射波刀及其对非小细胞肺癌的临床治疗

王锡林，贾喜风

肺癌是严重威胁人类健康的疾病，《2013年中国肿瘤登记年报》显示，我国的肺癌发病率和病死率已居各类癌症之首，每年新发病例60万。据统计，85%肺癌为非小细胞肺癌［1］，且大多数患者确诊时已失去手术机会，放射疗法（放疗）是治疗中晚期肺癌的重要方法之一。肺癌的放疗经历了常规普通放疗、精确放疗二大阶段，常规普通放疗是在二维水平上进行的传统、经验式放疗，采用模拟定位机定位。精确放疗中的三维放射治疗虽已将立体定向的定位技术和适形、调强的照射技术合为一体，在三维水平上将高剂量的剂量分布形状与靶区的实际形状一致，增强了肿瘤的照射剂量，但其仍未能真正解决肺癌在放疗时由于呼吸运动而产生移动位置的误差，未能考虑长期低剂量的照射所引起的放射损伤等缺陷。随着射波刀的出现，使肺癌的局部精确放疗又上升了一个新的台阶。射波刀（cyberknife）是一种新型的全身立体定向放射治疗设备，射波刀是一种真正意义上的将实时图像引导、立体定向放射结合的机器人放射外科系统，其核心技术是交互式机器人技术。1994年应用于临床，2001年通过美国FDA批准用于全身实体肿瘤的治疗。

1 射波刀概述

射波刀共有六大系统组成，即如下述。

1．1 机器人放射系统 包括150 kg微型医用直线加速器和具6个自由度的机械手臂，直线加速器能产生6 MV X射线和电子束，被安装在机器人机械臂上，配备有12个准直器，准直器直径5～60 mm。机械手臂灵活方便，理论上可提供多达1200个方位投照射线。

1．2 靶区立体定位影像追踪系统 由天花板上安装的两组X线球管和安装于治疗床头端两侧地面上的单晶硅影像板（X线摄像机）组成。两组X线球管发出低能X射线相互垂直，交叉穿过患者肿瘤的治疗部位，X线摄像机获得一对相互垂直的高清晰骨骼数字图像，并将图像传输到计算机，计算机与事先CT扫描获得的骨骼数字重建图像（DDR）相比较，首先确定骨骼的精确位置，然后得出治疗靶区病灶的精确位置。

1．3 呼吸同步追踪系统 即呼吸追踪运动连续摄影记录，并回馈至加速器，随呼吸律动，做动态的治疗。治疗肺部肿瘤时，肿瘤随着患者的呼吸而上下左右运动。呼吸追踪是让患者穿上胸前带有发红光二极管的背心，呼吸追踪摄像机通过捕捉二极管的运动获得肺部的呼吸运动节律，计算机建立呼吸模型。治疗时，通过追踪金标或脊柱的位置获得肿瘤的精确位置，同时计算机根据呼吸节律，自动微调机器人机械臂，让射线始终精确瞄准病灶。此系统可自动调整加速器照射角度，行实时体位验证（治疗前和治疗中），以弥补体位的不一致性 （最大到10 mm 或 1°的体位差别）。验证准确度到 0．1 mm。呼吸同步追踪系统包括脊柱定位追踪系统和金标追踪系统。脊柱定位追踪系统可以对人体内的骨骼结构进行追踪，从而提供精确的定位，能够在不用向体内置入任何基准标志物的情况下进行射波刀治疗。金标追踪系统：治疗活动度较大的体部肿瘤之前，需要向肿瘤内或周围放置1～3枚金标（由黄金制成的，长5 mm，直径0．8 mm的圆柱体称为金标），确定肿瘤位置及肿瘤随呼吸运动的规律，金标放置5～7 d后才能实施射波刀治疗。

1．4 自动治疗床系统 具有6个自由动度移动的全自动治疗床（即治疗床可在一定范围内进行上下、左右、前后的平移和旋转），它可以自动以0．1 mm的转换方向和0．1°的旋转倾斜角度来移动患者，使得患者体位的重合误差最小。

1．5 治疗计划系统 该系统由计算机工作站和治疗计划软件组成，先进的Multiplan治疗计划软件，可将CT 影像与MRI、PET－CT 影像融合，获得精细的软组织图像。逆向治疗计划是医师先勾画出计划照射的靶区以及给出靶区和重要器官的剂量要求，计算机自动设计一个满足设定条件的治疗计划。

1．6 管理系统 包括综合控制上述各子系统、治疗计划系统、影像融合及绘图软件、脊椎、肺癌自动定位软件等。

2 射波刀在非小细胞肺癌中的应用

2．1 射波刀单独使用

2．1．1 早期肺癌 手术切除是早期非小细胞肺癌的主要治疗方法，治愈率可达80%，5年生存率可达70%，但有年龄偏大部分患者，心肺功能差、合并其他内科疾病或不愿手术等原因，可以采用射波刀治疗，取得了较好的疗效，没有发现较严重的并发症。Brown等［2］使用射波刀治疗了67例Ⅰ期非小细胞肺癌，处方剂量为60～67．5 Gy，等剂量线为60%～80%，分割治疗3～5次，1年局部控制率为93．2%，4．5年的局部控制率为 85．8%，1年的生存率为93．6%，4．5 年的生存率为 83．5%，全部患者的肺功能没有变化，只观察到了4例放射性肺炎和1例放射性食管炎，且毒性分级均在1～2级。Vahdat等［3］应用PET／CT追踪随访射波刀治疗20例IA期非小细胞肺癌，处方剂量42～60 Gy，平均为51 Gy，分割3次，2年总生存率为90%，局部控制率为95%，平均肿瘤最大18－氟脱氧葡萄糖摄入值射波刀治疗前为 6．2（范围为 2．0～10．7），治疗后早期为 2．3（范围为1．0～5．7），治疗后 18～24 个月为 2．0 （范围为 1．5～2．8）。Bibault等［4］通过射波刀治疗了 22 例肺癌患者，随访了3～16个月，肺癌局部控制率为100%，最主要并发症为1级放射性肺炎，发生率为25%，没有3级及以上的严重并发症被观察到。Agarwal等［5］研究对比37例射波刀治疗前、后的早期肺癌患者的肺功能，在统计学上没有发现明显的差异。上述研究显示射波刀治疗早期非小细胞肺癌，局部控制率较高，获得了较好的生存率，且没有较严重的并发症，提高了患者的生活质量，已成为治疗不能手术或不愿接受手术的早期非小细胞肺癌患者的首选方法，甚至将来可能取代早期非小细胞肺癌的手术治疗。

2．1．2 中晚期肺癌 由于肺癌早期无明显临床表现，大部分肺癌患者确诊时都已是中晚期，出现了肺内、颅脑、骨骼等部位转移，此时已无法手术，生存时间明显缩短，使用射波刀治疗，可明显减轻患者相应的症状，延长生存期。Swangsilpa等［6］采用射波刀治疗6例不能手术治疗肺癌，处方剂量：周围型肺癌45 Gy，分割为连续3次，中央型肺癌50 Gy，在2周内分割为5次，其中2例取得了完全缓解，3例取得了部分缓解，未发现严重的并发症。Tian等［7］应用射波刀治疗了38例非小细胞肺癌脑转移患者，1年脑转移局部控制率为50．8%，1年生存率为53．5%。国内外资料显示，即使对常规放疗后或放化疗后复发的肺癌及脑部、骨骼转移灶，也取得了较好的疗效，没有严重的并发症，延长了患者的生存期［8－11］。

2．2 射波刀与化疗、生物疗法及热疗等的联合应用由于射波刀是一种局部精确放疗，对肺癌或其转移灶有较好的局部控制率，但对预防或降低肺癌的转移率方面却没有明显效果，为进一步提高肺癌的治疗疗效，延长患者的生存时间，提高生存率，近年来，部分作者采用射波刀联合化疗、热疗或靶向药物治疗中晚期肺癌，取得了一定的疗效。Wang等［12］使用射波刀联合化疗、热疗治疗119例中晚期非小细胞肺癌，其中射波刀单独治疗37例，射波刀联合化疗治疗39例，射波刀联合化疗、热疗治疗43例，中位随访6个月，三组近期有效率分别为62．16%、71．79%和90．70%，经统计学检验，射波刀联合化疗、热疗组明显优于前两组，在毒性反应方面，虽有所增加，但可以耐受，经对症处理并不影响整个治疗计划。王振等［13］应用射波刀联合表皮生长因子受体络氨酸激酶抑制剂厄洛替尼或吉非替尼治疗24例晚期非小细胞肺癌患者，中位随访14个月，患者症状改善率为61%，疾病控制率为62．5%，局部控制率为75%，中位生存时间为9个月，1年生存率为66．7%，主要的不良反应为乏力、皮疹和口腔溃疡，未见严重的不良反应。Wang等［14］使用射波刀联合CIK生物免疫治疗中晚期非小细胞肺癌，随访3月，疾病有效率为81．82%，患者卡氏评分比治疗前平均提高20分左右。

3 射波刀治疗肺癌优点

3．1 高精确性 射波刀通过靶区立体定位影像追踪系统、呼吸同步追踪系统（金标植入肺追踪系统和脊柱定位追踪系统），使治疗肿瘤的误差缩小至1 mm，高精确性，最大限度减少了肺癌特别是周围型肺癌周围正常组织的损伤［15］。Hoogeman 等［16］分析通过呼吸肿瘤追踪使用射波刀治疗的44例肺癌的记录数据，与没有呼吸追踪的呼吸运动形成的几何图形的误差比较，呼吸追踪明显减少了几何图形的误差，提高了精确度。

3．2 治疗周期短、高剂量和低分割 由于高精确性，射波刀照射单次剂量较高，可达到 5～20 Gy［17］，照射 3～5 次，1 次 ／d，单次 40～90 min，总体治疗时间短，部分可在门诊治疗，灵活方便。

3．3 避免放射损失，提高放疗疗效 常规放疗由于治疗周期长，单次剂量低，5年生存率仅为15%～24%［18］，而射波刀高剂量、低分割，避免了放射损伤，提高了放疗的生物剂量，减少了局部治疗失败和复发的概率［19，20］。

3．4 减少放疗次数和并发症 单个部位多个肿瘤可以同时治疗，因而减少了放疗次数和并发症，节约了医疗费用。Yang 等［21，22］用射波刀分别治疗 1 例肺癌脑部24个转移灶患者和1例肺腺癌纵隔15个转移灶患者，前者总剂量22 Gy，分割3次，治疗后患者的头痛、恶心和呕吐等症状明显减轻，未见明显的不良反应，生存1年。后者总剂量35 Gy，分割5次，治疗后患者咳嗽等症状明显减轻，未见明显并发症。

4 射波刀治疗肺癌的不足

4．1 照射总剂量和分割次数没有公认的标准 目前国内外肺癌的射波刀治疗总剂量：根据经验周围型肺癌一般为40～60 Gy，分割3次，中心型肺癌一般为 50～60 Gy，分割 5 次［23，24］，标准的放射总剂量和分割次数没有得到公认，根据剂量效应关系，射波刀的最大剂量尚无定论。射波刀在国内应用临床时间较短，治疗剂量和分割次数一般参考国外经验，没有考虑到国内外种族差异等因素。

4．2 准备工作较复杂 射波刀治疗周围型非小细胞肺癌，治疗前1周，一般要在CT引导下经皮穿刺置入金标1～3枚，置入金标与射波刀治疗间隔时间稍长，且部分可引起患者出现气胸等并发症［25－27］，甚至有时可发生金标漂移［28］，射波刀治疗的精确依赖于置入金标的稳定性和可靠性，如果出现金标漂移，则金标置入失败，无法进行射波刀治疗。

4．3 其他 射波刀是一种高效的局部精确放疗，无法预防肿瘤转移和控制全身多发转移肿瘤，因此需要联合化疗、生物治疗等全身性的治疗方法。

综上所述，可见射波刀系统是一种新型的全身立体定向放射治疗技术，它将6 MV直线加速器、灵活的自动化机器人机械臂、X线实时影像定位系统、呼吸同步追踪系统、自动化治疗床和计算机网络集成与控制系统完美地结合起来，使放射治疗进入了一个崭新时代，由三维立体定向放射治疗上升到四维立体定向放射治疗，提高了精确度，缩短了治疗周期，对非小细胞肺癌治疗，特别是早期无法手术的非小细胞肺癌，取得了较好的疗效，且不良反应小，可以耐受。但因射波刀治疗在国内开展时间尚短，临床治疗病例数相对较少，治疗总剂量和分割次数尚需进一步探索。射波刀与化疗、热疗等其他治疗方法具体联合应用，尚需进一步观察和研究。

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