第七章　放射治疗技术优化对正常组织的保护

第一节　概述

放射治疗的主要目标是提高肿瘤剂量以最大化地杀灭肿瘤细胞，同时降低周围正常组织剂量使其最大程度地得到保护。然而，一些正常器官通常会邻近甚至重叠在照射靶区内而接受了中至高剂量的照射，它们的耐受量常常限制了肿瘤剂量的提升。因此，正常组织的放疗副反应已成为阻碍放疗疗效进一步提高的主要因素，对这些正常器官的优化保护以降低放疗副反应是放疗临床所面临的一个重要挑战。

从历史上看，在放射治疗中安全谨慎的行为在很大程度上是为了避免正常组织/器官的治疗毒性。实际上，绝大多数正常组织均具有相应的耐受剂量。Withers HR等提出的功能性亚单元（FSU）概念奠定了体积效应的放射生物学基础。Emami B将受照射器官的体积分为1/3、2/3以及整个器官三个水平，并于1991年首次较系统地报告了26类器官的耐受剂量限值，这也是临床工作中量化体积效应的开端。随后大量的研究将剂量-体积数据与临床结果联系起来。临床中正常组织效应定量分析（quantitative analyses of normal tissue effects in the clinic，QUANTEC）就是对以三维剂量-体积-结果数据为基础的指南进行改进的一种尝试。目前有关组织/器官放射反应剂量-效应关系的认识主要来源于临床放疗经验，而耐受剂量被用来描述在大部分个体中不出现临床放射损伤的情况下特定组织/器官可以承受的最大照射剂量。因此减少正常组织/器官的受照射体积是减少相关放射副反应的重要途径。而三维治疗计划系统的引入为确定正常组织的剂量-体积数据与放射毒性之间的量效关系提供了可能，从而大大提高了拟定放疗计划的相对安全性。

剂量体积直方图（dose-volume histogram，DVH）将三维剂量数据以二维的方式进行展现，是精确量化正常组织受照剂量体积的重要工具。积分DVH（cDVH）对同一治疗计划中不同器官间剂量分布的评估和比较非常有用；而微分DVH（dDVH）则能展现同一器官内受照射体积与剂量间的相对关系。但DVH也存在一些不足之处如没有提供空间信息，即不能标明靶区内低剂量或正常组织内高剂量区的位置；此外DVH也并未考虑分次剂量大小变化、也从未考虑组织（器官）功能和结构复杂性、功能或敏感性的空间变化以及器官之间可能的相互作用。临床医生应用和比较DVH图仍具有挑战性。

在过去的几十年中，新兴科学技术的应用使得放射物理技术得到了进一步的发展，诸如适形调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）、立体定向消融治疗（stereotactic ablative radiotherapy，SABR）、术中放射治疗（intraoperative radiotherapy，IORT）、质子重离子治疗等各种新型放疗技术。这一系列放疗技术的临床应用，使得我们需要对放射治疗中正常器官的损伤与保护有一个更新、更全面的认识，能够使我们在实施高适形剂量照射与限制危及器官剂量之间做出权衡利弊，并提供更多的调制手段来进一步降低正常组织/器官的照射体积。