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放疗技术从二维到三维适形、质子治疗等发展,结合放射生物学机制和AI应用,实现精准治疗,但存在医疗资源分布不均问题。
菲利普·吉罗(Philippe Giraud)|韦罗妮克·旺德雷(Véronique Vendrely)|奥利维尔·沙佩(Olivier Chapet)|法布里斯·洛尔谢尔(Fabrice Lorchel)
法国巴黎市立大学乔治·蓬皮杜欧洲医院放射肿瘤治疗科
摘要
放射治疗是肿瘤治疗的重要支柱。近年来,技术、生物学和数字领域的重大进展彻底改变了剂量规划、施用和调整的方式。本文综述了影像学、治疗计划、放射生物学以及新兴创新方面的最新进展,强调了它们的临床影响、当前面临的挑战及未来发展方向。
引言
自1895年威廉·伦琴(Wilhelm R?ntgen)发现X射线,随后贝克勒尔(Becquerel)确定天然放射性,以及皮埃尔和玛丽·居里(Pierre and Marie Curie)的开创性研究以来,放射治疗(RT)已成为癌症治疗的核心方法之一。20世纪初,最初的放射治疗手段十分原始,使用镭源或低能量X射线设备,且缺乏有效的剂量规划。20世纪50至60年代,直线加速器和模拟器的出现提升了射线的几何精度。此后,计算机断层扫描(CT)技术的发展实现了三维剂量规划(RT3D);90年代,强度调制放射治疗(IMRT)技术的诞生彻底改变了剂量分布方式,从而更有效地保护了健康组织。
21世纪标志着一个转折点,多模态成像、立体定向放射治疗、粒子治疗(质子、重离子)以及人工智能和实时自适应放射治疗的整合,使放射治疗从标准化方法发展为高度个性化的治疗方式,这种治疗方式以患者的解剖结构和生物学特征为依据。
如今,约60%的癌症患者接受放射治疗,目的包括治愈或缓解症状[1]。放射治疗的关键在于在杀死肿瘤的同时最大限度地保护周围健康组织。新技术的应用和对肿瘤生物学机制的深入理解,为更高效、低毒性的治疗方案奠定了基础[2]。
章节节选
形态学、功能学和分子成像——精准治疗的逐步探索
放射治疗中的成像技术经历了多个发展阶段:最初是简单的X射线成像,随后在20世纪70至80年代出现了计算机断层扫描(CT),实现了三维切片可视化并推动了三维放射治疗(RT3D)的发展。磁共振成像(MRI)的引入进一步提高了肿瘤与健康组织的区分度,尤其是在软组织密度较高的区域(如前列腺、大脑、腹部)。强度调制放射治疗(RCMI)和体积调强放射治疗(VMAT)——朝向最佳治疗方案的路径
在三维立体定向放射治疗的基础上,20世纪90至2000年间,研究人员开发出了强度调制放射治疗(RCMI)。传统上,准直器的叶片在照射过程中保持固定位置。计算机计算能力和剂量学软件的进步使得治疗方案更加复杂:RCMI通过动态调整射线强度来实现精确的剂量分布。粒子治疗——从基础物理到临床应用
罗伯特·R·威尔逊(Robert R. Wilson)早在1946年就提出了使用质子进行治疗的构想,他发现布拉格峰(Bragg peak)现象可有效聚焦肿瘤剂量并减少对周围组织的伤害。20世纪60年代,哈佛大学的回旋加速器实验室率先开展质子治疗临床研究;90年代,洛马琳达医院(Loma Linda Hospital)成为首家使用高能质子治疗患者的医疗机构。近距离放射治疗——一种逐渐被忽视但依然重要的技术
近距离放射治疗不再依赖加速器,而是将放射性源直接放置在肿瘤或需要治疗的区域。该技术可通过自然通道导入(例如,用于宫颈癌或子宫内膜癌的阴道腔道)。此外,还可以通过导管或针头实现局部给药。对生物学机制的深入理解——生物标志物与分子特征
早期放射治疗主要关注剂量控制,对肿瘤或组织的生物学特性关注较少。20世纪50年代兴起的放射生物学揭示了细胞对辐射的复杂反应机制,包括DNA修复、细胞周期、缺氧反应、细胞凋亡以及旁观者效应(bystander effect)。这些发现推动了更精细的肿瘤反应模型的发展,如线性二次方模型(LQ model)。先进技术的可及性与成本——医疗资源的不平等
尽管放射治疗技术取得了显著进步,且医疗专业人员为优化治疗实践付出了巨大努力,但在法国各地,患者获得放射治疗的机会仍存在差异。法国各地的放射治疗资源分布不均,涵盖公共、私营机构及癌症防治中心等多种类型。讨论与结论
过去30年里,放射治疗技术经历了重大发展,尤其是在加速器和软件方面。强度调制放射治疗和立体定向放射治疗的应用显著提升了治疗效果,减少了副作用。然而,技术在普及方面仍存在地域差异。