手術(shù)、放射治療和化療是當今三大腫瘤治療手段。據(jù)統(tǒng)計，70%的癌癥患者在整個治療過程中需要接受放射治療，預計2025年國內(nèi)新發(fā)癌癥患者將達600萬人，這意味著每年新增數(shù)百萬需要不同程度接受放射治療的患者。

根據(jù)《中華放射腫瘤學雜志》2022年9月發(fā)表的《“十四五”大型醫(yī)用設(shè)備規(guī)劃編制基礎(chǔ)研究放射治療組地區(qū)調(diào)查研究》，截至2020年底，中國內(nèi)地放療單位1538家，從事放療專業(yè)人員32978人，共有直線加速器2139臺、鈷-60機57臺、近距離治療機457臺、質(zhì)子重離子6臺、常規(guī)模擬機1034臺、CT模擬機1208臺、MR模擬機89臺，預估未來5年將新增加速器994臺、質(zhì)子重離子54臺、CT定位機896臺、MR定位機313臺。這意味著“十四五”時期，我國放療設(shè)備和專業(yè)人才將有大幅增長。

作為最廣為人知的放療設(shè)備，直線加速器的技術(shù)進步在一定程度上引領(lǐng)了放射治療的發(fā)展。在經(jīng)歷了調(diào)強放射治療（IMRT）和影像引導放射治療（IGRT）后，自適應放療（ART）成為下一代革命性放療技術(shù)，而其中的在線自適應放療（on line ART）更成了“網(wǎng)紅技術(shù)”。

一、患者對放射治療的恐懼

放射治療是通過物理放射線殺死腫瘤細胞，從理論上能達到不開刀即可殺死腫瘤細胞的效果，因此也被稱為“無形的手術(shù)刀”。然而，在射線殺傷腫瘤病灶達到“多殺敵”的同時，不可避免會對腫瘤鄰近正常組織造成部分損害。

目前，我國放射治療普及率不到30%，不及發(fā)達國家的一半。究其原因，除就醫(yī)路徑和放射治療資源分布不均等客觀因素外，不少患者對放射治療、化療存在天然的恐懼，這多半來自于多年來口口相傳的毒副反應，如皮炎、潰瘍、腸炎、冠脈損傷、肺損傷、膀胱炎、小腸損傷等等不一而足。

這其實是對于過去落后放療技術(shù)的固有認知，在放射治療百年過程中，經(jīng)歷五個層次的發(fā)展，不斷追求新技術(shù)的落腳點都是為了讓患者更受益。

如果將放射治療比喻為炮火打靶，早期的粗放時代相當于“大面積炮火覆蓋”，毒副反應很強。后來的圖像引導精確調(diào)強放療、放射外科SBRT治療模式、以及“實時追蹤敵方目標變化“的在線自適應放療等則是“精確制導武器”。有了先進的武器，在打擊敵方時，能最大限度保存自我。

癌癥是慢性病，需要多種手段并舉。作為主要治療手段之一，如今放射治療從根治到術(shù)前術(shù)后輔助、姑息減癥等不同階段均在應用。在保障生存質(zhì)量的前提下，上午接受放療，下午正常上班已經(jīng)不是新鮮的事情。此外，隨著新技術(shù)不斷應用，放療的毒副反應可以控制在理想的范圍內(nèi)，大可不必再戴著“有色眼鏡”看待放射治療。

二、為什么要有在線自適應放療？

由于費效比和普及率問題，暫且不談布拉格峰加持的質(zhì)子放療，本文主要討論X線光子放射治療。前文提到，放射治療需要盡量多殺敵，并減少自傷。無論醫(yī)生通過勾畫病灶鎖定目標，還是物理師制定“作戰(zhàn)計劃”，都需要CT等影像數(shù)據(jù)。評價放射治療方案好不好，和打仗一樣，最終通過毀傷效果和正常組織的保護程度來衡量。

對于實體惡性腫瘤來說，部分腫瘤的位置相對固定，所以從患者影像定位（如模擬CT）遷移到放射治療床整個過程，腫瘤位置相對靠譜，這也是放射治療默認的大前提。但也有很多癌種，實體腫塊是會隨著器官運動而運動的，即敵人是會跑的，要移動打靶。對于呼吸這種有規(guī)律的運動，通過門控技術(shù)、深吸氣技術(shù)等已經(jīng)可以把控。但還有以下情況：

1）腹部盆腔器官膀胱充盈程度等影響，其變化規(guī)律難以把握，如果使用首次模擬CT的影像數(shù)據(jù)，就相當于“刻舟求劍”。比如，膀胱直腸充盈變化會明顯影響靶區(qū)的變化。

2）放射治療整個療程發(fā)生的變化，即腫瘤會形變退縮，如果不更改計劃，就很可能面臨脫靶的問題。

因此，如何解決病灶實時變化的問題，是放射治療十分頭疼的問題。此外，病灶實時變化會導致治療計劃與實際情況不符，會帶來的毒副反應增加，如膀胱、直腸損傷等，大大影響患者的生存質(zhì)量。

傳統(tǒng)的CT定位----制膜----擺位----照射，期間還有病灶勾畫和物理師計劃，耗時一兩天甚至更多。而器官和病灶的運動卻在十幾分鐘就會發(fā)生變化。數(shù)天和十幾分鐘的差距，是橫在所有醫(yī)技人員面前的鴻溝。因此，放射治療中會經(jīng)常使用控制飲水的策略，但其實這是無奈之舉。

那么，有沒有一種方法，患者躺在治療床上也能實時地追蹤病灶變化，并實時調(diào)整治療計劃？

有，這就是在線自適應放療。

1997年，Di Yan等首次提出自適應放療(Adaptive Radiation Therapy，ART)的概念，他把整個放療過程，即從診斷定位、計劃設(shè)計、治療實施到驗證作為一個可自我響應、自我修正的動態(tài)閉環(huán)系統(tǒng)。

自適應放療分為離線自適應與在線自適應，在線自適應放療（on line ART）更是可以實時調(diào)整治療計劃并完成治療。這其實不是一臺設(shè)備，而是一個流程系統(tǒng)。

受制于計算機技術(shù)、醫(yī)生物理師技術(shù)員配合度、設(shè)備性能等，在線自適應這一概念始終只是一個夢想。隨著機載影像技術(shù)進步，人工智能的賦能，出現(xiàn)了可以讓患者短時間內(nèi)就能完成整個在線自適應閉環(huán)治療的技術(shù)平臺。

隨著在線自適應放療概念的再次大火，目前整個放射治療市場很多設(shè)備都宣稱可以進行自適應放射治療，那真正的在線自適應放療技術(shù)，需要具備哪些條件才真正可以做到名副其實？

三、在線自適應放療的標準

高效的工作流程

時間是在線自適應放療的生命線。器官無規(guī)律運動常常在數(shù)分鐘十幾分鐘改變。在線自適應放療的本質(zhì)是基于軟硬件一體化的整個流程體系，需要放療醫(yī)生、物理師、技術(shù)員的全體參與，需要高效的輪廓勾畫、快速的治療計劃系統(tǒng)、精準的質(zhì)量驗證/保證系統(tǒng)、放射治療出束設(shè)備等多重加持，是一個非常復雜的平臺。

因此可以說，工作流程是一切，其它標準都圍繞于此。將數(shù)小時甚至1天的治療工作流，濃聚在15分鐘以內(nèi)，是在線自適應放療第一條標準。

高清影像

在線自適應放療以直線加速器的機載影像為基礎(chǔ)，進行勾畫與再計劃，這就需要高質(zhì)量影像。傳統(tǒng)的機載影像，由于CBCT的局限性，其質(zhì)量無法媲美CT，難以滿足病灶的勾畫需求，尤其是腹部盆腔軟組織較多的部位。此外，成像速度也是影響整個流程的關(guān)鍵因素。高速的CBCT采集及迭代技術(shù)的應用等才能使機載影像滿足定位要求。

一分鐘內(nèi)獲取高清的符合計劃要求質(zhì)量的CBCT圖像，是第二條標準。此外，整個系統(tǒng)還要能無縫接入MR、PET等多模態(tài)影像，有助于醫(yī)生更精準的靶區(qū)勾畫和調(diào)整，這也是滿足患者個體化精準放療的關(guān)鍵一環(huán)。

人工智能輔助再勾畫與再計劃

如果僅依賴人力，那么在線自適應放療永遠無法實現(xiàn)，必須依靠人工智能輔助指揮炮火精確打靶。人工智能賦能的在線勾畫與計劃系統(tǒng)，是在線自適應放療的第三條標準。人工智能經(jīng)過海量訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡人工智能做出的病灶勾畫和物理計劃，只需醫(yī)生和物理師微調(diào)，甚至85%左右的計劃無需調(diào)整，直接審核，讓勾畫和計劃得到了顯著的提速。此外，還可以將基于人工智能的預測模型添加進來。

輪廓勾畫和計劃確認的耗時，在整個15分鐘內(nèi)占比最高，因此人工智能的算力及準確性幾乎決定了整個流程的成敗。

在線質(zhì)量控制

質(zhì)量控制(QA)是放射治療的生命線，類似“炮火打擊模擬”。使用高水平的在線質(zhì)量控制系統(tǒng)，并在超短時間內(nèi)驗證通過，才能壓縮整個流程的時間。

因此，短時間內(nèi)的在線自適應質(zhì)控是在線自適應放療的第四條標準。

高速出束治療的加速器

當治療計劃經(jīng)過驗證可以開始照射治療時，需要速戰(zhàn)速決，即“短時間炮火精確覆蓋，出束治療速度是在線自適應放療的第五條標準。

以容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(VMAT)為例，其治療設(shè)備機架的旋轉(zhuǎn)速度要足夠高。目前，已經(jīng)出現(xiàn)環(huán)型機架的直線加速器，相比于傳統(tǒng)C型臂，其旋轉(zhuǎn)治療速度大幅度提升。

有機結(jié)合的司令部

離線自適應由于沒有時間的限制，各個戰(zhàn)斗部可以分別進行。但對于在線自適應來說，時間就是生命線，必須有統(tǒng)一的、有機結(jié)合的司令部。統(tǒng)一的整合驅(qū)動引擎，這是在線自適應放療的第六條標準。

將影像、勾畫、計劃、質(zhì)控、出束治療等諸多模塊，有機地整合在一起，需要統(tǒng)一的計算機生態(tài)系統(tǒng)，無需在各個模塊銜接之間消耗時間，也有助于減輕操作者的焦慮。此外，也包括算法優(yōu)化、圖像形變算法優(yōu)化、治療經(jīng)驗的累積、基于大數(shù)據(jù)的預測等。

四、總結(jié)

在線自適應放射治療，不僅解決了長期以來不同分次治療間靶區(qū)運動、病灶退縮變化的痛點，還具有治療分次內(nèi)靶區(qū)隨周圍器官影響而不斷變化的能力，實現(xiàn)了腫瘤患者個性化精準放療，有助于大大降低治療后毒副反應，顯著提高了患者生活質(zhì)量。

實現(xiàn)在線自適應放療需要整合一個宏大的人-機系統(tǒng)，醫(yī)務人員和設(shè)備技術(shù)共同配合才能實現(xiàn)，并不是一臺簡單的“影像+加速器”的組合就可以自稱是在線自適應放療。

隨著高精尖放療技術(shù)的應用，相信廣大患者對放射治療的恐懼會慢慢褪去，并相信其真的能帶來長期高質(zhì)量的生活，而這才是放射治療的終極目標。。。