Page 1 5/28/2012 TomoTherapy 螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统 综合介绍综合介绍综合介绍综合介绍 Page 2 5/28/2012 TomoTherapy 简介简介简介简介 TomoTherapy（简称简称简称简称 TOMO）螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统螺旋断层放疗系统，是从 1990 年开始由美国威斯 康星大学和后来组建 TomoTherapy 公司的 Rockwell Mackie 和 Paul Reckwerdt 一起研 发的最新一代放射治疗设备。 从 2002 年第一台临床试验机开始运行， 并通过美国 FDA 认证， 到 2005 年正式在美国上市， 目前全球已经安装了 400 多台 TOMO， 并治疗了数十万名患者。 TomoTherapy 螺旋断层放疗螺旋断层放疗螺旋断层放疗螺旋断层放疗系统系统系统系统是一种在 CT 图像引导下，以调强治疗为主的当代最 先进的放疗设备， 其 360 度全角度照射概念、 单次照射多达 2 万的子野数目、 薄层照射理念， 二元气动多叶光栅，实时 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 认为现代影像引导放疗的代表之作，是目前对于正常组织保护最好的放射治疗设备，已经有 大量文章报道（参见临床文献综述部分） 。 螺旋断层放疗的临床应用范围非常广泛，既可以用无创、无框架的立体定向方式精确治 疗小到 0.6 厘米左右的单个或多个颅内外的小肿瘤病灶， 也能对 60 厘米直径的横断面和 160 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） 。其适应症几乎覆盖所有适合放射治疗的病例、特别是调强治疗的病症。它着重强调并 解决了当代以及今后精确放射治疗所关注的三大议题： 1） 逆向调强IMRT， 2） 影像引导IGRT， 3）自适应放疗 ART。 TomoTherapy 螺旋螺旋螺旋螺旋断层放疗系统断层放疗系统断层放疗系统断层放疗系统同时又是一台兆伏级的螺旋 CT 机。6MV 的直线加速 器安装在特制的螺旋 CT 滑环机架上， 加速管沿机架的径向安装。 它可出射 3.5MV 的扇形束 X 光，经螺旋扫描而产生兆伏级的三维 CT 图像（MVCT） ，用于病人治疗前的位置验证；同 时也可出射 6 MV 的扇形束 X 光，经射线出口处的 64 片 0.625 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。 Page 3 5/28/2012 TomoTherapy 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 （IG/IMRT）推进到一个前所未有的新境界。TomoTherapy 的独特性在于将现代诊断螺旋 CT 和医用直线加速器进行有机结合，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。 螺旋断层放疗系统-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报道对其技术平台的先进性和临床疗效的优异性予以 肯定（见临床文献综述） 。并不断开展新的临床应用领域的研究。在放疗领域的顶级期刊上， 每年都有十几篇以上的论文发表。 美国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 项 Clinic trail 与螺旋断层放疗系统相关 （http:/clinicaltrials.gov， search on “TomoTherapy” ） 由于 Tomotherapy 独特的技术特征和平台， 突破了传统放疗的诸多限制， 为放射治疗拓 展了新的方向和未来，可能改写放疗的很多临床指征。 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。 这些顶级医院包括美国 M.D. Anderson （Orlando） 、约翰霍普金斯、加州大学旧金山分校（UCSF） 、洛杉矶 City of Hope， 华盛顿 Swedish Medical Center、 U.C.DAVIS， 加拿大 Toronto Sunnybrook Regional Cancer Centre，德国海德堡/国立癌症研究中心，法国居里研究所（Curie Institute） ，英国 剑桥大学医院（Cambridge University Hospitals）伊丽莎白女王医院（Queen Elizabeth Hospital）布鲁塞尔 AZ-VUB 肿瘤中心，新加坡国立癌症中心（NCC） ，韩国国家癌症中心 （NCC） 、延世大学，台湾台大医院、荣总，印度（Tata Medical Centre）等一大批世界知 名医院和肿瘤中心。 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、日本装机 22 台、 Page 4 5/28/2012 台湾装机 14 台、印度 5 台、香港 5 台，新加坡装机 3 台。国内也有多家顶级医院开始和计 划使用螺旋断层放疗系统。到 2012 年 5 月，国内共有 8 台 TOMO 投入临床使用，即将安 装 3 台。其中包括中国医学科学院附属肿瘤医院、北京协和医院、北京解放军总医院（301 医院） 、北京空军总院、北京军区总院、上海复旦大学附属中山医院、四川省肿瘤医院等多 家著名三甲医院已经开展使用并取得了很好的临床效果。 与常规直线加速器放疗相比，螺旋断层放疗具有以下独特优势： 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 求： “剂量绘画（Dose Painting） ” 。即可以同时实现适形度和均匀度都高得多的剂量分布。 因此在同样的放疗剂量下，其并发症发生率较传统放疗要低很多，病人对治疗的耐受性会更 好。螺旋断层放疗尤为突出的特点是治疗范围大小不限、肿瘤位置不限，并且可同时照射多 靶区，甚至可以实现最复杂的全身调强治疗（范围长达 160 厘米，截面直径可达 60 厘米， 为其独有技术） 。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 在做复杂病例的计划上，这是常规加速器系统难于匹及的。所以螺旋断层放疗被公认为调强 放疗（IMRT）的金标准。 TomoTherapy 是从 CT 发展而来，其本身就是一台兆伏级螺旋 CT，天生具备影像引导 放疗 IGRT 能力。可在每次治疗前进行极低剂量（1cGy）的 CT 扫描，获得相当清晰且无 金属伪影的治疗体位三维影像，从而可使照射剂量准确无误按照计划实施。 TomoTherapy 螺旋断层成像和治疗采用同一放射源-兆伏级射线， 每天不需担忧成像 中心和治疗中心的偏差问题。由于螺旋断层放疗系统的 CT 影像和传统 CT 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 评估，即对实际照射剂量和计划剂量进行定量分析，及时修改治疗计划。 Page 5 5/28/2012 TomoTherapy 与传统加速器相比，没有常规加速器拥有的许多治疗附件。无机架与病 人碰撞可能，无楔形板，无需考量机架角度，无需考量准直器角度，无治疗床角度考量，无 手控仪，无多叶准直器考量，无多叶准直器马达，无照野大小限制，无光野，无电子线，无 电子限光筒等。 由于其高度的集成性，计划完成就直接治疗，数据不用传来传去产生附加错误风险。质 量验证（QA）等复杂的任务也变得非常容易，操作也简便。 螺旋断层与径照放射治疗系统（简称 Tomo HD） 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 照” （TomoDirect ）的新功能，作为标准配置包含在 Tomo HD 的新机型里（螺旋断层与径 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 1 到 12 个固定治疗角度，结合二元气动 MLC 对射线快速调制以及治疗床的移动来产生高 Page 6 5/28/2012 度适形的剂量分布（如下所示） 。 美国 MD Anderson 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 乳腺癌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. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 70, No. 4, pp. 12721280, 2008）。 ALYSON MCINTOSH 等人在运用断层径照研究乳腺癌治疗上也得出同样或类似的结 果，即对肺，心脏等关键器官的保护上，断层径照优势明显（Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 71, No. 2, pp. 603610, 2008）。 Page 7 5/28/2012 在威斯康星大学与 TomoTherapy 公司联合发表的 WHITE PAPER 里，也对断层径照与 传统加速器治疗乳腺癌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加速器对健侧乳腺和肺的剂量。 Pierfrancesco FrancoTumori 等发表了关于断层径照的临床应用结果（TomoDirect: an efficient means to deliver radiation at static angles with tomotherapy, Tumori, 97: 498-502, 2011）。其结论是在一些不太复杂的病例中（例如：乳腺癌，骨转移等），断层径照可以快 速有效对其进行治疗，并且能保证良好的治疗质量和临床效果。 总之，断层径照（TomoDirect）使得计划优化时间和治疗执行时间都将大大缩短。可以 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。 中国目前每年新发癌症病人在 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（美国每百万人口为 13 台） 。 TomoTherapy将加速器安装在螺旋 CT 上的完美新平台，已被国际放疗界公认为现 代影像引导调强放疗的“金标准” 。在短短几年里，TomoTherapy 全球装机已 400 多台，为 广大肿瘤患者带来新的希望。 TomoTherapy 的目标就是让每一位癌症患者都能够有机会受益于这项卓越的创新科技 成果。 Page 8 5/28/2012 TomoTherapy 单一系统单一系统单一系统单一系统、单一能量单一能量单一能量单一能量、单一方式单一方式单一方式单一方式、单一摆位单一摆位单一摆位单一摆位 却能够治疗超过却能够治疗超过却能够治疗超过却能够治疗超过 100%的放疗病种的放疗病种的放疗病种的放疗病种 HiArt Tomo HD TomoTherapy 所治疗的各种肿瘤 Page 9 5/28/2012 1. TomoTherapy 系统结构简介系统结构简介系统结构简介系统结构简介 TomoTherapy 螺旋断层放疗系统主要由下列螺旋断层放疗系统主要由下列螺旋断层放疗系统主要由下列螺旋断层放疗系统主要由下列 4 大部件构成大部件构成大部件构成大部件构成： 1. 螺旋断层治疗主机，包括机架和治疗床。 机架内包含一台 6 兆伏（6MV）的医用直线加速器，用于产生放射治疗和 CT 扫描的射 线。在加速器射线出口处，安装了二元气动多叶光栅（MLC） ，主要功能是对射线