移动条野技术的放射生物学和剂量学基础及改进
作者：夏云飞 钱剑扬 郑作深
单位：夏云飞 钱剑扬(中山医科大学肿瘤防治中心放疗科，广东广州510060)；郑作深(广东省江门市中心医院肿瘤科，广东江门529070)
关键词：移动条野技术；放射生物学；放射治疗；剂量分布
癌症000125
摘 要：目的：阐明常规移动条独特的优点及其局限性，并对其进行改进。方法：从放射生物学方面包括时间剂量因子、分次剂量因子和体积剂量因子等三个方面及从剂量学方面分析了移动条野照射技术，针对其局限性，引进了由靶区长度每次剂量，总剂量和疗程时间决定的照射野宽度与每次移动距离的计算模型。结果：移动条野照射技术在一定条件下能提高肿瘤的生物效应，同时减少正常组织的反应。结论：移动条野照射技术有其本身的适应证和应用价值。
分类号：R730.55 文献标识码：A
, 百拇医药
文章编号：1000-467X(2000)01-0082-04
Radiation biology and dosimetry of moving strip technique
XIA Yun fei, QIAN Jian yang,(Department of Radiation Oncology, Cancer Center, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510060,P.R.China)
ZHENG Zuo shen
(Department of Oncology, Jiangmen Central Hospital， Jiangmin 529070,P.R. China)
, 百拇医药
Abstract：Objective：To demonstrate advantages and limits of regular moving strip technique and to improve this technique. Methods：Moving strip technique was analyzed from the aspects of biology, including time-dose effect, fractionation-dose effect, volume-dose effect, and its dosimetry. As for the limits of the moving strip technique, the calculated model was put forward according to length of target volume, width of irradiation field derived from fractionation dose, total dose and total time of radiation treatment, and width of strip. Results：This technique can enhance biological effect of radiation against tumor and alleviate toxicity reaction of normal tissue in given cases. Conclusion：Moving strip technique has itself indications and still has value to be used in radiation oncology.
, 百拇医药
Key words：Moving strip technique; Radiation biology; Radiotherapy; Dose distribution ▲
目前，关于移动条野照射技术，国内学者有不少争议[1～3]，持否定观点的学者认为该技术剂量分布不够均匀，影响肿瘤治疗效果，对正常组织并未改善放射生物学毒性作用。作者认为移动条野照射作为一种技术有其本身的适应证和应用价值，它与对应的大面积全腹照射比，恰恰是因为“具有全腹受量均匀，局部肿瘤短期内可获得较高剂量，从而提高了杀灭肿瘤的放射生物效应"，由此也能在全世界各地推广应用[4～6]。
移动条野照射最初是为防止卵巢癌向腹腔转移而设计。从40年代开始，后经Delclos等在技术上的改进[7]，照射野包括全盆，腹腔脏器。右肝区从前及后方用一个半价层铅遮挡，肾区用二个半价层铅从后方遮挡。肿瘤剂量可给予2600～3000cGy/12次。前后垂直照射，具体方法是将前后照射野分割成多个2.5cm宽的连续条形野，照射从最下方一个条形野开始，逐渐向上移动，每2日向上移动一个条形野，直到4个条形野(10cm)受到照射，以后10cm一段移动，每2天移动一个条形野(2.5cm)，直到最后2天照射一个2.5cm的条形野。若腹腔有原发肿瘤，在移动条野照射之前首先应集中对原发肿瘤进行治疗，前后对穿照射DT2000cGy/10次.2W。此后，本法推广到全肝照射和全肺照射。
, 百拇医药
临床经验表明，对于卵巢癌，采用移动野全腹照射，肿瘤剂量给至2600～3000cGy,不会致严重的脏器官损伤，并且疗效明显优于仅作局部照射者[6]。从上述的移动条野照射可知局部肿瘤前后各接受8次主要线束的照射，4次半影照射，总剂量在12次内完成。总疗程需40～50天(每一10cm段野照射的肿瘤剂量为2600～3000cGy/12次，只需14天)，本法有每次照射范围小，局部肿瘤区剂量完成快，照射野衔接部位不断改变从而降低了边缘效应等特点。因此，可提高肿瘤的生物效应，改善了正常组织的耐受量，减少放疗反应。但是，由于总疗程(40～50天)长，从一端开始照射，位于另一端的肿瘤要等到40～50天以后才能接受照射，表面来看，这对肿瘤治疗并不利，但从正常组织损伤来看，这正是移动条技术的特点。本文从放射生物学方面包括时间剂量因子、分次剂量因子和体积剂量因子等方面来分析移动条野照射技术的特点。然后进一步分析常规移动条技术的物理基础，提出改进移动条野照射技术的方法。
1生物学效应分析
, 百拇医药
1.1时间剂量因子(TDF)[8]
TDF代表着一定的生物效应，可用来比较不同治疗方案生物效应的大小。如全腹照射，采用移动条野照射技术，计划给予肿瘤剂量2600cGy/12次.14天，或2800cGy/12次.14天，或3000cGy/12次.14天，它们的TDF值分别能达到47、52和59，而用一般的全腹照射方法，给予肿瘤剂量3000cGy/25次.5周，或3000cGy/20次.4周，或3000cGy/15次.3周，它们的TDF值分别只达到39、44和51。显然，移动条野照射的三种方案均较对应的常规全腹照射的三种方案疗效好，实际上后者由于照射面积大，3000cGy/15次.3周和3000cGy/20次.4周的方案，病人反应太大，临床均难以实行。全腹移动条野照射，虽然也会出现一些放疗反应，但临床经验表明多数病人可耐受。
, 百拇医药
1.2分次剂量因子(FDF)[9]
近年来用线性二次模型来比较两种不同治疗方案的生物效应。其基本思想如下：在线性二次模型S=e-(αnd+βnd2)中，可用两个因子来定量，一是分次因子，它等于α/β与每次剂量之和，即分次因子F=α/β+d，第二个因子是剂量因子，它等于分次数为n，分次剂量为d时的总剂量，即剂量因子D=n.d。对一个确定α/β值的组织，当分次数为n，分次剂量为d的总剂量D的总效应(TE)是：TE=分次因子×剂量因子=(α/β+d).D
通过总效应(TE)可以比较不同治疗方案的生物效应的大小。以1.1节所举的方案为例，移动条野照射：3000cGy/12次.14天;常规全腹照射方案1：3000cGy/25次.5周;方案2：3000cGy/20次.4周;方案3：3000cGy/15次.3周。假定早期反应组织α/β值=10Gy，而晚期反应组织的α/β值=3Gy，肿瘤组织属于早反应组织，其α/β值亦定为10Gy，那么不同方案的总效应(TE)如下：
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表1 不同放疗方案生物效应的比较 方案
n1
d1
n1d1
n2
d2
d2n2
T
E
α/β=10
α/β=3
, 百拇医药
移动条野照射
8
3
24
4
1.5
6
381
171
常规照射方案1
25
1.2
30
, http://www.100md.com 336
126
常规照射方案2
20
1.5
30
346
135
常规照射方案3
15
2.0
30
360
, http://www.100md.com
150
显然，总剂量均给予3000cGy时，以移动条野照射方案的生物学效应最大(TE=381)。但是，对于正常组织而言，急性反应同样是早反应组织损伤所致，为什么常规照射方案2和方案3的TE比移动条野照射的TE小，病人由于急性反应却不能接受常规照射方案2和方案3这两种方案呢？这与下一节我们将讨论的体积剂量因素有关。
1.3体积剂量因子(VDF)
人体的器官组织有一定的结构和功能，整个器官对放射线的耐受性除了与其增殖能力和分化程度有关外，也与体积因素相关。剂量一定时，器官受照射的体积越大，反应越大；受照射的体积越小，反应越小。目前研究表明[10]，组织对辐射的耐受剂量取决于它的组织功能亚单位总数。如，导致脱发的辐射剂量低于皮肤脱屑的剂量，不是因为毛囊细胞和基底上皮的放射敏感性不同，而是因为产生毛囊的功能亚单位细胞总数量少于形成上皮层功能亚单位的细胞总数。功能亚单位的细胞总数决定了组织器官的功能状态，当功能亚单位的细胞数减少到一定的数值之后，整个组织或器官的功能丧失。也就是说当局部的照射剂量很大时，组织或器官总体仍能维持正常的功能，但随着组织或器官受照射体积增大，功能亚单位的细胞数死亡增多，达到一定程度时，可引起整个组织或器官整体功能丧失。因此，体积因素对正常组织放射耐受方面起到重要的作用。而肿瘤没有整体功能，因此不存在体积效应，局部治疗就是局部“杀死”，假设体积因素与受照射体积的百分比有关，根据实验研究和临床观察，令VE代表体积生物效应，V代表受照射的体积，KV代表体积效应常数，那么体积生物效应(VE)与生物总效应(TE)的关系如下：VE=TE.KV.V。仍以上节照射方案为例，假定盆腹照射面积为30cm×40cm，则正常反应组织体积效应如表2、表3。从表2和表3可看出，对于正常组织反应，无论早反应组织，还是晚反应组织，当肿瘤剂量均给予3000cGy时，常规全腹照射的三种方案体积生物效应(VE)均大于移动条野的体积生物效应。因此，移动条野照射既能提高对肿瘤组织的生物效应(总生物效应TE增大)，又能减少正常组织包括早反应组织和晚反应组织的损伤反应(即降低体积生物效应VE)。同样，把移动条野照射技术推广到全肝或全肺照射，我们可通过调整移动条形野的段野宽Wp和移动距离S来减少正常组织的反应，而又不降低肿瘤组织的生物效应。表2不同方案早期反应组织体积效应比 方案
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TE早
V
VE
效应比
移动条野照射
381
(2.5+5+7.5+10)×30
9525×30×KV
1
常规照射方案1
336
40×30
13440×30×KV
, 百拇医药
1.4
常规照射方案2
346
40×30
13840×30×KV
1.45
常规照射方案3
360
40×30
14400×30×KV
1.51
表3不同方案晚期反应组织体积效应比 方案
, 百拇医药
TE晚
V
VE
效应比
移动条野照射
171
(2.5+5+7.5+10)×30
4575×30×KV
1
常规照射方案1
126
40×30
5040×30×KV
, 百拇医药
1.17
常规照射方案2
136
40×30
5440×30×KV
1.27
常规照射方案3
150
40×30
6000×30×KV
1.40
2常规移动条野技术的剂量分布
, 百拇医药
常规移动条野技术可视为运动野照射技术的简化，与旋转治疗的运动野技术不同，这时的照射野作匀速直线运动(实际上野并不动，而是病人在照射时运动)，故可称为平动野扫描。
2.1平动野扫描的剂量分析
图1表示了平动野扫描：在照射的同时，被照物体沿矩形野的一条轴(通常是短轴)作匀速运动，设该方向的野宽为W，运动速度是V，靶区的长度为L。如果射线束是理想线束(即在射线束中同深度点剂量相同，射线束外，剂量为零的线束)[11]，则靶区中心的剂量为：
Dt=Rc×Wp/V
图1 平动野扫描示意图
式中Rc表示该深度处照射野中各点的平均剂量率，Wp表示靶区中心深度的野宽，Wp/V表示每点接受照射的时间。当对有限大小的靶区进行扫描时，在靶区的二端有边缘效应，即在靶区二端各点的照射时间在0-WP/V之间，小于靶区中心处的照射时间WP/V，因此剂量在二端越近边缘处，剂量越小。为了使靶区剂量分布均匀，可以在靶区以外的二端用屏蔽块(挡块)保护，并使扫描从靶区以外的屏蔽块上开始，扫描的终点也设在靶区另一端的屏蔽块上，这样靶区就有均匀的剂量分布(图1)。这时扫描的距离应是靶区长度L加上照射野宽度Wp，总扫描时间为T=(L+Wp)/V。
, 百拇医药
2.2移动条野技术
如果把上述的连续扫描过程改变为不连续的间断照射过程，就变成常规的移动条野技术。设每次等距移动的距离为S，在每点停留的时间为t，则V=S/t，代入上式得：
N=T/t=(L+Wp)/S
上式中N即总移动照射的点数。目前习惯采用的技术是第一次照射时，照射野的边界与靶区的边界重合，如果N为整数，这时候最后一次照射不必进行，照射总次数为N=T/t-1。得N=(L+Wp)/S—1对于理想野，靶区每一点的照射次数为n=Wp/S。代入上式得：N-n+1=L/SWp=n.S此公式给出了移动条野技术基本参数间的关系。这里N及n是整数，S与照射野宽度Wp无关。用间断移动代替连续运动，剂量分布均匀性不如平动扫描好，但N取得越大，与扫描方法的所得的剂量分布结果越接近。
在本方案中可以这样处理靶区的边缘效应：在开始及最后的几个等分点，如果该点离靶区边缘的距离大于W/2时，照射野宽度取为W，在该点距离小于W/2时，取该点到靶区边缘距离为半野的宽度进行照射，这样可以代替靶区两边外侧的屏蔽块的作用，同样达到使两端剂量分布均匀的目的。
, 百拇医药
每点的照射时间t可以通过以下推导得出：
DT=Rc.n.t
上式中DT为靶区要求的总剂量。靶区中每一点受照射的每天剂量是t.Rc=Dd。
得 DT=Dd.n n=DT/Dd
通常作移动条放疗计划时，应先确定靶区长度L，总疗程时间N，靶区局部照射每天剂量Dd，及总剂量DT，由此来确定野宽WP及移动距离S，这样可更好地适应肿瘤及正常组织的放射生物学要求。上述的多点移动照射方法就是推广了的移动条野技术。
2.3剂量分布均匀性
, 百拇医药
2.3.1轴向均匀性：轴向均匀性是指沿照射野中心轴的剂量分布均匀性，如果采用对穿野照射，则轴向均匀性应与对穿野情况相同，剂量分布是较均匀的。
2.3.2横向均匀性：为了避免剂量重叠或漏照，W必须能被S整除(图2B)。但是射线束是锥状的，它的宽度随离源的距离改变，因此上述的匹配条件只能在某一深度实现。同时为了改善剂量的均匀性，应尽量增大N值。
图2 野宽与移动距离的关系
2.4实际野的等效理想野
要利用上述理想野的公式，必须求出等效理想野的剂量率，方法如下：以光野的野宽为准，把光野的宽度Wp等分为m份，每份的宽度为b=W/m。为了测量的准确，m应尽量取得大一些。测量时，在水箱中，按靶区中心的深度测量实际野的离轴剂量率Ri，测量时每次移动b，离轴剂量率测至野外足够远的位置，从野的一侧逐点测到另一侧，求剂量率的总和(总测量的点数一定会大于m)。
, 百拇医药
RS=∑iRi Rc=RS/m
Rc即等效理想野的剂量率。在剂量计算时，可把实际野看为宽度为Wp，剂量率为Rc的理想野。
2.5例
2.5.1Rc的测量：设野宽10cm×20cm深度10cm钴-60机SSD80cm，用2.4节的方法求等效理想野参数，等效野宽为10cm，m任取为4，b=10/4=2.5cm。在10cm深度的离轴率测量值在表4中给出。
表4离轴率测量值 位置
-10
-7.5
-5
, 百拇医药 -2.5
0
2.5
5
7.5
10
读数
3.14
5.43
30.05
49.65
51.32
50.19
, 百拇医药
38.28
6.08
3.15
每次照射时间30秒，用转动移动条方法照射，测得10cm处总剂量率RS=474.58，Rc=474.58/4=118.6。
2.5.2野宽Wp与移动距离S的计算：设靶区长为24cm，要求每天给与靶区中心的剂量为400cGy，总靶区剂量为2000cGy，总照射次数为14次。n=2000/400=5
N-n+1=L/S
S=24/(14-5+1)=2.4cm
Wp=5.2.4=12cm
, 百拇医药
3讨论
移动条野照射技术对局部肿瘤细胞是一种加速方案治疗，提高了对肿瘤细胞杀灭的生物效应；对整体正常器官讲，却是延迟方案治疗，保护了器官的必要功能。从本文引进的计算模型来看，移动条技术的总剂量DT，每天剂量Dd及总治疗时间N独立可调，因此使用移动条技术绝不是因照射野太大或机器性能限制无法做到而引入的替代技术，而是有它的放射生物学特点的。
为了剂量分布的均匀，只要在靶区中心深度处，实现Wp与S的匹配即可，而Wp的大小并没有要求。Wp与S的匹配的条件应在靶区中心平面上满足，而以往使用移动条野技术时，该条件是在病人体表实现的，因此并不是最佳的。另外，N应该尽可能大。
边缘小野的照射时间不应与宽为Wp的野相同，因为它们的百分深度量及Scp不同，应使小野的照射时间适当延长，实现在Dp处剂量相同才较准确。以往使用的常规移动条野技术忽略了这一点。
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每天剂量Dd对于实际野讲，只是近似值，因为离轴率值在曲线不同位置是不同的。也就是说，每天放射剂量稍有改变，但对总放射生物效应影响不大。
基金项目：广东省重点科技攻关项目(粤科字[1996]46号)
*通迅作者：Tel:86-20-87765368-3281
Fax:86-20-87754506
E-mail:qiyang@gzsums.edu.cn
参考文献：
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[3]王致全.关于是否再用条形野问题的商榷[J].中华放射肿瘤学，1996，5(2)：144.
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[11]钱剑扬.理想化光子线束剂量分布的一般规律[J].中国医学物理学杂志,1996，13(1)：25～27.
收稿日期：1999-05-11
修回日期：1999-07-06, 百拇医药
单位：夏云飞 钱剑扬(中山医科大学肿瘤防治中心放疗科，广东广州510060)；郑作深(广东省江门市中心医院肿瘤科，广东江门529070)
关键词：移动条野技术；放射生物学；放射治疗；剂量分布
癌症000125
摘 要：目的：阐明常规移动条独特的优点及其局限性，并对其进行改进。方法：从放射生物学方面包括时间剂量因子、分次剂量因子和体积剂量因子等三个方面及从剂量学方面分析了移动条野照射技术，针对其局限性，引进了由靶区长度每次剂量，总剂量和疗程时间决定的照射野宽度与每次移动距离的计算模型。结果：移动条野照射技术在一定条件下能提高肿瘤的生物效应，同时减少正常组织的反应。结论：移动条野照射技术有其本身的适应证和应用价值。
分类号：R730.55 文献标识码：A
, 百拇医药
文章编号：1000-467X(2000)01-0082-04
Radiation biology and dosimetry of moving strip technique
XIA Yun fei, QIAN Jian yang,(Department of Radiation Oncology, Cancer Center, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510060,P.R.China)
ZHENG Zuo shen
(Department of Oncology, Jiangmen Central Hospital， Jiangmin 529070,P.R. China)
, 百拇医药
Abstract：Objective：To demonstrate advantages and limits of regular moving strip technique and to improve this technique. Methods：Moving strip technique was analyzed from the aspects of biology, including time-dose effect, fractionation-dose effect, volume-dose effect, and its dosimetry. As for the limits of the moving strip technique, the calculated model was put forward according to length of target volume, width of irradiation field derived from fractionation dose, total dose and total time of radiation treatment, and width of strip. Results：This technique can enhance biological effect of radiation against tumor and alleviate toxicity reaction of normal tissue in given cases. Conclusion：Moving strip technique has itself indications and still has value to be used in radiation oncology.
, 百拇医药
Key words：Moving strip technique; Radiation biology; Radiotherapy; Dose distribution ▲
目前，关于移动条野照射技术，国内学者有不少争议[1～3]，持否定观点的学者认为该技术剂量分布不够均匀，影响肿瘤治疗效果，对正常组织并未改善放射生物学毒性作用。作者认为移动条野照射作为一种技术有其本身的适应证和应用价值，它与对应的大面积全腹照射比，恰恰是因为“具有全腹受量均匀，局部肿瘤短期内可获得较高剂量，从而提高了杀灭肿瘤的放射生物效应"，由此也能在全世界各地推广应用[4～6]。
移动条野照射最初是为防止卵巢癌向腹腔转移而设计。从40年代开始，后经Delclos等在技术上的改进[7]，照射野包括全盆，腹腔脏器。右肝区从前及后方用一个半价层铅遮挡，肾区用二个半价层铅从后方遮挡。肿瘤剂量可给予2600～3000cGy/12次。前后垂直照射，具体方法是将前后照射野分割成多个2.5cm宽的连续条形野，照射从最下方一个条形野开始，逐渐向上移动，每2日向上移动一个条形野，直到4个条形野(10cm)受到照射，以后10cm一段移动，每2天移动一个条形野(2.5cm)，直到最后2天照射一个2.5cm的条形野。若腹腔有原发肿瘤，在移动条野照射之前首先应集中对原发肿瘤进行治疗，前后对穿照射DT2000cGy/10次.2W。此后，本法推广到全肝照射和全肺照射。
, 百拇医药
临床经验表明，对于卵巢癌，采用移动野全腹照射，肿瘤剂量给至2600～3000cGy,不会致严重的脏器官损伤，并且疗效明显优于仅作局部照射者[6]。从上述的移动条野照射可知局部肿瘤前后各接受8次主要线束的照射，4次半影照射，总剂量在12次内完成。总疗程需40～50天(每一10cm段野照射的肿瘤剂量为2600～3000cGy/12次，只需14天)，本法有每次照射范围小，局部肿瘤区剂量完成快，照射野衔接部位不断改变从而降低了边缘效应等特点。因此，可提高肿瘤的生物效应，改善了正常组织的耐受量，减少放疗反应。但是，由于总疗程(40～50天)长，从一端开始照射，位于另一端的肿瘤要等到40～50天以后才能接受照射，表面来看，这对肿瘤治疗并不利，但从正常组织损伤来看，这正是移动条技术的特点。本文从放射生物学方面包括时间剂量因子、分次剂量因子和体积剂量因子等方面来分析移动条野照射技术的特点。然后进一步分析常规移动条技术的物理基础，提出改进移动条野照射技术的方法。
1生物学效应分析
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1.1时间剂量因子(TDF)[8]
TDF代表着一定的生物效应，可用来比较不同治疗方案生物效应的大小。如全腹照射，采用移动条野照射技术，计划给予肿瘤剂量2600cGy/12次.14天，或2800cGy/12次.14天，或3000cGy/12次.14天，它们的TDF值分别能达到47、52和59，而用一般的全腹照射方法，给予肿瘤剂量3000cGy/25次.5周，或3000cGy/20次.4周，或3000cGy/15次.3周，它们的TDF值分别只达到39、44和51。显然，移动条野照射的三种方案均较对应的常规全腹照射的三种方案疗效好，实际上后者由于照射面积大，3000cGy/15次.3周和3000cGy/20次.4周的方案，病人反应太大，临床均难以实行。全腹移动条野照射，虽然也会出现一些放疗反应，但临床经验表明多数病人可耐受。
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1.2分次剂量因子(FDF)[9]
近年来用线性二次模型来比较两种不同治疗方案的生物效应。其基本思想如下：在线性二次模型S=e-(αnd+βnd2)中，可用两个因子来定量，一是分次因子，它等于α/β与每次剂量之和，即分次因子F=α/β+d，第二个因子是剂量因子，它等于分次数为n，分次剂量为d时的总剂量，即剂量因子D=n.d。对一个确定α/β值的组织，当分次数为n，分次剂量为d的总剂量D的总效应(TE)是：TE=分次因子×剂量因子=(α/β+d).D
通过总效应(TE)可以比较不同治疗方案的生物效应的大小。以1.1节所举的方案为例，移动条野照射：3000cGy/12次.14天;常规全腹照射方案1：3000cGy/25次.5周;方案2：3000cGy/20次.4周;方案3：3000cGy/15次.3周。假定早期反应组织α/β值=10Gy，而晚期反应组织的α/β值=3Gy，肿瘤组织属于早反应组织，其α/β值亦定为10Gy，那么不同方案的总效应(TE)如下：
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表1 不同放疗方案生物效应的比较 方案
n1
d1
n1d1
n2
d2
d2n2
T
E
α/β=10
α/β=3
, 百拇医药
移动条野照射
8
3
24
4
1.5
6
381
171
常规照射方案1
25
1.2
30
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126
常规照射方案2
20
1.5
30
346
135
常规照射方案3
15
2.0
30
360
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150
显然，总剂量均给予3000cGy时，以移动条野照射方案的生物学效应最大(TE=381)。但是，对于正常组织而言，急性反应同样是早反应组织损伤所致，为什么常规照射方案2和方案3的TE比移动条野照射的TE小，病人由于急性反应却不能接受常规照射方案2和方案3这两种方案呢？这与下一节我们将讨论的体积剂量因素有关。
1.3体积剂量因子(VDF)
人体的器官组织有一定的结构和功能，整个器官对放射线的耐受性除了与其增殖能力和分化程度有关外，也与体积因素相关。剂量一定时，器官受照射的体积越大，反应越大；受照射的体积越小，反应越小。目前研究表明[10]，组织对辐射的耐受剂量取决于它的组织功能亚单位总数。如，导致脱发的辐射剂量低于皮肤脱屑的剂量，不是因为毛囊细胞和基底上皮的放射敏感性不同，而是因为产生毛囊的功能亚单位细胞总数量少于形成上皮层功能亚单位的细胞总数。功能亚单位的细胞总数决定了组织器官的功能状态，当功能亚单位的细胞数减少到一定的数值之后，整个组织或器官的功能丧失。也就是说当局部的照射剂量很大时，组织或器官总体仍能维持正常的功能，但随着组织或器官受照射体积增大，功能亚单位的细胞数死亡增多，达到一定程度时，可引起整个组织或器官整体功能丧失。因此，体积因素对正常组织放射耐受方面起到重要的作用。而肿瘤没有整体功能，因此不存在体积效应，局部治疗就是局部“杀死”，假设体积因素与受照射体积的百分比有关，根据实验研究和临床观察，令VE代表体积生物效应，V代表受照射的体积，KV代表体积效应常数，那么体积生物效应(VE)与生物总效应(TE)的关系如下：VE=TE.KV.V。仍以上节照射方案为例，假定盆腹照射面积为30cm×40cm，则正常反应组织体积效应如表2、表3。从表2和表3可看出，对于正常组织反应，无论早反应组织，还是晚反应组织，当肿瘤剂量均给予3000cGy时，常规全腹照射的三种方案体积生物效应(VE)均大于移动条野的体积生物效应。因此，移动条野照射既能提高对肿瘤组织的生物效应(总生物效应TE增大)，又能减少正常组织包括早反应组织和晚反应组织的损伤反应(即降低体积生物效应VE)。同样，把移动条野照射技术推广到全肝或全肺照射，我们可通过调整移动条形野的段野宽Wp和移动距离S来减少正常组织的反应，而又不降低肿瘤组织的生物效应。表2不同方案早期反应组织体积效应比 方案
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TE早
V
VE
效应比
移动条野照射
381
(2.5+5+7.5+10)×30
9525×30×KV
1
常规照射方案1
336
40×30
13440×30×KV
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1.4
常规照射方案2
346
40×30
13840×30×KV
1.45
常规照射方案3
360
40×30
14400×30×KV
1.51
表3不同方案晚期反应组织体积效应比 方案
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TE晚
V
VE
效应比
移动条野照射
171
(2.5+5+7.5+10)×30
4575×30×KV
1
常规照射方案1
126
40×30
5040×30×KV
, 百拇医药
1.17
常规照射方案2
136
40×30
5440×30×KV
1.27
常规照射方案3
150
40×30
6000×30×KV
1.40
2常规移动条野技术的剂量分布
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常规移动条野技术可视为运动野照射技术的简化，与旋转治疗的运动野技术不同，这时的照射野作匀速直线运动(实际上野并不动，而是病人在照射时运动)，故可称为平动野扫描。
2.1平动野扫描的剂量分析
图1表示了平动野扫描：在照射的同时，被照物体沿矩形野的一条轴(通常是短轴)作匀速运动，设该方向的野宽为W，运动速度是V，靶区的长度为L。如果射线束是理想线束(即在射线束中同深度点剂量相同，射线束外，剂量为零的线束)[11]，则靶区中心的剂量为：
Dt=Rc×Wp/V
图1 平动野扫描示意图
式中Rc表示该深度处照射野中各点的平均剂量率，Wp表示靶区中心深度的野宽，Wp/V表示每点接受照射的时间。当对有限大小的靶区进行扫描时，在靶区的二端有边缘效应，即在靶区二端各点的照射时间在0-WP/V之间，小于靶区中心处的照射时间WP/V，因此剂量在二端越近边缘处，剂量越小。为了使靶区剂量分布均匀，可以在靶区以外的二端用屏蔽块(挡块)保护，并使扫描从靶区以外的屏蔽块上开始，扫描的终点也设在靶区另一端的屏蔽块上，这样靶区就有均匀的剂量分布(图1)。这时扫描的距离应是靶区长度L加上照射野宽度Wp，总扫描时间为T=(L+Wp)/V。
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2.2移动条野技术
如果把上述的连续扫描过程改变为不连续的间断照射过程，就变成常规的移动条野技术。设每次等距移动的距离为S，在每点停留的时间为t，则V=S/t，代入上式得：
N=T/t=(L+Wp)/S
上式中N即总移动照射的点数。目前习惯采用的技术是第一次照射时，照射野的边界与靶区的边界重合，如果N为整数，这时候最后一次照射不必进行，照射总次数为N=T/t-1。得N=(L+Wp)/S—1对于理想野，靶区每一点的照射次数为n=Wp/S。代入上式得：N-n+1=L/SWp=n.S此公式给出了移动条野技术基本参数间的关系。这里N及n是整数，S与照射野宽度Wp无关。用间断移动代替连续运动，剂量分布均匀性不如平动扫描好，但N取得越大，与扫描方法的所得的剂量分布结果越接近。
在本方案中可以这样处理靶区的边缘效应：在开始及最后的几个等分点，如果该点离靶区边缘的距离大于W/2时，照射野宽度取为W，在该点距离小于W/2时，取该点到靶区边缘距离为半野的宽度进行照射，这样可以代替靶区两边外侧的屏蔽块的作用，同样达到使两端剂量分布均匀的目的。
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每点的照射时间t可以通过以下推导得出：
DT=Rc.n.t
上式中DT为靶区要求的总剂量。靶区中每一点受照射的每天剂量是t.Rc=Dd。
得 DT=Dd.n n=DT/Dd
通常作移动条放疗计划时，应先确定靶区长度L，总疗程时间N，靶区局部照射每天剂量Dd，及总剂量DT，由此来确定野宽WP及移动距离S，这样可更好地适应肿瘤及正常组织的放射生物学要求。上述的多点移动照射方法就是推广了的移动条野技术。
2.3剂量分布均匀性
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2.3.1轴向均匀性：轴向均匀性是指沿照射野中心轴的剂量分布均匀性，如果采用对穿野照射，则轴向均匀性应与对穿野情况相同，剂量分布是较均匀的。
2.3.2横向均匀性：为了避免剂量重叠或漏照，W必须能被S整除(图2B)。但是射线束是锥状的，它的宽度随离源的距离改变，因此上述的匹配条件只能在某一深度实现。同时为了改善剂量的均匀性，应尽量增大N值。
图2 野宽与移动距离的关系
2.4实际野的等效理想野
要利用上述理想野的公式，必须求出等效理想野的剂量率，方法如下：以光野的野宽为准，把光野的宽度Wp等分为m份，每份的宽度为b=W/m。为了测量的准确，m应尽量取得大一些。测量时，在水箱中，按靶区中心的深度测量实际野的离轴剂量率Ri，测量时每次移动b，离轴剂量率测至野外足够远的位置，从野的一侧逐点测到另一侧，求剂量率的总和(总测量的点数一定会大于m)。
, 百拇医药
RS=∑iRi Rc=RS/m
Rc即等效理想野的剂量率。在剂量计算时，可把实际野看为宽度为Wp，剂量率为Rc的理想野。
2.5例
2.5.1Rc的测量：设野宽10cm×20cm深度10cm钴-60机SSD80cm，用2.4节的方法求等效理想野参数，等效野宽为10cm，m任取为4，b=10/4=2.5cm。在10cm深度的离轴率测量值在表4中给出。
表4离轴率测量值 位置
-10
-7.5
-5
, 百拇医药 -2.5
0
2.5
5
7.5
10
读数
3.14
5.43
30.05
49.65
51.32
50.19
, 百拇医药
38.28
6.08
3.15
每次照射时间30秒，用转动移动条方法照射，测得10cm处总剂量率RS=474.58，Rc=474.58/4=118.6。
2.5.2野宽Wp与移动距离S的计算：设靶区长为24cm，要求每天给与靶区中心的剂量为400cGy，总靶区剂量为2000cGy，总照射次数为14次。n=2000/400=5
N-n+1=L/S
S=24/(14-5+1)=2.4cm
Wp=5.2.4=12cm
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3讨论
移动条野照射技术对局部肿瘤细胞是一种加速方案治疗，提高了对肿瘤细胞杀灭的生物效应；对整体正常器官讲，却是延迟方案治疗，保护了器官的必要功能。从本文引进的计算模型来看，移动条技术的总剂量DT，每天剂量Dd及总治疗时间N独立可调，因此使用移动条技术绝不是因照射野太大或机器性能限制无法做到而引入的替代技术，而是有它的放射生物学特点的。
为了剂量分布的均匀，只要在靶区中心深度处，实现Wp与S的匹配即可，而Wp的大小并没有要求。Wp与S的匹配的条件应在靶区中心平面上满足，而以往使用移动条野技术时，该条件是在病人体表实现的，因此并不是最佳的。另外，N应该尽可能大。
边缘小野的照射时间不应与宽为Wp的野相同，因为它们的百分深度量及Scp不同，应使小野的照射时间适当延长，实现在Dp处剂量相同才较准确。以往使用的常规移动条野技术忽略了这一点。
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每天剂量Dd对于实际野讲，只是近似值，因为离轴率值在曲线不同位置是不同的。也就是说，每天放射剂量稍有改变，但对总放射生物效应影响不大。
基金项目：广东省重点科技攻关项目(粤科字[1996]46号)
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Fax:86-20-87754506
E-mail:qiyang@gzsums.edu.cn
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收稿日期：1999-05-11
修回日期：1999-07-06, 百拇医药