伽马刀介绍国内放疗设备与国外差距几何

直线加速器和伽马刀对比

放射疗法在肿瘤治疗中起着非常重要的作用。根据WHO的统计,大约45%的肿瘤可以治愈,大约40%的治愈肿瘤可以通过放射疗法治愈。大约70%的癌症患者需要在不同阶段接受放射治疗,但是在我国,接受放射治疗的患者总体比例非常低。据统计,2015年我国新发肿瘤429万例,据估计尚存肿瘤患者1500万人。然而,2015年,我国接受放射治疗的患者总数为91.9万,这表明中国接受放射治疗的癌症患者比例很低。

我国接受放疗的患者比例低是由于许多原因造成的,其中之一是公众对放疗的了解不​​足。而且各种用于放射治疗的“刀具”也使患者更加困惑。为了加深患者对放疗的了解,帮助患者选择常规放疗,我们将分别介绍一些放疗设备。我今天将向您介绍的是专门用于治疗脑部疾病的伽玛刀。

伽马刀 的历史

伽玛刀是由瑞典脑外科医师Lars Leksell于1967年发明的。 Leksell博士设计了伽玛刀产品的原始概念,包括疾病,治疗目的和工作原理,确切地说,这些都是从脑外科手术中借来的,它是从立体定向外科手术中借用的。

发明伽马刀的 Lars Lekshell博士

立体定向手术是一种微创手术方法,使用三维坐标系统在体内定位小目标并执行某些操作,例如消融,活检,注射,刺激,植入,放射外科等。理论上,任何器官系统身体可用于立体定向手术。 但是,困难在于建立可靠的参照系(例如,与软组织具有恒定空间关系的骨骼标记), 这意味着,由于颅内组织和颅骨之间的空间关系是恒定的,因此该实现方式传统上且最近仅限于神经外科手术。即使这样,仍需要外部固定来固定头部。如下所示。

立体定向手术首先使用探针和电极。如果您想简单地了解从立体定向手术到伽玛刀的技术转换,您可以简单地认为Leksell博士使用放射线代替探针和电子水平仪来治疗良性或恶性病变。伽玛刀的优点是避免手术的危害,使用大剂量的单次放射线治疗深部脑部病变,并且没有出血或感染的风险。

当然,在此过程中,Leksell教授进行了多年的深入研究,以确认用于立体定向放射外科手术的理想放射源和设备。线性加速器(光子)和同步回旋加速器(质子)都已经过尝试和评估。但是,准确性,可靠性,简单性,患者安全性,成本或可操作性都不令人满意。最后,制定了一套放射外科设备标准,并开发了一种使用钴60源的伽马刀设备来满足这些需求。

伽马刀的特性:

伽马刀使用多个钴60源和非共面小场(例如具有201个准直仪孔的小场),并使用立体定向镜架以非常精确的方式将高辐射剂量投射到小区域。在肿瘤目标区域,这是一次超分割放疗。伽玛刀不是真正意义上的手术刀。刀的意思是在短时间内照射大剂量的肿瘤组织,产生类似于手术切除的效果。但是医生没有对病人进行手术。取而代之的是,伽玛刀将辐射准确地聚焦在脑部肿瘤,受伤或其他病变上。

伽马刀使用的射线是伽马射线。放射性元素钴60通过β衰变分别产生1.17和1.33 MeV的两条单能伽马射线。钴60伽玛射线的深度剂量分布类似于4MV光子线的深度剂量分布。钴60的半衰期为5.27年。从下图可以看出,伽马刀的能量比其他光子放射治疗设备要弱。

“刀”的技术特点:

因为每个人都被称为刀,所以它的含义是变得更加锋利,并且越来越残酷地杀死肿瘤。这种刀的辐射从各个方向聚焦在肿瘤上。对于更有限的肿瘤,其大小通常不超过3厘米。如果是这样,将会有更好的能量收集。与我们年轻时玩过的放大镜类似,我们将注意力集中在太阳上,并使用最充分的高光来照亮比赛。如果偏离的距离很短,比赛将很难点燃。 (图片)在距肿瘤1-2cm的区域中,剂量迅速下降,对正常组织的损害不明显(反映了正常组织的“保护”)。这是类似于刀切割的剂量分布,这是命名刀的根本原因。

不难理解,如果如此高的剂量分布(假设放大镜聚集了阳光的亮点),即使在远离肿瘤的位置偏离2cm的情况下,也会存在一些偏差,并且会发生严重的辐射损伤,并且高剂量的辐射会击中脊髓,引起截瘫,击中胃肠道,引起出血和穿孔,并造成严重的不良后果。

为了防止辐射到达辐射集中的高能区域上的指定肿瘤位置(肿瘤目标区域),需要完成两个主要任务。用外行的话来说:一种是保持目标区域尽可能不动,另一种是引导光线聚集的区域射向指定区域,类似于激光制导导弹,必须非常准确地“讲” ”,以击中目标区域的光线,并在必要时实时调整光线与目标区域的相对位置。

在脑部疾病中,头部和颅骨固定不动,因此目标区域不会移动。并通过三维坐标系,CT和MRI等图像,可以准确确定肿瘤的位置,如图所示。

但是人体其他部位的肿瘤(例如肺和肝)却有所不同,因为人体部位相对较软,而且人体的肿瘤会随着呼吸而明显移动。伽马刀的治疗基本上是在人体上模拟的。以上是不可能的,我们将在后续文章中讨论此问题。

伽玛刀主要治疗哪些疾病,效果如何?与其他疗法相比如何?

脑伽玛刀不是实验性治疗方法。它对治疗脑肿瘤和神经系统疾病有效。他拥有20多年的临床实践经验,为85万多名患者提供了治疗。在主流医学期刊上发表了2500多篇医学论文。临床结果报告,脑伽玛刀与其他神经外科手术疗法一样有效,但副作用和并发症较低。

伽玛刀治疗的一系列神经系统疾病:

    脑部恶性肿瘤:例如脑转移瘤,神经胶质瘤

    良性脑肿瘤:前庭神经鞘瘤,脑膜瘤,垂体瘤等。

    脑血管疾病:例如动静脉畸形

    功能性脑疾病:面神经痛(三叉神经痛)等

脑伽马刀和射波刀,线性加速器(X 刀)的对比

除伽玛刀外,线性加速器和射波刀也可用于治疗颅内病变。与网状刀和直线加速器相比,伽玛刀具有更高的精度和较小的误差范围(小于0.5毫米),但是它需要更长的定位时间和处理时间,更适合于距离较小且移动性较小的人。病变,例如颅骨直径小于3 cm的病变,动静脉畸形等。

X刀基于线性加速器的使用,借助不同大小的特殊准直器进行分步处理。半影相对较小,并且准直仪具有较宽的直径范围,适用于治疗较大的肿瘤或活动性明显的病变,例如肺,肝和其他随着胸部和腹部呼吸而移动的肿瘤。

射波刀是专用于X射线放射治疗和手术的放射治疗设备。使用机器人通过小型线性加速器“固定”的方法,它模拟了使用伽马刀用小野在三维空间中照射病变的方法。由于空间大,可以进行实时图像跟踪和引导。剂量率也相对较高,患者的暴露时间通常明显短于伽玛刀的暴露时间。

伽玛刀与线性加速器,电子刀之间的比较如下:

脑伽玛刀通常只治疗一次。有时需要根据临床情况进行多次。

(1)头架固定
专用的立体定向头架是伽玛刀的关键组成部分,用于医生精确定位颅内病变。轻巧的头部框架通过四个小螺钉固定在患者的颅骨上,以确保将放射线准确地定位在治疗目标区域中。同时,头枕还可以防止在治疗过程中头部治疗目标区域的偏离,确保仅照射头部内部的目标区域。

(2)影像扫描
固定好头部框架后,使用MRI或CT收集并校准图像数据,以确定目标区域的位置,形状和大小。如果医生实施颅内血管疾病的治疗,还将进行血管造影。

(3)放疗计划制定
获取成像数据后,医生使用伽玛刀三维治疗计划系统软件完成放射治疗计划的制定。一个计划专门对应一名患者。

(4)伽马刀治疗
放疗计划完成后,患者将躺在治疗床上并将头部框架固定在头盔上进行首次治疗。在整个治疗过程中,患者处于清醒状态,可以通过视频聊天与医护人员进行交流。
当治疗开始时,患者就在治疗床上并移入圆形治疗室。整个治疗过程将被实时监控。处理过程持续几分钟到数十分钟。

(5)随访和康复
伽玛刀治疗的目的是防止肿瘤或病变的生长,但它不会立即消失,而是需要数周甚至数月的时间。在此过程中,医生将与您保持联系,并通过常规MRI或CT检查来观察和评估治疗效果。

国产放射治疗设备与国外的几何差距

随着计算机和成像技术的飞速发展,在此基础上的放射治疗设备也取得了飞速发展,特别是质子重离子,伽马刀,TOMO刀等放射治疗机等高端放射治疗设备的发展。新时代。但是,家用放射治疗设备与国外技术之间仍然存在很大差距。这不仅与国家起步较晚有关,而且还与国内医务人员,环境,资金和许多其他因素有关。本文主要介绍了我国放射治疗设备市场的现状以及未来放射治疗技术的发展趋势。

摘要 :随着计算机和成像技术的飞速发展,在此基础上的放射治疗设备也取得了飞速的发展,特别是质子重离子,γ刀,TOMO刀等高端放射治疗设备的发展使放射治疗迈出了一步。进入新时代。但是,家用放射治疗设备与国外技术之间仍然存在很大差距。这不仅与国家起步较晚有关,而且还与国内医务人员,环境,资金和许多其他因素有关。本文主要介绍了我国放射治疗设备市场的现状以及未来放射治疗技术的发展趋势。

2016年,全球放射治疗设备的总规模约为52亿美元,预计到2024年将达到93亿美元,年均复合增长率为7.5%。国内放射治疗市场规模从2008年的58.3亿元增长到2015年的269亿元,年均复合增长率为24.42%。根据《 2015年中国癌症统计》报告,2015年中国大约有429.2万新癌症病例,癌症死亡人数可能超过281.4万。这意味着每天平均有近12,000人被诊断出患有癌症,并且有7,000多人死于癌症。目前,中国只有2000多种医用线性加速器。根据世界卫生组织的建议,中国至少需要4,000多个。与欧美国家的市场设备比率相比,中国需要近8,000个加速器。因此,家用放射治疗设备的短缺是亟待解决的问题。

放射治疗设备由外国公司垄断

放射治疗行业主要包括三类:放射治疗设备,运营服务以及其他诊断和治疗服务。中国市场上的放射治疗设备主要是线性加速器。根据中华医学会放射治疗分会的统计,2015年全国放疗单位的放射治疗设备总数为2849台,其中直线加速器约占67.8%,伽玛刀和X刀约占13.4%,其他质子重离子,CO-60等占3.4%。在产品市场份额方面,中国放射治疗设备市场几乎被外国巨头所垄断,例如美国的瓦里安,瑞典的埃莱克塔和德国的西门子。 Elekta已收购飞利浦放射治疗业务部门,其实力与Varian相当。在收购西门子放射治疗部门团队之后,国内制造商山东新华医疗进入了市场份额的前五名,但与外国公司的差距仍然很大。

图1 国内放疗设备品牌公司市场份额

图1国内放射治疗设备品牌公司的市场份额(数据来源:CNKI)

国内厂商部署伽玛刀领域

放射治疗大致可分为常规治疗和特殊治疗。常规治疗主要使用中国较流行的医疗线性加速器。主要原理是在立体定向(SBRT)的指导下用X射线照射患处以杀死肿瘤细胞,因此也称为X刀或光子刀。它具有适应性广,操作难度适中,政府监督少等特点,因此受到大多数国内医院的青睐。特殊治疗方法包括伽玛刀,网状刀,TOMO刀,质子重离子疗法等。其中伽玛刀在中国更受欢迎。

线性加速器不需要放射性源,而是依靠电磁设备产生辐射,因此政府控制较少。目前,国内直线加速器市场被国外制造商瓦里安和埃莱克塔占领,山东新华医疗和北京医疗器械研究所也占有一定的市场份额,但后者被工业巨头瑞典埃莱克塔收购,只有新华医疗才有布局医用直线加速器放疗设备。

伽玛刀是特种治疗设备中最主流的,其全称是立体定向伽玛放射治疗系统(简称:SBRT立体定向人体放射疗法),包括头部伽玛刀,人体伽玛刀和全身伽玛刀。军刀。伽马刀技术最早是由瑞典医疗科达公司发明的,并于1990年代引入中国。它在中国取得了长足的发展,并积累了大量案例数据。因此,它还建立了一批国内的伽玛刀制造商,例如深圳Ovo,Maxip,One Medical等。伽玛刀是所有肿瘤放疗设备中国内技术与国际技术之间差距最小的领域。自从1995年深圳Ovo公司开发出具有动态30点源旋转和聚焦辐照功能的头部伽马刀以来,具有自主知识产权和动态旋转聚焦技术的国内伽马刀公司就开始迅速发展。在市场份额方面,国内公司远远超过了像Elekta这样的专注于静态聚焦技术的外国公司。在国内企业中,深圳Owo排名第一,而Masipu位居第二(该公司在国内的领先市场份额为50%)。深圳马西普公司是唯一能够提供第二代伽玛刀的国内领先公司,并且已经在海外市场,尤其是美国市场上建立了庞大的销售公司。目前,它是唯一可以在国内外市场上直接与国际巨头瑞典Elekta互动的公司。国内企业竞争。

表1各种主要放疗方法的比较

表1 各种主要放疗方式比较

(数据来源:广发证券发展研究中心)

精密放射治疗技术是未来的发展趋势

根据世界卫生组织的统计,经济较发达,医学观念更先进的国家中,使用放射疗法的癌症患者比例更高。其中,美国约占63%,加拿大,瑞典,荷兰,澳大利亚等发达国家均超过40%,而中国不到20%。我国每百万人只有1.1台放射治疗设备,是美国的十分之一。因此,随着放射治疗新技术的不断涌现,我国的放射治疗产业具有非常广阔的发展前景。未来精确放射治疗的实施是放射治疗技术的新发展趋势。例如,放疗设备与质子和重离子的结合可实现肿瘤细胞的“立体定向爆炸”,从而最大限度地减少了对周围正常组织的伤害;放射疗法与生物基因技术相结合,通过改善肿瘤的微环境,促进机体的抗肿瘤免疫作用;将放射疗法与Internet +结合起来以实现新的开发技术,例如精确的云放射疗法。

结语

未来,在国家政策的支持和科技创新的推动下,我国放射治疗设备的发展将不可避免地实现“曲线超车”,精密放射治疗行业也将朝着标准化,智能化的方向发展。

科技最前沿

剖析产业发展现状

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2017-04-01 23:31 后勤保障部

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