醫學新知 
多模式螺旋斷層放射治療儀─明天的放射治療
TomoTherapy- Tomorrow Radiotherapy
治療設備之演進
放射治療設備從早期(1950年代)鈷-六十時代到直線加速器的發明，鈷-六十放射治療設備，現已幾乎走入歷史，在台灣仍然使用鈷-六十放射線治療病患的只有加瑪刀立體定體放射儀，針對腦部病灶做照射。其他各醫院的放射腫瘤科已全部使用直線加速器做常態的病患治療。高能量直線加速器的臨床使用也有近五十年(1952年)歷史，它從早期只有單光子(或稱x-光)到現在可選擇多能量光子或電子射線的設備，以致配備有多葉式準直儀及電子驗證系統等直線加速器，使放射治療技術可有效控制x-光劑量在一特定照射範圍內，帶給病患最佳的治療效果，相對地也可以減少因放射治療引起的副作用。直線加速器的設計正如其名，是使用直射式x-光照射，其靈活度限制在機械臂的旋轉速度，因此照射的設計多所限制。而明日的放射治療，它x-光照射方式是使用與電腦斷層攝影類似的螺旋斷層掃描方式進行，大大改進照射的靈活度其可塑性，使照射範圍內劑量分佈甚為理想，這就是新一代明天的”多模式螺旋斷層放射儀”。
隨著電子及影像科技的蓬勃發展，直線加速器與三度空間電腦治療計劃的結合，放射治療技術在最近數十年間已突飛猛進。治療技術的進展可從1980年代的三度空間順形放射技術(3-Dimensional Conformal Radiation Therapy, 3DCRT)到1990年代的強度調控放射技術(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)，再到2000年代的影像導引放射治療技術(Image-Guided Radiation Therapy, IGRT)。這些技術的發展，其主要目的是使放射線可(1)順著腫瘤形狀及所在位置照射；(2)增加準確的程度；(3)提高照射腫瘤的劑量；(4)增加腫瘤的局部控制率；(5)減少正常組織或器官的傷害；(6)減少副作用的發生；(7)增加癌患存活的機率等等。多模式螺旋斷層放射治療儀的研發，也是追隨著最新技術的發展與達成上述治療目標為原則。
構造原理
多模式螺旋斷層放射治療儀(TomoTherapy)的構造原理是在電腦斷層掃描儀(CT- scan)內放置六百萬電子伏特的x-光加速管，並配置兩層電腦操控氣動式多葉式準直儀 (multi-leaf-collimator)，二邊葉片非常高速的交錯開啟或關閉，此用來調節放射線束的照射強度。目的是在螺旋照射時，準直儀可阻擋不必要的放射線照到正常組織。此時， 治療床也同時在移動，緩慢透過這個圓環型的機架的中心引導病患，因此每當加速器環型旋轉照射治療時，它的射束照射在病患不同平面上，達到最理想的真正多角度、多切面的強度調控放射治療技術，當然多模式放射治療儀與電腦斷層掃描構造一樣具有環狀影像訊號偵測器(detectors)，它更可把由六百萬電子伏特加速管產生的高能x-光射線穿過人體造成的訊號，轉變成影像，號稱為高伏特x-光電腦掃描影像(Mega-Voltage Computer Tomography, MVCT)。此時，當病患每天接受放射治療時，先接受MVCT掃描定位，當確定治療部位準確無誤後，立刻施行螺旋斷層放射治療。
多模式技術
為何此設備稱為多模式放射治療儀？多模式是指它能執行現代最先進之放射治療技術模式，包括(一)強度調控放射技術：是指在螺旋斷層照射時，成千上萬的分照野，其劑量強度不一樣，使有腫瘤處可接受高劑量強度放射線，而正常組織或器官接受低強度照射。(二)影像導引放射技術：是指每次放射前先以電腦斷層掃描取得要治療部位之影像，確認精準無誤後，便立刻進行強度調控技術照射。以多模式放射治療儀執行上述兩種模式的技術，在治療各種類不同的癌症，時間花費大多在10到20分鐘內便能完成。因為以螺旋斷層模式照射，並不像傳統直線加速器有照野(field size)大小的限制，直線加速器照野大多限制在40x40cm範圍內，螺旋式照射可由頭部旋轉到足部，沒有照野連接的問題。而且此種照射方式可不必像傳統照射時需額外加楔型板(wedge)、補償器(compensator)或填充物(bolus)等輔助工具，減少技術人員因複雜操作而發生的錯誤機率。
治療適應症
多模式放射治療儀除了可以執行強度調控及影像導引兩項先進技術外，另一長處是在每天治療腫瘤過程當中，均可利用斷層掃描影像評估治療腫瘤效果，使專科醫師能在一段時間內，得知腫瘤縮小的程度，進而評估是否可把照射範圍縮小，減少副作用發生的機率。當然，這也是癌病患者及家屬，迫切期望得知療效的資訊來源。此外，對於一些生長在大腦深部或腦幹的腫瘤，或身體內某些危險部位無法取得病理切片時，需以每天照射以評估腫瘤對放射線的敏感度及療效，這種每天攝取電腦斷層影像評估的模式，確實對臨床有所助益 。
致於治療照野的大小，多模式放射治療儀可從小到1x1cm，以致大到40x160cm的範圍均可涵概。對於腦部小病灶或腫瘤需使用加瑪刀或直線加速器為主的立體定位放射手術時，對病患頭骨均需釘上一侵犯性的固定器，做成病患的不舒適及恐懼感，其治療照野均為圓形，可塑性也較差，會增加正常腦部組織的傷害。若使用多模式放射治療儀，在1x1cm以上的腦部病灶，它可順著其形狀，進行立體定位放射手術，因為它在治療前先進行影像導引定位，可達百分之百的準確性，因此免除使用侵犯性的固定器，對病患也是福音。
歐美知名的醫學中心，如史丹佛、紐約紀念醫院、德州安德森癌病中心醫院，已將直線加速器強度調控放射治療技術，應用於臨床治療上多年，並證實對於頭頸部癌、攝護腺癌以及各種接近重要器官的腫瘤，都有極佳的控制率及治療效果，正常組織發生併發症的機率亦有相對減少。多模式放射治療儀的臨床結果報告並不多，因為它進入放射治療臨床應用尚未超過五年，但在放射物理的表現上，其劑量分佈確實令放射腫瘤相關專業人員驚嘆。對治療腫瘤劑量分佈準確性及均勻度極高，對鄰近正常器官或組織確實可減低其輻射傷害。因此國外治療經驗認為，在頭頸部惡性腫瘤的使用可大大減少唾液腺的傷害及口腔粘膜的炎症反應，病患對治療的耐度相對提高。對肺癌病患的治療，也可減低心臟、正常肺臟、脊髓等的副作用；而常見的男性攝護腺癌，因膀胱及直腸把攝護腺前後包夾著，使用多模式治療確可減少膀胱及直腸炎之發生禨率，又因為每次治療與劑量分佈的準確，可提高腫瘤的照射劑量，相對會增加此惡性腫瘤的局部控制率。上述臨床數據正快速地由世界各醫院放射腫瘤科使用多模性螺旋斷層放射治療儀的地方搜集中，相信不久將來，待追蹤時間足夠，便有可期待的報告。
    此外，以螺旋方式送出放射線技術，國外臨床上的經驗，認為對骨髓移植病患做全身骨髓照射時，其放射劑量分佈極為理想，肺臟與其他內臟器官所受輻射影響極小。治療時間短，為此照射方式的優點。針對癌症在同一器官多處轉移時，在腦部或肺臟內多發性腫瘤，可以一次治療多處病灶，對正常腦部組織或肺臟影響較少。
結論：
    多模式螺旋斷層放射治療儀，確實為放射治療設備的革新設計，對放射腫瘤醫師的夢想是「如何殺死癌細胞，又不致於傷害鄰近的健康組織？」；國民健康局癌症防治的重點是要醫療單位提供高品質之癌症治療，放射治療專科更應朝這方向去發展。