自从伦琴发现X射线, 贝克勒尔发现放射性和居里夫人发现镭以来, 电离辐射在肿瘤诊断和治疗中的应用已经取得了巨大的进展。20世纪下半叶, 一些重要的技术进步, 如计算机技术、影像技术、网络技术等显著提高了放射治疗的疗效, 病人的三维影像数据已经越来越多地应用到放射治疗计划系统, 三维适性放射治疗技术(3DRT)逐渐发展成熟, 得到临床的广泛使用, 并逐步向调强放射治疗技术(IMRT)和影像引导的放射治疗技术(IGRT)发展。

调强放射治疗(IMRT)是一种更先进的三维适形放射治疗技术, 它通过计算机控制的先进治疗方式和逆向调强治疗计划系统来改变每个射野内的射束强度, 改善肿瘤靶区的剂量分布与肿瘤形状的适形度, 以使多野照射的靶区合成剂量符合临床的要求—三维意义上剂量分布与靶区适形, IMRT最大的优点是其剂量分布可以在三维方向上与靶区形状适形。与常规三维适形放疗相比, 后者是采用照射形状与靶区投影相一致的方法来实现适形的, 对于凸形靶区, 可以使高剂量区的形状与靶区一致, 对于凹形的靶区就无法满足要求。IM RT通过逆向计算所得的对线束元权重的优化调节, 无论凸形或凹形都能实现适形。IM RT第二大优点是对危及器官的保护, 它可以通过调节线束元的权重实现对危及器官的保护, 在有多个危及器官处于放疗的节段时, 可以兼顾危及器官的保护及靶区剂量的要求, 从而可以在保护正常组织的前提下, 更好的杀死肿瘤细胞, 达到改善生存质量, 提高肿瘤控制率的目的。图像引导的放射治疗技术(IGRT)将先进的影像技术和放射治疗方法相结合, 特别是立体定向或容积成像设备与放射治疗设备相结合提供了实时的图像引导的放射治疗功能, 从而可以更好的保护正常组织和危及器官, 同时最大可能的杀死肿瘤细胞。

在放射治疗技术取得巨大进展的同时, 放射影像技术也取得了飞速发展, 尤其是CT、MRI的出现使我们观察人类解剖结构的能力突飞猛进, 此外, 单光子发射计算机断层成像(SPECT)及正电子发射断层成像(PET)的广泛使用, 使优化人类癌症治疗技术蕴含了极大的美好前景。更加令人惊奇的是在过去10年里受人类基因组工程的影响出现的生物工程成像技术, 生物学影像, 如注射氟标记脱氧葡萄糖、PFT扫描后得到的代谢信息、核磁共振成像、频谱分析等可以反映代谢、生化、生理、基因、功能和分子等大量的数据, 使我们能够获得三维放射生物学信息。我们需要大量的研究来确定影响放射敏感反应的基因类型和表现类型, 以及设计无创伤成像的方法, 同时, 在GTV(实体肿瘤)、CTV(临床靶区)、PTV(计划靶区)的概念上, 我们提出了BTV(生物靶区)的概念, 这些概念的使用会显著改进靶区勾画技术, 提高放射剂量照射的准确性和有效性。

放射治疗计划对PTV计划靶区范围内的剂量均匀性的要求一直是传统和常规的, 放射剂量分布与肿瘤靶区形状的三维适形及靶区剂量增加的研究使人们提出了PTV内的不均匀性, 特别是剂量增加的区域会提高肿瘤局控率, 调强放射治疗技术(IM RT)具有设计分配不均匀剂量模式的能力, 很大程度上提高了放射治疗计划与实际照射靶区的物理适形性, 而生物学影像将引发一个生物学适形性的全新时代, 物理适形和生物学适形的结合, 构成了未来放射治疗发展的新趋势———多维放射治疗(MDCRT)。见图 1。

总之, 多维放射治疗(MDCRT), 是未来放射治疗发展的方向, 多维放射治疗(MDCRT)将在未来几十年里进一步的提高放射治疗的疗效。