种情形下——Tomo和RapidArc——“对于所有的模拟，RapidArc只达到了极少数优化目标，然而Tomotherapy确能够产生最均匀的剂量和优于RapidArc的适形剂量分布。”BroggietOptimizationIssuesinTomotherpyOAR的保护。野外的总剂量（积分剂量）相当于传统的RodriguezetMed.Phys.36,相比于传统的适形照射和IMRT，增加了概率并减少了NTCPShaikhetMed.Phys.36,经分析发现因为减少了靶体积单元的剂量照射时间，Tomotherapy在生物效应上优于SMLC和DMLC。ScetMed.Phys.36,多个案例计划的比较：总体上，TomoTherapy在靶区剂量适形度上优于RapidArc，动态拉弧适形或固定野IMRT。RongetIntJRadiatOncolBiolPhys.(Vol.75,Issue3,Supplement,PageS664)TomoTherapy和VMAT盲研究比较——达OARTomoTherapy的适形度是VMAT的两倍。OliveretJournalofapplied physics10(4),3068apdArc，IMT和omo——ooheapy达到目标要求的同时，任然具有最好的剂量匀性。Ashenafiet Perkins,LA, 2175比较电子线和X线治疗切除术后胸壁的计划，TomoTherapyOAR剂量的同Caudrelieret HospitalCancer (2009)对于治疗包括锁骨上，腋窝和IMC，Kainzet 2546Reynderset ooheap和ooect模式可以根据放疗师的决定来产生剂量分布，对于的治疗和保护，等同于或优于传统的治疗方式。总体的结论：在多种复杂的情况下证明了TomoTherapy在剂量学上的突出优在晚期上Tomo和传统计划的比Goddu 于RedJournalGodduMRedJournal2008TooTera和3D适形计划相比，在治疗左侧包含淋 转移的乳腺肿瘤时，能够提供更好对Ronget radiotherapy,reducedcoursewithSIBAshenafietIntJRadiatOncolBiol KreugeretIntJRadiatOncolBiolPhys.2008Sept71;1,HeinrichetIntJRadiatOncolBiolPhys.ASTRO2007,abst21名患者早期，tmt有效，用MVCT总体结论:TOMO对于不论早期还是晚期的都能提供有效的治疗，毒副反应小，etal oncology80(3),374-7Shahet 2009;32:460–466FiorinoetActaoncologica47(7),1309-16TomoTherapy相比于逆向优化的IMAT有优势。在需要治疗盆腔淋的情况下etal oncologyESTRO2009总体结论：TomoTherapy在许多案例中显示出在更好保护要害的前提下，Tomo对肿瘤的临床价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总体结论：TomoTherapy无论对早期和晚期的 癌的螺旋断层治疗确实降低了毒副反结论：在较大的病例样本数和较长时间的随访下，Tomo治疗癌可以确认：非常低的1-2级急性反应发生率，3级GI后遗症。ScrimgeretAmericanjournalofclinicaloncology,26(1),70-8Cattaneoet Oncology,88,310-318.JaradatetMedicalPhysics,31,PTVs总体结论：TomoTherapy能够在提升靶区剂量的同时，控制好正常的剂量，从长远来看，可以提高放疗的治愈率肺癌–Hodgeet 2006;45:890-896AdkinsonetTechnologyincancerresearch&treatment,7(6),StatonetIntJRadiatOncolBiolPhys.75,3,Dunlapet 40例患者——“用螺旋断层放射治疗进行B，对不宜手术的早期周边型非小细胞肺癌是可以很好耐受并且十分有效的治疗”。TomitaetTechnologyincancerresearch&treatment,9(4),Tepy对于治疗孤立的肺部肿瘤是一种切实可行的无创技术，无论剂量的适形度和均匀性21%，反应。可对3期肺癌进行大分割治疗 Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.65,No.3,pp.917–923,Sas-IMRT，具有突出的剂量学优势，同时减Leeet oncology89(1),89-96Fiorinoet Onkologie,183,497-505Tomitaet radiology,82(981),756-KimetTechnologyincancerresearch&treatment,8(4),257-63etal OncologyESTRO2010头颈部- IntJRadiatOncolBiol-1July2010(Vol.77,3,Pages715-总体结论：在治疗头颈部- IntJRadiatOncolBiol-1July2010(Vol.77,3,Pages715- IntJRadiatOncolBiol73(4),1129-Dell’OcaetIntJRadiatOncolBiolPhys75(3),S406对41例口咽癌进行SB治疗——期局部控制率和可以接受的晚期毒性反应。ChenetHead&neck,31(12),77例各种头颈部肿瘤——初步的临床结果相比于其它使用静态IM治疗头具有明显优势的。总体结论：在头颈部肿瘤治疗中，Tomotherapy优异的治疗效果和较低毒性——证实了对于腮腺功能的良好保护许多案例中使用了MVCT和自适应计SterzingetStrahlentherOnkol.2009Feb;185(2):89-93.Epub2009Feb25.RamseyetMedicalPhysics,31,MottaetRadiotherapyandOncologyESTRO2010有出现什么急性或晚期毒性发生——并且YooetRadiotherapyandOncologyESTRO2010头颈部的再放疗——66.7%的响应，只有G2级皮肤急性毒性反应——9名患者在先总体结论：TomoTherapy为许多复发病例的再程治疗提供了机会，而以前根大脑–Ghiaet Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.68,No.4,pp.971–977,究建立了确保海马安全适形避照的方案。Gondiet RadiotherOncol.2010Jun;95(3):327-31.Epub2010Apr12.根据RTOG0933报告，在全脑照射后，GUTIERREZet Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.69,No.2,pp.589–597,总体结论：TomoTherapy对比传统的IMRT，可以很好地保护海马区域，同时大脑–MarshetInt.J.RadiationOncologyBiol.Phys.,Vol.76,No.2,pp.504–512,MarshetIntJRadiatOncolBiolPhys.2010May14.[Epubaheadof使用ooheap1到全处方剂量。MichaleckietRadiotherapyandOncologyESTROSC上不如总体结论：TomoTherapy可以在照射全脑的同时有效保护神经边缘系TMIZhuanget WongetIntJRadiatOncolBiolPhys.,73(1),273-9Corvoet OncologyESTRO2010Liuet OncologyESTRO2010全身骨髓放疗(TMI)vs.全身放疗兆伏CT扫描BaumanetMedicalDosimetry,Vol.33,No.1,pp.78-80,2008MVCT测定，在治疗过程中的脑室不HollyetBrachytherapy,8(1),70- Int.J.RadiationOncologyBiol.Phys67(2),601-9BraletInt.J.RadiationOncologyBiol.Phys,articleinpress放疗过程中在每天的VC可以帮助治疗对于肿瘤的效果和影响——即看到治疗结果。etalMedicaldosimetryParkeretInt.J.RadiationOncologyBiol.Phys77(3),926-931总体结论：许许多多的案例证明MVCT除了确保摆位精确之外还有很多应——可以减少外