《StatPearls [Internet]》2019 年9月28日在线发表英国National Hospital for Neurology and Neurosurgery的Harris L, M Das J撰写的综述《立体定向放射外科Stereotactic Radiosurgery.》。

【引言】

放射治疗的目的是破坏异常组织，特别是肿瘤细胞，使周围的正常组织受到最小的损害。Lars Leksell于1951年引进立体定向放射外科治疗(SRS)，作为常规全脑放疗(WBRT)的替代治疗选项。

立体定向放射外科（SRS）使用高能x射线、伽马射线或质子的多束收敛会聚的射线束（multiple, convergent beams），投射到一个离散的、放射影像学定义的治疗体积（iscrete, radiographically-defined, treatment volume.）。辐射的传递是高度适形性的。通过使用多个交叉的辐射束，治疗体积接受高剂量的治疗处方剂量，而周围的正常脑组织接受相对较低的剂量。这种治疗方法可以精确地量身定制，根据治疗体积的边界允许超出边界的能量快速耗散（dissipation of energy beyond the margins），保存正常组织。对周围组织的急剧的辐射衰减限制了毒性和副作用，并保持了安全性。

立体定向放射外科的工作原理是由离子和自由基对DNA的辐射诱发的损伤。通过内皮细胞凋亡、微血管功能障碍和T细胞反应,血管内皮细胞成为主要作用的靶体。组织学上，在对SRS治疗反应良好的病变中会出现强烈的炎症反应和严重的血管性病变（a brisk inflammatory response and severe vasculopathy）。

【适应证】

立体定向放射外科治疗适用于脑转移瘤以及包括脑膜瘤、前庭神经鞘瘤、垂体瘤和那些对常规全脑放疗(WBRT)有抵抗性的原发性肿瘤患者。

脑转移瘤是成人最常见的颅内肿瘤，可发生在多达30%的癌症患者中，而且这种发病率正在增加。SRS可被用于治疗单个或多个病灶，包括深部位置的、手术难以接近的病变。SRS可以作为单一的治疗，辅助手术治疗残留病变和复发的病变。对于数目有限、不能切除的脑转移瘤患者，它是首选的治疗方法。也可以进行多次的、序贯性SRS治疗，接受1、2、3处或4处以上病灶的SRS治疗的患者的中位总生存期为5至6个月。应用SRS联合WBRT治疗脑转移瘤存在不确定性，目前尚无明确共识。脑转移瘤的临床试验显示，联合治疗在局部控制方面有优势，但在生存和认知方面的结果相互矛盾(尽管大多数研究表明，单独SRS治疗可减少认知恶化)。

脑膜瘤和前庭神经鞘瘤属于轴外的，有清楚的可界定的边缘，有利于适形性SRS技术。脑膜瘤通常以12 -13Gy在单次分割中进行治疗，控制率为90- 98%，毒性小于10%。长期随访中SRS治疗提供的肿瘤控制率相当于Simpson1级手术切除3.5 cm以下肿瘤的肿瘤控制率。在次全切除术后进行辅助SRS治疗较未行SRS治疗的全切除术患者有更好的15年无进展生存率。

前庭神经鞘瘤通常单次分割中接受12至13Gy的治疗。对前庭神经鞘瘤的5年局部控制率为92 - 100%，听力保留率优于手术的(32% - 71%)，三叉神经（V）和面神经（VII）保留率超过95%。虽然缺乏长期的随访，也没有随机对照试验比较两种模式，但分割SRS治疗的听力保留率有发现可达到63%-94%。

对于侵袭鞍内区域或海绵窦的垂体腺瘤，手术只能进行次全切除。在这种情况下，SRS或分割放射治疗是恰当的。据报道，肿瘤控制率为91 - 99%，内分泌障碍发生率为1 - 22%，视神经损伤性病变发生率为1 - 2%，且取决于肿瘤体积。库欣病患者内分泌缓解率最高，泌乳素瘤患者内分泌缓解率最低。

对于原发性胶质瘤，研究观察了SRS治疗联合作为增加剂量的传统疗法的影响以及对预期寿命有限的患者缩短治疗时间。前瞻性和回顾性研究显示，对于复发性多形性胶质母细胞瘤(GBM)，抢救性SRS治疗后的中位生存期为6至18个月，而采用分割放射治疗后中位生存期为6至14个月。SRS治疗先前被照射过的大脑会增加放射性坏死的风险，所以研究已经着眼于加用贝伐珠单抗，有积极的结果。

立体定向放射外科可用于治疗血管病变，包括动静脉畸形(AVMs)、硬膜动静脉瘘和海绵状血管瘤（cavernomas）。低级别的Spetzler-Martin I和II级的AVMs的完全闭塞率为76%，III级AVMs的完全闭塞率为69%，而高级别IV-V 级AVMs的完全闭塞率为0-61%。与剂量分期SRS治疗(分割或重复SRS治疗)相比，体积分期SRS(随着时间推移治疗不同几何部分的AVM)治疗不适合单次疗程的SRS治疗的大型AVM，具有更高的闭塞率和相似的并发症发生率。 SRS可能在硬膜动静脉瘘不适合手术或血管内栓塞的患者中发挥作用，有可接受的成功率和不良副反应。

SRS治疗最初用于治疗功能性疾病，包括顽固性疼痛、癫痫和运动障碍。第一次的治疗是对一例患有三叉神经痛的病人进行丘脑毁损术。 SRS治疗是一种治疗运动障碍的选择，适用于不适合开颅神经外科和深部脑刺激(DBS术)的患者。它达到了与DBS和射频相当的震颤控制率，有85%到90%得到改善。SRS丘脑毁损术主要集中在中间腹侧核。治疗的三叉神经痛中，50%- 80%的患者症状完全缓解，虽然有一些患者需要重复SRS治疗，并伴有三叉神经功能障碍。

立体定向放射外科治疗对包括肿瘤、AVMs(平均癫痫发作缓解率70%)和海绵状血管畸形(50%)的肿块病变的癫痫发作控制有帮助。在文献中SRS对颞叶内侧癫痫的治疗结果显示有广泛的疗效，范围从0到86%。可能的机制包括神经调节和消融。最近的ROSE试验表明，在缓解癫痫发作方面，开放式手术比SRS有优势，但SRS是一种安全、适当的替代方法。

立体定向放射外科是脊柱和椎旁病变的一种选择，因为它的非侵袭性和靶向性的方法，包括髓内和硬膜内脊柱肿瘤。最常见的适应证是椎体转移引起的癌性疼痛。其他适应证包括转移、放射耐受性的病变，放疗失败，作为辅助治疗，残留或复发的疾病的主要治疗。它可以产生高的疼痛缓解率(几天到几周内达到85 - 92%)和肿瘤控制率(77 - 94%)，是不能耐受手术的患者、或有残留病变，或作为一种姑息性治疗的一种有指证的治疗选择。

立体定向体部放射外科治疗自1990年代开始使用，包括针对肺和肝脏的肿瘤。

【禁忌证】

禁忌证包括靶区病灶过大或实际要治疗的病灶过多。单次分割立体定向放射外科手术通常局限于小型病灶(通常小于4厘米)，尽管增加分割放射外科治疗对较大的病灶是有用的。

对于新诊断的胶质母细胞瘤，一项随机试验比较SRS治疗后外照射放疗和卡莫司汀化疗与单纯放疗和卡莫司汀相比在总体生存率、局部控制改善率或生活质量方面无差异。晚期毒副反应发生率为4%。这些数据得到了进一步研究、试验和系统回顾的支持，目前还没有足够的证据支持SRS治疗的使用。

SRS苍白球毁损术的并发症发生率高，包括视野缺陷，并不常规使用。

【设备】

类型

立体定向放射外科手术中有不同的操作装置，它们所传送的辐射类型和将光束聚焦到靶区上的方法各不相同。

电离辐射是一种电磁辐射或粒子辐射，通过物质时能产生离子。光子是一个离散的电磁能量包，它包括无线电波、红外线、可见光、紫外线和x射线，这些都取决于它的能级。x射线是唯一一种能够产生离子的光子，因此可以用于SRS治疗。光子束可以由放射性同位素源(目前为钴-60)或x射线发生器(直线加速器)产生。放射性同位素是原子核不稳定的原子，通过放射性衰变释放出电离辐射来稳定自身。

聚焦伽马射线是最简单、最古老的立体定向放射治疗设备，于1967年首次使用。它采用钴60放射性同位素为基础的装置，192个单独的辐射源，排列在一个锥形钨壳内。钴的放射性衰变导致以粒子和两种强的伽马辐射形式的电离辐射的发射——一种能量为1.17兆伏（MeV），另一种能量为1.33兆伏(MeV)。这种方法意味着这些聚焦光束的有效能量是1.25 MeV。处理能以百万电子伏特(MeV)计量。电子伏特是电子通过1伏特的电位差加速所获得的能量。

钴源通过准直器头盔排列成球形阵列，使射线束聚焦于单一靶区，从而在治疗体积内产生“热点”。脑部半球的结构限制了它在颅内病变中的应用，它主要是作为单次分割来使用。目前，它正处于第五代的演变下的一个新的商业名称。该系统使用一个自动的内部准直系统(尺寸为4、8或16毫米)来代替头盔。 钴-60将衰变为镍，半衰期为5.26年。实际上，这意味着钴源需要在一段时间后更换，以避免长的治疗时间。

直线加速器放射治疗在20世纪80年代早期被引入临床。它使用一种基于线性加速器的设备来产生高能x射线，这是通过使用磁控管来实现的，磁控管可以加速电子对金属靶(通常是钨)的冲击。电子是由电子枪的热离子发射产生的。电子在金属中减速时发出x射线。光子输出是一个连续的x射线光谱，其峰值取决于靶区中的原子的特定能量。x射线粒子的数量随着电子动能的增加而增加。对于SRS治疗，通常选择6MeV电子。因此，光子输出可以获得从0到6MeV(入射电子的能量)的任何能量。对于产生能量的直线加速器，能量记为MV (megavolts)，而不是MeV。值得注意的是，这意味着来自直线加速器放射外科的光子束具有连续的“轫致辐射”或“减速辐射”能量谱，而来自放射性同位素源的光子束则是固定的。准直器聚焦这些x射线。加速器安装在一个机架上，它可以将交叉的弧旋转，把辐射集中在等中心点。它可以用于颅外靶区和作为分割治疗。

另一个系统是调强放射治疗(IMRT)，这是一种基于线性加速器的应用，可以改变射线束的形状和强度;这使得在靶体积和正常脑组织之间的剂量分布不均匀，剂量梯度很大。它使用一个6 MV的不平坦的x射线束和一个二元多叶准直器提供螺旋断层治疗计划。许多小的、拉长的、离轴的子野产生强度调制。本方法适用于颅外和脊柱SRS治疗。

质子是在原子核中发现的带正电荷的粒子，用于粒子放射外科手术。同步加速器或回旋加速器可以通过电离氢产生质子束。根据设备的不同，质子束的能量在20到190兆电子伏特之间。当带电粒子穿过物质时，它们电离原子并沉积能量。质子通过电子与原子核之间的库仑碰撞(带电粒子通过自身电场相互作用的二元弹性碰撞)、轫致辐射损失和核反应与物质相互作用。当质子束通过组织时，它们会损失能量，而这种能量损失与速度的平方成反比，这意味着剂量分布模式显示出一个缓慢上升的剂量，随后在接近范围的末端出现一个急剧上升，称为布拉格峰。在粒子停止之前(未调制的布拉格峰)，大部分能量在空间深度的离散波段被沉积。几个重叠的交叉射线束产生一个调制的布拉格峰，有足够的能量用于更大的治疗体积。这可以提供一个中等的入口剂量，在靶组织内均匀地提供高剂量，在靶区之外为零剂量。质子束可以精确聚焦以控制穿透深度，将大部分能量储存在靶区上。由于可观的成本和空间考虑，质子SRS治疗是一个罕见的选择。

迄今为止，还没有随机对照试验对设备进行比较，所以医生的专业知识和机器的可用性指导着实践。比较研究是无结果的，虽然通常证明是等效的。

剂量测定法

剂量测量学是SRS治疗的一个重要而又困难的组成部分。对于SRS治疗，使用的通常是0.3 x 0.3 cm到4 x 4 cm的小野。根据定义，小野至少满足以下三个条件之一:(1)射线束轴上横向带电粒子平衡的损失；(2)准直器对光子源的部分遮挡；(3)探测器尺寸与射线束尺寸相比相似或较大。由于这些小野的挑战，包括缺乏带电粒子平衡，部分阻断射线束源，在停止功率比的变化，以及可用的探测器与野的尺寸相当。由于电子横向不平衡，缺少低能电子，中轴处的平均能谱增大，水与空气的停止功率比减小。这导致了野的半影和探测器体积的重叠。探测器本身产生的扰动是难以量化的，需要一个修正因子。

推荐使用基于Alfonso等人(2008)提出的IAEA/AAPM(国际原子能机构/美国医学物理师协会)参考和相对剂量测定规程。这使用了一个校正因子，其依赖于射线束能量、探测器类型、机器类型和焦点大小。参考剂量测定法的基础是一个10x10厘米的野。对于SRS机器，如果无法建立常规的10 x 10 cm参考野，则使用与机器特定参考野相关的特定参考条件。计算是间接的，因此在剂量测定中存在明显的偏差。Monte Carlo模拟被广泛用于提高非平衡辐射条件下小野的剂量测量的准确性。

剂量以gray为单位(Gy)，即每千克物质吸收一焦耳的辐射能量。SRS剂量在生物学上相当于五到六周的日常常规放射治疗。该剂量可通过单次治疗或2 - 5次的分割治疗，即所谓的分割立体定向放射治疗(FSR或SRT)。无需固定的SRS固定系统的出现，机载成像以验证准确性和病人监测系统在辐射期间允许可复制的、精确的病人位置，使分割成为可能。

分割立体定向放射治疗（FSR）适用于重要功能区域、较大的病变和接近关键结构的病变(如视交叉、腹侧耳蜗核和耐受能力较低的脑干)。FSR的结果是生物有效剂量增加，毒性降低。通过使用分割，总治疗剂量可保持在重要结构的辐射耐受范围以下，同时仍可达到控制。举例来说，与临床合理的视神经放射性坏死风险相关的视觉器官最大剂量为1次分割10Gy，3次分割20Gy，5次分割25Gy。放疗肿瘤协助组（RTOG）试验,观察脑转移瘤病人 WBRT后接受SRS或复发性神经胶质瘤放射后,形成的SRS治疗的剂量限制是，小于2厘米的病变为24 Gy,2到3厘米的病变为18 Gy和3到4厘米的肿瘤为15 Gy。这意味着肿瘤体积较大的肿瘤接受的剂量较低，局部控制率较差。在这些情况下，FSR可能改善肿瘤控制和毒性的平衡。荟萃分析显示，对于大的脑转移瘤，相比单次治疗，FSR可以降低放射性坏死的发生率，同时维持或提高1年局部控制率。

决定SRS或FSR治疗脑转移瘤是多因素的。物理因素(肿瘤大小、边缘、最佳剂量等)、生物因素(转移瘤的组织学、全身系统性药物的使用)和临床因素(预期寿命、合并症、需要同时治疗)都在决策中起作用。目前，研究FSR在脑转移瘤、胶质母细胞瘤、脑膜瘤和前庭神经鞘瘤中的作用的试验正在进行中，以初步结果确定最大耐受剂量。

【人员】

•神经外科医生

•放射肿瘤学医生

•神经放射科医生

•医学物理师

•放射剂量测量员

•辐射治疗

•护理专家(肿瘤科护士)

【技术】

立体定向放射外科是一种非侵袭性的不需要全麻的门诊手术。第一步是定位靶区。聚焦的伽马射线涉及在局部麻醉下，用手术病人颅骨上固定特制的头架。病人被用穿透头皮的螺钉固定头部的框架固定。也可采用该技术的无框架版本。将基准参考盒放置在框架上以提供坐标，并进行磁共振成像(MRI)、计算机断层成像(CT)或血管造影以确定三维目标。通过聚焦伽马射线治疗，病人和机器在整个过程中保持静止。

在直线加速器手术中，无论是病人还是机架都可以在空间中移动以改变照射点。在过去，立体定向框架被用来限制运动。然而，新的无框方法已经开发出来，改善了病人的舒适度。其中一项技术是使用一个小型的6mv线性加速器，它安装在一个机械臂上，具有六个自由度，两个正交的x射线摄像机，从而创建一个动态操作的、实时的治疗光束。治疗床有5个自由度的电子控制(x、y、z、头部倾斜和左右旋转)，另外还有一个基于病人位置的手动顺时针-逆时针旋转。

接下来，制定一个个性化的治疗方案，尽可能精确地聚焦辐射。采用计算机化治疗计划系统，需要深度剂量、组织最大剂量比(体模中给定点的剂量与最大剂量参考深度相同点的剂量之比)、离轴因子和准直器输出因子。单个光束可以用来适应不规则的形状，最大限度地减少对正常脑组织的损伤。剂量调整是根据照射周围结构的最大剂量。根据设备的不同，可以序惯或同时实施照射多个病灶。

一旦保证了质量，并进行了独立的输出检查，病人就会被安置在治疗床上，辐射就被传递实施。治疗时间从30分钟到3小时不等。静脉注射地塞米松可以减少并发症，并且可以在治疗后逐渐减量。大多数病人一小时后出院，一周内即可恢复正常活动。

【并发症】

辐射会造成血管内皮损伤和白质脱髓鞘，导致坏死。急性反应，在治疗后几周内出现，可能是由于脑水肿和血脑屏障的破坏。症状包括头痛、恶心和呕吐。亚急性反应是由于弥漫性脱髓鞘且在六个月内解决。症状包括嗜睡和疲劳。晚期反应，发生于治疗后6个月，是血管内皮细胞损伤、轴突脱髓鞘和凝固性坏死后白质传导束损伤的结果，这些损伤可能是永久性的，包括渐进性记忆丧失。

与WBRT相比，SRS具有更好的副反应状况。急性副反应通常是头痛，较少出现(少于5%)的并发症，包括固定钉位置的感染、癫痫发作和神经系统症状的短期加重。迟发效应包括放射性坏死、脑水肿和新的或恶化的神经功能障碍。然而，只有不到5%的患者会出现这种情况。系统回顾表明，脑水肿取决于较大的肿瘤边缘扩展、最大剂量、肿瘤大小/体积、病变位置(尤其是矢状窦旁、大脑镰旁或凸面的)、首次切除和已存在的脑水肿。 SRS治疗可引起迟发性颅神经损伤性病变，尤其是视神经和视觉通路。与损伤相关的因素包括神经类型、最大剂量和受照神经长度，

分割立体定向放射治疗（FSR）正在成为一种有价值的治疗选择。与SRS相比，其具有较低的放射性坏死发生率和较低的由辐射诱发的视神经损伤性病变的风险。

【临床意义】

立体定向放射外科是治疗脑和脊柱转移、原发肿瘤、血管和功能性疾病的非常重要的选择。随着技术的进一步发展，其适应证也越来越扩充。

与WBRT相比，立体定向放射外科是一种更好的治疗选择，WBRT与严重的神经并发症相关，包括神经认知障碍，这限制了其应用。

SRS治疗相对于外科手术的优势在于其微创性。这是一种门诊手术，不需要全麻，可以在短时间内治疗多个病变。它对深部的，手术难以接近的或那些在重要功能区的病变是有用的。

【强化医疗团队的成果】

立体定向放射外科需要外科和放射肿瘤学团队的参与，他们有效地合作来评估和治疗每个病人。立体定向放射外科手术的有效实施涉及跨专业团队的使用，包括神经外科医生、放射肿瘤科医生、神经放射科医生、医学物理师、剂量测量师、放射治疗医师、护理专家和患者。

放射肿瘤科护士对接受立体定向放射外科治疗的患者至关重要。这些护士需要与医生和专家合作，协调护理，以获得最佳的病人结果。在治疗操作前，他们对病人进行评估，并向病人及其家人提供接触和信息。对病人适当的沟通和教育，有关涉及的操作程序和风险，是至关重要的。在治疗当天，护士的职责包括协助临床医生安排、头架安装、定位、在治疗期间保持病人固定、病人监护、保持舒适和出院计划。只有通过跨专业的团队合作才能取得最佳的效果。(循证水平5级）。

【护理、综合医疗保健和跨专业团队监测】

•监测生命体征

•评估术后疼痛并将疼痛评分告知临床医生

•观察操作后立即出现的任何不良反应，然后回馈到临床医生那里

•与病人沟通出院通知并确保他们有必要的联系方式

•如果生命体征有任何麻烦的变化或出现任何其他问题，要与跨专业团队沟通