一、起源与概念

ART（Adaptive Radiation Therapy）自适应放射治疗是针对传统放射治疗中遇到的患者生理变化和肿瘤动态演变所提出的先进治疗策略。这一概念起源于20世纪90年代，当时科学家们意识到，在放疗疗程期间，由于诸如体重减轻、肿瘤生长、萎缩或转移、器官移位等各种原因造成的解剖结构变异，可能会影响初始放疗计划的有效执行，从而降低了治疗的精确度和最终疗效。为了克服这一问题，提出了自适应放射治疗的概念。

自适应放射治疗的核心在于实时或适时地获取患者的最新影像学数据，以此为基础调整放射治疗方案，使之始终贴合肿瘤的最新情况。其主要目标在于及时响应和处理放疗过程中出现的各种不确定性因素，从而提升治疗效果，最大程度地保护正常组织，降低并发症发生率，并有望改善患者的生存质量和预后。

随着医学影像技术和计算机技术的不断发展，自适应放射治疗得到了越来越多的关注和应用，如今已成为放射治疗领域的一种重要发展趋势。根据实际应用场景和需求，自适应放疗可以分为在线自适应和离线自适应两种类型。

#01

在线自适应放疗

在线自适应放疗是一种实时或者近乎实时的调整治疗计划的过程，在每次治疗前或治疗期间，通过实时获取患者的影像学数据，根据实时的肿瘤及器官的形状和位置的变化，快速重新计算并优化剂量分布，并立即实施新的治疗计划。这种方法可以更快地响应患者病情变化，提高治疗计划的准确性。

在线自适应放疗的关键在于短时间内完成影像学数据的获取、治疗计划的更新和实施。常见的在线自适应放疗技术包括实时影像引导放疗（IGRT）和自适应快速计划（AFP）。一般是指针对分次间及分次内肿瘤或正常组织的位置及形态发生的随机性变化而进行快速调整。

难点：缩短影像引导与出束之间的间隔时间，快速重新优化放疗计划，确保总的治疗时间在合理范围内。

总的来说，在线自适应放疗和离线自适应放疗的主要区别在于实时性和周期性。在线自适应放疗更注重实时响应患者病情变化，而离线自适应放疗则侧重于在一定时间间隔内对治疗计划进行调整。

#02

离线自适应放疗

离线自适应放疗是一种非实时的调整模式，指在治疗前或治疗过程中，定期或某个时间点获取患者的影像学数据，经过一段时间的评估和准备，根据这些数据重新制定治疗计划。与在线自适应放疗相比，离线自适应放疗的时间周期较长，通常需要在治疗过程中间隔一段时间进行影像学检查。根据检查结果，医生会对治疗计划进行调整，以更好地适应患者的病情。

离线自适应放疗的关键在于合理地选择检查时间点，以及有效地整合不同时间点的治疗计划。一般是指放射治疗整个疗程中指定几次，如每周进行一次。

二、开展自适应放疗的条件有哪些？

# 硬件基础

1、高质量影像系统:自适应放疗依赖于高质量的影像系统来进行精确的病灶勾画和剂量计算。这不仅需要具备清晰定位图像的能力，还要能够无缝接入多模态影像，如MR、PET等，以提供更全面的病灶信息。

2、高精度的治疗系统:一旦治疗计划经过验证，就需要快速准确地执行。因此，高精准且出束快的直线加速器是实现在线自适应放疗的关键设备。

#软件基础

配备人工智能赋能的在线勾画与计划系统。这种系统通过大量训练，能够自动进行靶区勾画和物理计划，减少人工手动勾画和计划的时间效率，实现真正的自适应的治疗。

#高效的工作流程

自适应放疗涉及多个环节，包括模拟定位、摆位验证、靶区及OAR勾画、治疗计划、位置调整、计划调整、质量验证/保证以及快速出束等。因此，需要一个高效的工作流程来确保各个环节的顺畅进行，这个流程能够迅速应对器官的不规律运动，确保治疗的精准性和安全性。

#智能质控

质量控制是放射治疗的核心环节，对于保证治疗的安全性和精准性至关重要。开展在线自适应放疗需要使用高水平的在线质量控制系统，在短时间内完成验证，避免增加额外剂量，并确保流程的便捷性和剂量的精准性。

三、现有以自适应为主要卖点的放疗技术和设备都有哪些？

#01

瓦里安 Ethos

# 宣传内容：

在人工智能驱动下，Ethos智慧放疗平台可以实现自适应放疗，根据肿瘤形状、细胞特征以及周围器官改变而移动的肿瘤位置来进行调整，整个疗程中的每一次治疗都依据患者最新的肿瘤信息进行，极大避免了在1个疗程治疗中后期对已经痊愈的健康组织的伤害，最大限度保护正常组织。

Ethos 实现癌症“个体化”治疗的三大关键技术：（1）多模态影像决策：能够聚合每一位患者的所有诊断影像(MR，PET, CT)和高软组织分辨力的iCBCT影像，共同为治疗方案的动态调整提供决策支持;（2）人工智能自适应靶区：人工智能技术驱动以前沿的深度学习和机器学习技术，实现治疗方案的自动化设计(器官轮廓勾画和计划设计);（3）15分钟快速完成治疗：15分钟治疗时间窗通过各组件的无缝衔接、自动化技术，完成一个典型治疗全程所需时间缩短至15分钟。

# 简析：

Ethos的优势在于其高度自动化的流程，能够快速响应靶区变化。然而其目前的应用范围相对有限（有查询到前列腺癌/盆腔肿瘤研究），且医生和物理师仍需参与确认环节，增加了治疗时间和医生物理师精力消耗。此外，患者在治疗床上等待可能增加其心理压力，当然这也是目前在线自适应设备和流程都会遇到的问题。

#02

医科达 Unity

# 宣传内容

1、Adapt to position（ATP）：基于治疗前MR与参考图像的刚性配准结果，对靶区位置的变化进行修正，而不对靶区和危及器官的形状变化进行修正，必需通过调整计划修正摆位误差（MR原因无法移床）。

2、Adapt to shaps（ATS）：基于变形配准结果，既补偿当次治疗时靶区位置的变化，也对靶区和危及器官的形状变化进行修正。根据治疗前的MR结果，在MR图像商进行剂量计算，直接调整靶区和器官轮廓等，调整优化参数，得到新的计划后再行治疗。

# 简析：

Unity的优势在于其依托MRI影像，MRI能够提供更为精细的软组织结构信息，同时通过ATP和ATS功能能够进行位置与形状的双重修正。然而整体流程中存在几个问题仍需继续优化，一是位置调整需强制调整计划，而计划调整有限；二是调整靶区和器官轮廓以及计划优化等均需医师、物理师在场参与，耗时较长。

#03

联影uRT-linac 506c

# 宣传内容

一站式全流程，诊断级原生CT模拟定位扫描，影像评估是否需要修正计划，智能影像配准，配准确认，危及器官及靶区智能勾画（覆盖全身100+个危及器官及肺癌、直肠癌、宫颈癌等靶区勾画模型），勾画确认，计划自动创建与优化（基于三维剂量预测、自动优化调整多策略选择，支持一键式自动计划），计划评估与确认，自适应计划执行同时EPID实时监测。

# 简析

uRT-linac 506c的优势在于诊断级CT影像，能够提供清晰的影像质量。同时拥有全面的一站式流程，整合了影像、勾画、计划等多个环节。然后尽管有智能勾画和自动计划功能，医生和物理师仍需参与确认和修改，未能实现完全的自动化。

#04

安科锐 Radixact

# 宣传内容：

Accuray 客户目前能够通过公司专有的 Synchrony® （呼吸追踪系统）技术利用实时自适应治疗，并通过 PreciseART® （治疗计划系统）放射治疗进行离线自适应治疗，以应对放射治疗期间发生的一些解剖变化。随着 Cenos 的推出（由 Accuray 与 Limbus AI 公司合作推出），Accuray 客户将能够在线调整其治疗计划，以应对治疗期间可能发生的变化。制定放疗计划过程中最重要的步骤之一是勾勒轮廓，即定义肿瘤和危险器官的边界，但这极其耗费人力和时间。而使用类似 Limbus AI 开发的这款工具，规划中的轮廓勾勒部分将实现自动化，从而让不同规模的放射治疗诊所都能在需要时采用在线自适应治疗方案。

# 简析：

Radixact的优势在于其引入了自动轮廓勾画功能和在线自适应的可能性，简化了自适应流程的其中一部分。然而，距离真正的在线自适应治疗还有一定距离，自适应靶区勾画和自适应计划等均需进一步完善和拓展其功能。期待Cenos取得FDA后的临床表现。

#05

医科达 HarmonyPro

# 宣传内容

治疗过程中,Elekta Harmony Pro全程动态监测患者体位,迅速捕捉亚毫米级位移,配合一系列业界先进图像技术与智能算法,真正实现肿瘤靶区勾画和运动管理的可视化、自动化与标准化,让肿瘤无所遁形。此外,Elekta Harmony Pro还可实时监测患者受照剂量,确保剂量准确无误,在对肿瘤靶区进行高剂量、高精准照射的同时,最大限度保护器官,并降低放射毒性。

# 简析

Harmony Pro的优势在于图像结构形变配准调整及自适应优化计划，并在治疗过程中可监测位移情况并重新纠偏后执行治疗，但在自适应环节仍需医生和物理师的参与和判断。目前这款产品的临床应用很少，还没有相关临床结果的文章出来，待了解其实际临床表现。

CONCLUSION

自适应放疗技术自问世以来，我们始终致力于实现真正的在线快速自适应，也就是实时自适应放疗。这种技术不仅有效解决了长期以来不同治疗分次间靶区运动及病灶收缩变化所带来的难题，更具备了在治疗分次内，针对靶区因周围器官影响而产生的持续变化进行即时调整的能力。这种个性化的精准放疗方式，显著降低了患者治疗后的毒副反应，大大提高了其生活质量，为肿瘤治疗领域带来了革命性的突破。

而我们从前文所述内容可以看出，目前市场上的自适应放疗技术和设备在自动化和精准度方面已经取得了显著进步，但仍存在诸多挑战。大多数产品仍处于在线自适应和离线自适应的过渡/中间阶段，均需医生和物理师的全程参与和确认。要实现理想的在线自适应放疗，我们仍有很长的路要走。在探索的过程中，我们不仅要不断完善技术手段，还需关注患者个体化差异、提高治疗计划的精度和实时调整能力。

尽管面临诸多挑战，但我们始终坚信，在放疗领域各方专家们的共同努力下，在线自适应放疗将更好地为患者提供个性化、更高效、更精准和更安全的治疗方案。