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直线加速器到底能否替代伽玛刀?

目前国内放疗设备包括医用直线加速器、伽玛刀、射波刀、TOMO刀、质子重离子治疗这几类,其中直线加速器和伽玛刀市场存量最多,直线加速器市场存量(截至22年底)3278台,伽玛刀存量400多台。直线加速器中进口设备占据显著优势,形成近乎垄断的局面。形成鲜明对比的是,伽玛刀已成功实现了进口替代。

近年来,部分专家和学者甚至认为伽玛刀被直线加速器替代是不可避免的趋势。那么,医用直线加速器是否真的能够完全替代伽玛刀呢?今天,我们就来深入剖析并探讨这一问题。

一、伽玛刀技术的发展与应用

自1968年首台伽玛刀投入使用以来,经历了从最初的静态照射到多源旋转聚焦,从传统的有创头架固定到无创面膜固定,从不具备影像验证到实时影像引导的发展。进口及国产厂商也陆续推出多代伽玛刀产品,每一代产品都在精确度、治疗效率、病人舒适度和治疗适应症范围等方面有所提升。如今也均已广泛的应用在不同地区、不同级别的医院中,并且得到了很好的临床疗效反馈。

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伽玛刀主要争议

#  伽玛刀用于SBRT治疗

1996年,奥沃生产出用于体部治疗的伽玛刀,开启了伽玛刀技术在SBRT中的应用,这也是我国首次取得美国FDA认证并出口至美国的大型医疗设备,更荣获了国家科技进步二等奖。然而,国内有学者基于“国外并无体部伽玛刀,仅国内有”的观念对这种设备并不认可。

其实,SBRT(体部立体定向放射外科治疗)这一概念早在1995年由美国亚利桑那大学健康科学中心外科系Hamilton A.J.教授提出,并发表了该团队采用Stereotactic body radiation therapy,SBRT(立体定向体部放射治疗)技术治疗5例病人的结果。2012年,SBRT成为美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network,NCCN)指南推荐的不可耐受手术早期NSCLC的首选治疗。

另外,随着影像技术的发展应用,国内在2015年已经生产出了具备影像引导技术的体部伽玛刀,极大地提高了摆位验证的精度,如今,这种设备在国内顶级医院广泛应用,其临床效果备受认可。

国内吴达军等人在《图像引导体部伽玛刀摆位误差及影响因素的临床研究》中提到“基于KV级X射线立体平面成像技术的图像引导定位系统,与体部伽玛刀组合使用,升级为图像引导体部伽玛刀,极大地提高了体部伽玛刀的摆位验证精度,满足SBRT治疗的临床要求。

#  伽玛刀的“野蛮生长”

在早期发展阶段,由于国内伽玛刀技术的管理规定尚不完善,导致其发展呈现出一种“野蛮生长”的态势。部分治疗中心为追求利润,随意扩大适应症范围,滥用伽玛刀,甚至存在未经规范管控、不具备行医资格的伽玛刀中心。这种粗放式的发展模式,实则是管理混乱和制度不完善的产物,但并不能否定伽玛刀技术本身的先进性和有效性。

近年来,随着国家相关部门规章制度的不断完善。例如,国家食品药品监督管理局发布的《γ射束立体定向放射治疗系统》行业标准,以及《大型医疗设备管理办法》和《X、γ射线立体定向放射治疗系统质量控制监测规范》等文件,从生产设计、医院采购到临床使用,各个环节均有明确的规范和指南作为指导,为伽玛刀技术的健康发展提供了坚实的制度保障。同时,伽玛刀设备使用人员必须通过国家统一的专业技术考试获得专业资格证才能上岗,确保了操作的专业性和安全性。

如今,伽玛刀技术已经成为放射治疗中不可或缺的重要手段,为肿瘤患者提供了更加精准、安全的治疗选择。

#  放射源更换复杂

Leksell伽玛刀最新一代的Icon共有192颗放射源,而国内厂家比如奥沃和玛西普,则采用了更为精简的设计,将放射源数量减少至30颗,显著降低了更换钴源的复杂性。

尽管放射源数有所减少,但国内伽玛刀厂家通过旋转技术实现了放射源的旋转聚焦,可实现入射角度的无穷多和正常组织剂量的均匀分布,使剂量分布更为精细。此外,许多伽玛刀厂家现已采用储源罐或源匣技术,能在极短时间内完成整个放射源的更换,最快可在2至3天内完成换源,从而减少对临床的影响。

#  放射源辐射大

伽玛刀的放射源是钴60,放射线持续会存在,使用时需注意辐射安全问题。与之相比,直线加速器的一个优势在于其放射线会随着电源的关闭而迅速消失。但时至今日,伽玛刀的自屏蔽技术已臻于完善,辐射问题得到了有效的解决。吉林省职业病防治院对当地某医院伽玛刀项目放射工作人员进行个人剂量监测,放射工作人员年有效剂量0.26~0.31mSv,符合GB18871-2002要求及放射工作人员年有效剂量5mSv的管理目标值。

顺便提一下:1mSv = 1000μSv,普通公众每年受到天然本底辐射的有效剂量为2.4mSv(世界平均值)。事实上,在全世界范围内,年均限值为20mSv的职业人员中,也并没有观察到任何与核辐射相关的职业病(此段话内容来源于国家核安全局官网)。下面是一张日常生活与放射线的剂量图,大家可以参考。

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#  伽玛射线能量弱

有学者认为伽玛刀不如直线加速器好的理由之一是:钴60发出的伽玛射线与4MV光子线类似,相较于直线加速器、射波刀等光子放疗设备,其能量是较弱的。如下图,同样照射野面积、同样深度,就组织吸收剂量而言,钴60发出的伽玛射线还不及20MV-X线的一半。

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但是,百分深度剂量描述的是单束射线的剂量学特征,伽玛刀的基本特点就是多放射源同时聚焦、多小野同时照射,比如3束钴60射线照射,剂量可达73.5%,超过单束18MV-X线。不论是头部伽玛刀还是体部伽玛刀,多个放射源对应多个准直器,可形成更多的小照射野,因此,以深度剂量比较伽玛刀和直线加速器,伽玛刀不仅不是弱势,反而具有更大的剂量优势。

#  伽玛刀配置证规划少

“十三五”期间伽玛刀配置证规划188台,实际配置124台,配置证使用率66%,有学者认为伽玛刀配置证剩余最多(约35%)意味着伽玛刀的临床价值被否定,或者某些功能被直线加速器所替代。

两方面可以分析,第一,传统观念认为伽玛刀立体定向放射外科被认为是神经外科的分支,是更为精细的细分领域,临床价值未获推广。

第二,根据中国医学装备协会侯岩教授在第七届协和肿瘤放疗论坛所述,直线加速器在十三五期间配置规划完成率也仅在77%左右,侧面说明配置证的剩余是国家政策对大型医疗设备松绑的结果,是政府促进优质医疗设备扩容下沉的决心,而非临床需求对某种设备的否定。

伽玛刀的定位应当是放疗领域中独特的技术,它的存在是其他放疗技术无法做到的更为精细的治疗,与其他技术一起协同互补发挥各自的优势,求同存异为患者争取最好的治疗效果。其实放疗领域的竞争就像春秋战国时期的“百家争鸣”,对各种技术的发展都以平等的目光对待,才会促进放疗技术进一步发展,最终使患者受益。

二、 伽玛刀技术的独特性

#01 

伽玛刀剂量学特点

伽玛刀中的头刀,治疗精度、固定方式及陡峭密集的剂量线分布使其在头部小肿瘤根治方面具有绝对的优势,被称为立体定向放射外科的金标准。国内外的众多学者对伽玛刀治疗剂量衰减进行研究,与其他治疗技术对比后发现伽玛刀有其独特的剂量学优势。

《Journal of Neurosurgery》杂志2019年发表上海仁济医院Cao H,美国Xiao Z、Zhang Y等联合撰写的临床研究《不同大分割立体定向放射治疗技术治疗最长直径超过3厘米的颅内肿瘤》,主要目的是对比伽玛刀、射波刀、瓦里安TrueBeam、Mevion S250双散射质子治疗、瓦里安ProBeam调强质子治疗进行大分割立体定向放射外科治疗大型脑肿瘤的剂量学质量。作者对接受VMAT的10例大型(最长直径超过3cm)肿瘤患者的立体定向放射治疗方案进行回顾性分析,使用相同约束条件,对患者产生了6个治疗方案,按20-30Gy,5次分割,对其剂量学性质进行比较。通过对比作者发现,这6种技术中,伽玛刀(GK)组的梯度指数(GI)最低,在肿瘤区域外产生了最陡峭的剂量衰减。

这一发现与之前的论文一致,可以断言伽玛刀(GK)在靶区外区域提供了最急剧的剂量衰减。这种快速的衰减一部分是基于物理设计上的原因,多角度的、无穷大的非共面射线集中于单个靶区,这种独特的优势在目前的放疗领域技术中无可替代。

伽玛刀在体部及全身的应用也有相关研究,国外Fox Chase Cancer Center在《Journal of Radiation Oncology 》中基于全身立体定向放射治疗系统的剂量学研究,表明全身伽玛刀在外周剂量显示过量的等剂量线延伸到远端正常组织方面更为优越,因此全身型伽玛刀在立体定向放射外科手术和颅内病变的放射治疗中具有良好的剂量学能力。

#02

伽玛刀临床应用现状

据调查,伽玛射束立体定向放射外科在国内外顶级医院较为普遍。国内神经外科领域排名前30的医院中,配置伽玛刀的有超过一半,其中配置头部伽玛刀的医院包括首都医科大学附属北京天坛医院、复旦大学附属华山医院、四川大学华西医院、首都医科大学宣武医院、中南大学湘雅医院等,这一结果可以从侧面说明伽玛刀治疗在微创神经外科领域地位上升。另外,伽玛刀立体定向放射外科在国际上的应用也不罕见,全美排名第一的肿瘤专科医院MD Anderson在过去8年间配置了3台头部伽玛刀,全美神经外科排名前十医院也有80%配置了头部伽马刀。

体部伽玛刀的应用在国内顶级的三甲医院中也不少见,较为知名的医院如海军总医院、空军军医大学第二附属医院唐都医院等。并且,国内众多医院的伽玛刀中心均公布了其治疗的患者数量,首都医科大学宣武医院2年来治疗了1600名患者;广州中医药大学金沙洲医院3年来治疗了超2500例患者,上海伽玛刀医院目前每年的治疗患者逾3500例,这样的患者量其实并不在少数。

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#03

早癌筛查背景下小肿瘤检出率提高

肿瘤届有个公认的“二八定律”,即80%的肿瘤在发现时已经是晚期,治愈率只有20%;20%在早期被发现,治愈率在80%以上。

早癌筛查以查肿瘤为目的,目前癌症早筛已成为公认的降低癌症发病率和死亡率的有效手段,通过早发现,可实现早诊断和早治疗。随着早癌筛查的普及和公众健康意识、体检意识的提高,越来越多的肿瘤在早期阶段被发现,例如直径小于5mm的微小病变肺癌可以通过低螺旋CT排除,早期的肝癌也可通过甲胎蛋白+肝脏B超明确获得精确的病灶定位与测量,此类小肿瘤因其尺寸局限和生物学特征,相对适宜采用伽玛刀进行治疗,因此,在早癌筛查环境下,伽玛刀治疗对早期实体小肿瘤的优越适应性与临床价值体现就更为明显。

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CONCLUSION 

随着医疗技术的不断进步,直线加速器和伽玛刀这两种放射治疗设备都在各自的领域持续创新和发展。直线加速器适合治疗全身多个部位的肿瘤,其照射范围广泛且剂量分布可调控性强。而伽玛刀以其卓越的立体定向能力著称,实现类似手术切除的治疗效果,随着影像引导技术、实时追踪系统以及其他高级定位和剂量计算技术的融入,伽玛刀治疗的精准度和安全性得到了进一步提升。

并且随着早期筛查和诊断技术的普及,以及公众对肿瘤疾病认识的深入,立体定向放射治疗的应用范围不断扩大,临床发展更为广阔,未来放疗市场的发展趋势不仅体现在技术细分上,更在于整合各类精准放疗技术,实现个体化、精细化的治疗方案设计。

相信未来放疗市场是百花齐放,或许不再区分伽玛刀和直线加速器,而是朝着更精细和更专业方向的分类,让放疗技术向更高效、更精准和更好疗效而发展,共同推动放疗进入一个更为先进和个性化的时代。

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文章名称:《直线加速器到底能否替代伽玛刀?》
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