強度調控放射治療最新技術
(彰化基督教醫院 林招膨)
１.前言
在1960年代中期日本人Takahashi就提出了順形治療 (conformal therapy) 的概念，希望順著腫瘤的生長形狀，在腫瘤「靶」部位給予高劑量，而腫瘤周圍的正常組織所受劑量能儘量減少，以提高治療效果。近年來由於電腦和機器設備的發展進步，使得放射治療技術在電腦斷層攝影 (CT)、多葉式準直儀 (multileaf collimator) 及三度空間放射治療計畫 (three-dimensional radiation treatment planning, 3DRTP) 系統等設備的幫助下，發展出三度空間順形放射治療 (three-dimensional conformal radiation therapy, 3DCRT)。當靶體積呈內凹、C字形，或者腫瘤細胞有如甜甜圈般將正常組織、重要器官 (例如：脊髓) 包圍在其中，三度空間順形放射治療 (3DCRT) 在給予劑量時便很難避開正常組織。因此為了達到更高的順形治療要求，發展出了更複雜、精密的三度空間治療方法 ?/FONT> 強度調控放射治療 (intensity modulated radiation therapy, IMRT)。IMRT除了擁有「三度空間順形放射治療」的功能外，更重要的是它具有調控每一入射射束通量「順形調控射束強度」的能力，因此可以提高腫瘤控制機率 (tumor control probability, TCP) 和降低正常組織併發症的機率，其治療癌症的效果足以媲美質子加速器。本文內容即針對強度調控放射治療機之臨床理論及應用做說明。
２.理論基礎
強度調控放射治療的理論是當射束對準腫瘤，順其形狀繞著病人在不同角度給予劑量時，以射束透視 (beam’s eye view) 的觀點去評定靶厚度大小，而所給予的射束強度必須和靶的厚度相稱、成比例關係。所以強度調控放射治療不僅是“順形治療” ，它亦有順著靶體積各部位厚薄的不同而給予“最適強度” 的功能。因此，決定最適合的射束強度便是強度調控放射治療主要的基本理論。
根據研究指出，使用複雜、多重的照野可以形成較好的劑量分布，能改善局部控制率。簡單地說，強度調控放射治療便是使用多重、複雜的照野劑量給予方式，將加速器所產生的單一射束分成許多可獨立調控的小射束，這些小射束的強度調控可藉由直接調控加速器(modulating accelerators)本身的動作在各種不同的方向使用多重共平面 (coplanar) 和非共平面 (non-coplanar) 的射束，藉著改變射束輸出時間、旋轉臂的轉動速度以及平檯 (couch) 位置，可以輸出不同的射束強度，在靶體積內得到均勻的射束分布。另外是透過使用準直儀或改變葉片速度、位置的方式來調控由加速器發射出來的射束。
傳統的治療計畫系統是採用正向 (forward) 思考的方式來設計治療計畫，從嘗試與錯誤中，試著給予不同組合的射束方向、比重，然後由電腦計算、畫出所得劑量分布結果，操作者再從這些劑量分布圖，依其經驗去選取出合乎要求的治療計畫，這種正向治療計畫所得的照射治療設計只能說是可行的，並無法保證是最適化的。對於只有幾個入射方向和照野的治療方式，此種正向治療計畫的設計是十分實用的。但是對強度調控放射治療這種技術而言，必須依靠著大量的小照野和不同入射方向來達到順形調控強度的要求。如果再依循傳統的正向思考方式來設計治療計畫，將會花上操作者一整天的時間在嘗試錯誤間去找出適合的劑量分布和治療計畫，因此發展出一種逆向思考的模式去進行治療計畫的設計 。這種逆向治療計畫 (inverse treatment planning) 的方式是醫師先指定靶體積內各幾何部位所需的治療劑量分布要求，再由電腦運算求解，計算推演出最佳的射束通量安排 (圖1)。
利用電腦控制的準直儀或葉片，經由形成狹小的照野或透過照野擋塊和葉片的動態運行，可以調控輸出射束的強度。一般來說， 控制照野的準直界定有兩種模式，一是靜態式 (step- and- shoot): 當射束“on ” 時，獨立照野擋塊 (independent jaws) 或多葉式準直儀的葉片已經就定位了，並保持靜止不動的狀態，若要進行下一個照野的照射，則先將射束“off ”，等照野擋塊或葉片移至下一個位置並靜止後，才又將射束“on ”。另一種是動態式 (dynamic delivery)，亦即當射束處在“on ” 的狀況下，照野擋塊或葉片仍舊在動作。
強度調控放射治療整體計畫的完成，涉及許多照野的照射和不同強度的給予。因此除了在進行治療前，必須將病灶的範圍準確地描繪出來外，對於治療計畫的適合與否、機器的穩定性、輸出值是否和設定值吻合，這些都是必須考慮和注意、檢查的地方。而在治療過程中，病人的位置是否固定不動，照射部位是否和治療計畫中所設定的相同、有無偏移，腫瘤內的每一點是否都接受到正確的劑量，這些皆必須藉著底片的記錄和熱發光劑量計的計讀，進行驗證及檢查，如此才能確保治療的品質並發揮強度調控放射治療的功能。
３.現今發展
彰化基督教醫院為提升放射治療的水準及病人的生活品質，已引入國內第一台強度調控放射治療機，此部治療機所採用的是循序強度調控技術 (sequential intensity modulation technique, SIMTEC)，將欲治療的部位分為好幾層，在準直儀葉片以恆定速率移動的情形下，改變射束的輸出劑量率，如此便可以調控給予每ㄧ層治療部位的劑量強度，最後將每一層所得的劑量如同堆積木般，層層疊加組合起來便可以在靶體積內得到所要的劑量分布結果。SIMTEC將多葉式準直儀的控制設定在治療前便依治療計畫的要求輸入主控制檯內，因此要驗證和記錄葉片的位置是有法可行的。此種靜態式輸出的SIMTEC強度調控放射治療機，能對腫瘤的治療達到「又強又準」的治療要求，讓放射腫瘤醫師可以加強、提高對腫瘤的劑量 (dose escalation)，而不用太擔心腫瘤周圍正常組織或危急器官的耐受劑量問題。最近幾年在歐美數家知名的醫學中心，強度調控放射治療技術已經應用於臨床上，並已證實對於頭頸部癌、攝護腺癌以及接近危急器官的腫瘤都有極佳的控制率和治療效果，而正常組織發生併發症的機率亦相對減少。所以強度調控放射治療技術，不僅增進了放射治療的品質，病人也不會因為接受放射治療而產生太多併發症，因此其生活品質能維持在良好的程度。在彰化基督教醫院放射腫瘤科引入國內首創的SIMTEC強度調控放射治療機後，除了嘉惠癌症病人良多外，相信將帶領國內放射治療技術進入更高水準，朝精緻化的放射治療前進，而這是值得期待、重視並樂見其成的。
