2022年，我國(guó)出臺(tái)政策鼓勵(lì)支持“設(shè)備購(gòu)置和更新改造”。截至目前，從各地已經(jīng)審批項(xiàng)目中，腫瘤放射治療設(shè)備也頻頻出現(xiàn)。由于此類設(shè)備單價(jià)極高，配置設(shè)備前必須充分論證，才可能在未來十幾年保持較好的使用體驗(yàn)。

在放療設(shè)備中，最廣為人知的是伽馬刀和直線加速器，也是最貼近“常規(guī)醫(yī)院”的。那么，到底是配置伽馬刀還是直線加速器呢？

本質(zhì)上來說，這是由臨床應(yīng)用場(chǎng)景決定的。但從技術(shù)發(fā)展來看，放射治療的未來屬于直線加速器，伽馬刀會(huì)越來越“弱勢(shì)”。

各種放射治療設(shè)備(來自網(wǎng)絡(luò))

1、“刀”是什么樣的刀？

在放射治療設(shè)備中，我們經(jīng)常聽說伽馬刀、射波刀、X刀、速鋒刀、質(zhì)子重離子刀等。不過，即便從事醫(yī)療工作的人，也未必完全搞得清楚。

“刀”的概念其實(shí)來自于外科，比如各種外科手術(shù)刀。對(duì)放射外科(Radiosurgery)來說，“刀”是對(duì)射線的形象稱呼，即使用不同角度體外放射的方法，將能量聚焦在病灶，在破壞腫瘤的同時(shí)保護(hù)周圍正常組織，其治療結(jié)果像用刀切除一樣使腫瘤壞死消失，同時(shí)避免了出血、感染、麻醉意外等傳統(tǒng)外科常見的并發(fā)癥。從某種意義上，放射治療就像不開刀的手術(shù)。

依據(jù)高能射線的性質(zhì)，通常將 “刀”可分為兩大類：光子束(γ射線、X射線)和粒子束(質(zhì)子束、重離子束)：

1）光子束：伽瑪?shù)?、陀螺刀、X光刀、拓姆刀(Tomo Therapy)、速鋒刀(EDGE)、射波刀(Cyber Knife)；

2）粒子束：質(zhì)子刀（Proton Knife）、重離子刀；

1951年，伽馬刀之父 Lars Lekshell基于立體定向外科原理，提出立體定向放射外科（Stereotactic Radiosurgery，SRS），首個(gè)立體定向外科工具是X射線源沿著C型臂運(yùn)動(dòng)使得每次射束均通過病灶達(dá)到聚焦目的，并成功應(yīng)用于三叉神經(jīng)痛。此后，Lekshell 使用不同的射線源進(jìn)行研究，包括質(zhì)子束和早期直線加速器產(chǎn)生的X光，隨后發(fā)現(xiàn)鈷60衰變產(chǎn)生的伽馬射線也可用作放射治療。

Lekshell 教授與頭架(來自網(wǎng)絡(luò))

1967年，全球首臺(tái)伽馬刀問世，距今已有55年。1994年，我國(guó)首臺(tái)伽馬刀問世，直到1997年我國(guó)正式確定“立體定向放射外科”這一專有名詞。因此，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，伽馬刀一度被認(rèn)為是立體定向放射外科(SRS)設(shè)備的代名詞。

然而，隨著直線加速器技術(shù)的不斷進(jìn)步，也出現(xiàn)了各種“刀”，有的加速器已經(jīng)用“刀”來命名，如“速鋒刀”，其也是利用短時(shí)間高劑量率的X射線，精準(zhǔn)地對(duì)病灶進(jìn)行殺滅。

一直以來，傳統(tǒng)觀念是直線加速器的優(yōu)勢(shì)是照射范圍大，但是應(yīng)用于神經(jīng)外科學(xué)上面，精度就值得懷疑。不過，這個(gè)認(rèn)知屬于知識(shí)陳舊的體現(xiàn)，是要改變的。

因此，我們從技術(shù)邏輯、應(yīng)用范圍、采購(gòu)趨勢(shì)幾個(gè)方面來探討伽馬刀和直線加速器。

2、技術(shù)邏輯

放射治療原則是盡可能將劑量集中于病灶，同時(shí)盡可能保護(hù)正常組織和危及器官，這就要求病灶外的區(qū)域“劑量跌落”盡可能地快，最好是陡峭式跌落。

a、伽馬刀

對(duì)于比較局限且一般不超過3cm的腫瘤，伽馬刀有比較好的能量聚集。這是因?yàn)?，伽馬刀采用多個(gè)鈷60源和非共面小野(如201個(gè)準(zhǔn)直器孔的小野)，應(yīng)用立體定向框架，以一種非常準(zhǔn)確的方式(精度可達(dá)0.5mm)，把高的放射劑量投照到小的腫瘤靶區(qū)上，即單次大分割放療。

伽馬刀(來自網(wǎng)絡(luò))

伽馬刀所用的是由放射性元素鈷60通過β衰變產(chǎn)生伽馬射線，即2種(1.17 MeV 和 1.33 MeV)單能的伽馬射線。鈷60伽馬射線的深度劑量分布與4MV光子線類似，相較于直線加速器、射波刀等光子放療設(shè)備，其能量是比較弱的。

相對(duì)劑量表(來自網(wǎng)絡(luò))

需要說明的是，當(dāng)鈷源到達(dá)一定使用時(shí)間后就需要更換，相當(dāng)于刀鋒磨損。此外，鈷60的半衰期為 5.27年，作為放射源類危險(xiǎn)品，其管理是非常嚴(yán)格的，而且越來越嚴(yán)。

b、直線加速器

與伽馬刀最大的不同是直線加速器的射線類型不同，直線加速器采用微波加速管激發(fā)高能X射線，提供更多檔位調(diào)節(jié)X射線能量，以適應(yīng)不同深度腫瘤治療。比如6MV、10MV甚至更高，且劑量率穩(wěn)定，也不存在放射源劑量水平下降和劑量學(xué)重新計(jì)算的問題，即刀鋒可選，且不磨損。

此外，直線加速器的計(jì)劃、驗(yàn)證、QA也更加容易。如果將伽馬刀的放射源比作一塊火炭，那直線加速器就是電爐，隨用隨熱。

直線加速器(來自網(wǎng)絡(luò))

在神經(jīng)外科最關(guān)心的精度方面，直線加速器早已不再是1-3mm的水平，隨著High Definition ?MLC（高分辨多葉光柵）的使用，其精度也可達(dá)到0.5mm甚至更低的水準(zhǔn)。這對(duì)放療計(jì)劃的設(shè)置、外放的減少等具有重要意義。

伽馬刀所適應(yīng)的良惡性腫瘤尺寸，加速器同樣可以應(yīng)對(duì)。由于其聚焦區(qū)域是球形，伽馬刀更適用于類圓形的病灶。對(duì)于3cm以上，形狀不規(guī)則的腫瘤方面，因?yàn)槎嗳~光柵的存在，加速器適形度更佳。

此外，直線加速器還可以配置立體定向錐筒技術(shù)(CONE)來進(jìn)行出束，即影像引導(dǎo)下的X光刀，可實(shí)施先進(jìn)、高精度的放射治療技術(shù)，與常規(guī)分割照射技術(shù)相比，錐筒技術(shù)治療更加精準(zhǔn)、效率更高、副作用更小。

c、患者體驗(yàn)和治療效率對(duì)比

從患者體驗(yàn)角度，神經(jīng)外科的定位一般使用頭架、頭釘?shù)龋?strong>伽馬刀也繼承了這些設(shè)施，嚴(yán)格來說屬于微創(chuàng)。從治療效率角度，伽馬刀一般進(jìn)行一次性治療，根據(jù)病灶大小、位置等因素，時(shí)常在十幾分鐘至一個(gè)小時(shí)以上。

伽馬刀的頭架安裝(來自網(wǎng)絡(luò))

從患者體驗(yàn)角度，直線加速器定位時(shí)不需要附屬設(shè)備，患者沒有痛苦，同時(shí)加速器具備機(jī)載影像(CBCT)也能在治療前根據(jù)骨性結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)位。從治療效率角度，如果不算擺位時(shí)間，加速器的出束治療時(shí)間在1到數(shù)分鐘。直線加速器進(jìn)行SRS大分割治療(將處方劑量集中在1-5次照射)的劑量投遞效率更高，患者治療時(shí)間更短，對(duì)于不能接受久臥的患者更加友好。

伽馬刀和直線加速器對(duì)比(來自網(wǎng)絡(luò))

3、應(yīng)用范圍

不難發(fā)現(xiàn)，伽馬刀是為神經(jīng)外科而生。至于其能否在體部應(yīng)用，本文不作深入討論。直線加速器從適形放療(3DCRT)、調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療(VMAT)等發(fā)展歷程來看，主要用于全身良惡性腫瘤的放射治療。

伽馬刀適應(yīng)癥(來自網(wǎng)絡(luò))

以往，放射治療是常規(guī)分次治療，一個(gè)療程照射在25-30次。不過，隨著設(shè)備技術(shù)的提高，直線加速器早可以將一個(gè)處方劑量在1-5次治療內(nèi)進(jìn)行大劑量精確投遞，從而將普通放療進(jìn)化為一把刀鋒。從這個(gè)意義上來講，作為立體定向放射外科的刀鋒，只是直線加速器的一個(gè)應(yīng)用分支。此外，大部分放射治療還是傳統(tǒng)投照，不作為刀使用，顯然伽馬刀并沒有這個(gè)場(chǎng)景。

傳統(tǒng)普遍認(rèn)為，直線加速器主要服務(wù)于腫瘤科。至于直線加速器何時(shí)能作為神經(jīng)外科的刀鋒，這需要神經(jīng)外科醫(yī)生了解并接受直線加速器新技術(shù)。

直線加速器進(jìn)化為刀鋒(來自網(wǎng)絡(luò))

更重要的是，由于高端直線加速器具備運(yùn)動(dòng)追蹤管理、劑量調(diào)制等優(yōu)勢(shì)，還可以作為體部的手術(shù)刀來使用，比如肺癌、胰頭癌、肝癌、前列腺癌的治療。因此，也就有了體部立體定向放射治療(SBRT)這個(gè)概念。此外，應(yīng)對(duì)心律不齊的放射治療，還可以使用立體定向消融放射治療(SABR)，高效且無創(chuàng)。

根據(jù)2020年發(fā)表于《中國(guó)腫瘤》雜志的“2019年全國(guó)放療人員與設(shè)備調(diào)研報(bào)告”，使用直線加速器進(jìn)行SBRT的比例還比較低，這說明使用直線加速器做“刀”在我國(guó)還沒有廣泛普及。

SBRT技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用比例較低(來自網(wǎng)絡(luò))

然而，根據(jù)“美國(guó)腦轉(zhuǎn)移立體定向放射外科實(shí)踐模式的全國(guó)性調(diào)查”顯示，對(duì)于腦轉(zhuǎn)移腫瘤的治療方式，直線加速器已經(jīng)占據(jù)絕對(duì)地位，然后才是伽馬刀、射波刀。

直線加速器應(yīng)用在腦部腫瘤在美國(guó)廣泛普及(來自網(wǎng)絡(luò))

最重要的是，伽馬刀單次治療僅針對(duì)顱內(nèi)一個(gè)病灶。而對(duì)于多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤，高端直線加速器現(xiàn)在有“超弧刀”這種多靶點(diǎn)一次性治療方案，可以使用一鍵式非共面立體定向技術(shù)一次性照射多個(gè)病灶，一次治療時(shí)間在15分鐘以內(nèi)，效率大大提高，給多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤患者帶來了希望。

一鍵非共面治療多發(fā)腦轉(zhuǎn)(來自網(wǎng)絡(luò))

4、采購(gòu)趨勢(shì)

通常，伽馬刀單價(jià)約500~800萬元，應(yīng)用于腦部腫瘤；而直線加速器則貴得多，2000~4000萬元，應(yīng)用于全身腫瘤。從價(jià)格來看，伽馬刀顯然更有“勝算”，然而事實(shí)并不是如此。

根據(jù)國(guó)家衛(wèi)健委大型醫(yī)用設(shè)備配置規(guī)劃，2020年底全國(guó)累積配置直線加速器（含X刀）3405臺(tái)，伽瑪?shù)?96臺(tái)。我們可以發(fā)現(xiàn)，伽馬刀相當(dāng)“冷門”。

這是因?yàn)椋M管伽馬刀聚焦于顱內(nèi)單病灶應(yīng)用，對(duì)于單個(gè)、體積小的良惡性病灶的確仍具備其價(jià)值。但基于直線加速器的放射治療外科的療效、應(yīng)用范圍已逐漸被認(rèn)可，高端直線加速器配備各種立體定向放射外科平臺(tái)在很大程度上可以兼容伽馬刀的應(yīng)用場(chǎng)景，并且在顱內(nèi)多發(fā)腦轉(zhuǎn)移、體部腫瘤具備更大潛力。

直線加速器SRS/SRBT技術(shù)愈發(fā)普及(來自網(wǎng)絡(luò))

從技術(shù)角度，由于放射治療外科有很大的增長(zhǎng)前景，也就催生了高端立體定向技術(shù)平臺(tái)直線加速器的需求。比如，基于直線加速器的SRS/SRBT技術(shù)的普及與推廣，以及專為立體定向放射外科打造的加速器平臺(tái)的出現(xiàn)。因此，未來伽馬刀會(huì)越來越“弱勢(shì)”。

從采購(gòu)角度，考慮放療設(shè)備的使用壽命通常是15年，建議慎重考慮。至于選擇加速器還是伽馬刀，需要結(jié)合具體預(yù)算、放療能力、神經(jīng)外科和多學(xué)科診療(MDT)水平等諸多方面進(jìn)行衡量。不過，無論如何，直線加速器兼容并取代伽馬刀，顯然是必然趨勢(shì)。。。