食管癌是我国常见的恶性肿瘤，发病率男性居第四位，女性第七位，而死亡率男女性均居第五位。我国食管癌无论是发病人数还是死亡人数均占世界一半以上，与欧美国家食管腺癌高发不同，我国食管癌90%以上的病理类型为鳞癌，因此是一个具有中国特色的恶性肿瘤病种。食管癌早期症状往往不明显，容易被患者和医生忽略，导致早期诊断困难，一半以上的患者在确诊时已经属于中晚期，失去手术机会。因此放射治疗是食管癌的重要治疗手段之一。随着三维适形放射治疗、调强放射治疗等技术的开展，对放射治疗剂量计算的精确性提出了越来越高的要求。在过去的20年间，随着计算机科学、放射物理学和医学影像学等学科的发展，放射治疗进入“精确定位、精确计划、精确治疗”的三维立体时代。调强适形放射治疗（IMRT）作为一种较为理想的照射技术，能保证靶区照射的高度适行性和照射剂量，同时能最大限度的保护正常组织，被广泛应用于食管癌的临床治疗。ThomasBortfeld等提出调强适形放射治疗（IMRT）治疗过程中存在各种不确定性，譬如，治疗分次之间的摆位误差、内部解剖结构的位移与变形、照射过程中的器官运动、整个疗程内肿瘤与正常组织的物理和生物特性的变化等，都可能会限制IMRT的适用性和治疗效果。自适应放疗（AdaptiveRadiotherapy，ART）是影像引导放射治疗（image-guidedradiotherapy，IGRT）提高和发展而来的新型放疗技术。治疗的实施可根据患者解剖和/或生理的变化进行修正，也可根据治疗过程中的反馈信息，如肿瘤的大小、形态及位置变化对治疗方案做相应的调整。这是一种理想的个体化动态治疗技术，其目的是不扩大照射野，提高治疗增益比，并给特定患者实施特定放疗的临床行为。实现食管癌的精确放疗需要以多次重复成像为基础，以此达到精确定位、精确计划、精确治疗。
1目前食管癌放疗的局限性
IMRT治疗过程中存在着各种不确定度，例如每日（分次之间）摆位误差、内部解剖结构的位移与变形、照射过程中的器官运动、整个疗程内肿瘤与正常组织的物理和生物特性的变化的。在治疗过程中，食管癌肿瘤靶区位置、体积的变化可能导致放疗剂量的重新分布，导致剂量分布的偏差，靶区均匀度的下降，使得治疗计划上出现剂量热点及冷点。可以想象得到，与精确的剂量计算相比，不精确的剂量计算会导致最终结果出现偏差。ICRU24号报告指出原发灶根治剂量的精确性应好于5%，否则可能产生肿瘤局部复发或并发症增加，从而导致治疗方案失败。一部分靶区处于低剂量区，这是导致放疗失败、肿瘤复发的一个重要原因。
2开展基于影像引导的食管癌自适应放疗的必要性
调强适形放射治疗（IMRT）作为一种较为理想的照射技术，能保证靶区照射的高度适行性和照射剂量，同时能最大限度的保护正常组织，被广泛应用于食管癌的临床治疗。IMRT对射野注量具有很强的调控能力，可以根据个体患者的实际情况，可以对不同方向入射的照射野强度进行调整，从而以非均匀射野对靶区进行照射，它依赖计算机强大的运算能力通过对照野输出剂量率的调整，使所要求的处方剂量线形成的立体形状高度适形于靶区形状，而在靶区之外是剂量迅速跌落，能够在不增加正常组织并发症的前提下来提高肿瘤的照射剂量。但是，在食管癌患者接受分次治疗过程中，身体治疗部位的位置和形状发生变化，位于体内的靶区形状，以及它与周围危及器官的位置关系也会发生变化。引起这些变化的原因主要有3点：①治疗分次之间的摆位误差，人体非刚体，在标记所处的皮肤位置重复道模拟定位时的位置，皮下的脂肪、肌肉、更深处的食管癌靶区因组织本身的独立运动，重复的摆位并非百分百准确的，另外，摆位所依据的光距尺、激光灯、体表标记笔的宽度和清晰度也同样影响摆位准确性；②治疗分次间靶区的移位和变形，随着放射疗程的持续进行，肿瘤可能缩小、变形、靶区和危及器官的相对位置发生变化，患者的消瘦、体重减轻，都会进行性的改变肿瘤靶区和物理计划设计的治疗部位发生偏移，另外，食管-胃的充盈程度也会显著影响靶区的位置；③同一分次治疗中的靶区运动。食管起于环状软骨颈7椎体的水平，行经胸腔后纵膈，穿过横膈延伸数厘米，大约相当于胸11椎体的下缘到达食管胃连接部，双肺的呼吸运动、心脏的搏动、上腹部器官（肝、胃等）的蠕动和血管跳动也会带动食管靶区。
内部解剖结构的位移与变形、照射过程中的器官运动、整个疗程内肿瘤与正常组织的物理和生物特性的变化等，均会引起放疗射线剂量的重新分布。因为射野入射方向和陡峭的剂量梯度都需要依赖于精确的患者模型，当照射野的适形度增加时，器官运动可以导致剂量分布变得模糊，从而影响剂量分布的精度。因此，对于计划过程中创建的患者模型来说，必须对整个治疗过程的摆位不确定度和器官运动误差加以考虑。
3实现食管癌自适应放疗的理论基础，
Yan等年提出自适应放疗技术。该技术的运用过程是,自疗程开始每个分次治疗时获取患者二维或三维图像,用离线方式测量每次摆位误差;根据最初数次(5～9次)的测量结果预测整个疗程的摆位误差,然后据此调整PTV和CTV的间距,修改治疗计划,按修改后计划实施后续分次治疗。除了根据个体的摆位误差调整间距,近年自适应放疗技术还可扩展到更高层面,如根据患者每个分次实际照射剂量累积情况,调整后续分次照射剂量,或者根据疗程中肿瘤对治疗的响应情况,调整靶区和(或)处方剂量。
自适应放疗旨在治疗前或治疗过程中迅速向临床医生提供反馈信息，以便于医生根据生理组织的变化和患者定位变化情况调整治疗方案。在食管癌的放疗中，针对上述的器官运动和摆位误差,临床常用的处理方法是在临床靶区外放一定的间距(margin)、形成内靶区和计划靶区,间距的宽度足以保证在有靶区运动和摆位误差情况下,靶区不会漏照。在设计1位患者治疗计划时,目前PTV和CTV的间距多是根据患者群体摆位误差和器官运动数据设定的。但实际上由于个体之间差异,每位患者实际需要的间距是不同的。按固定模式采用群体化外放间距是非常消极的,因为它以更大范围的周围正常组织尤其是危及器官为代价。因此有必要使用个体化间距。对于特定患者实施特定放疗，即个体化放疗。
实现食管癌的自适应放疗，按照实时采集的CT影像推测患者的摆位变化和解剖变化，续而制定出基于单分次的再优化及基于多分次的再优化。
评估食管癌的靶区剂量及危机器官剂量按：剂量预测→剂量验证→剂量重建进行。
每周治疗时采集的影像可以用于离线分析，以确定每个治疗分次或者一组分次之间患者位置和解剖形状的变化，并研究这种变化对于靶区剂量分布和正常组织受量会造成怎样的影响。例如，在经过几次治疗之后，可以针对不同的患者创建个体化的结构轮廓，来描述患者位置和解剖形状发生变化的程度。每天在治疗体味获取的患者影像，也可用于计算患者所接受的实际照射剂量。为了从总体上分析整个计划，我们必须将多个分次的剂量分布叠加在一起，然后将总的剂量分布与期望的计划剂量分布进行比较。如果患者是刚体，这个过程很容易实现，可以在物理空间内按照体素与体素的对应，将剂量相加求和。然而，在大多数情况下，刚性人体的假设并不成立，更加实用的方法是基于每个体素的生物量对剂量进行相加。在非刚性情况下，有必要生成形变图，并使用一种称为“形变剂量配准”的方法进行处理。该过程分为两步：第一，利用参考CT和分次CT的影像获得三维形变图；第二，将形变图应用于分次照射剂量。当所有分次的剂量分布都被映射于参考CT上时，便可以按照体素与体素的对应，将剂量进行相加，这才是更有意义的做法。
4自适应放疗可部分解决调强放疗剂量不均匀的问题
在不同治疗阶段对患者体内每次照射的沉积剂量进行评估，1.在同一分次治疗之内，把不同时相计划所照射的剂量相加，患者的位置和解剖形状的周期变化，即呼吸运动、消化道蠕动等引起的器官移位与变形，应使用“形变剂量配准”将之考虑在内。2.在不同分次治疗之间如何选择计划的优化，在初始计划CT上的优化计划、在最初的计划CT上的优化计划，或者在每隔一段时间获取的CT影像上进行再优化，并生成新计划，我们如何在投入与获益间取得一个平衡点。
调强适形放疗治疗食管癌患者，相对于三维适形放疗、常规放疗来说，可以产生更理想的剂量分布，在提高的食管癌肿瘤靶区照射剂量的同时可以降低周围危及器官（肺、心、脊髓、气管等）受到的最大照射，同时CTV接受照射的最低剂量也更低，但是IMRT单次治疗是常规放疗的2倍甚至更多，这些明显的剂量学差异产生的生物学效应，对临床结果（即局控率、生存率、并发症等）的影响如何，还需要进一步评估。Wang研究了IMRT治疗中照射时间延长对肿瘤控制率所造成的影响，提示射线对细胞的损伤并不总是致命的，照射时间的延长可能会造成总剂量累积的影响。自适应放疗在理论上提供了“补照技术”的可行性、灵活性。ART提示了食管癌分阶段放疗，这样可以产生在时间坐标上非均匀的靶区剂量分布，针对食管癌肿瘤靶区退缩情况及位置变化情况调整放疗计划。近年来出现一种技术称为“同步整合补量”，即在整个疗程期间使用同一个IMRT计划产生期望的非均匀剂量分布，对所有靶区同步照射。
5展望
患者治疗的过程中,身体治疗部位的位置和形状的变化、位于体内的靶区形状,以及它与周围危及器官的位置关系的变化使得靶区和正常组织的受照情况具有不确定性，这要求设计和实施放射治疗计划时，在充分保证实施放疗所规定的质量保证要求的基础上，密切观察分次放疗过程中肿瘤的放射效应以及周围正常组织器官解剖位置的变化情况，适时进行放疗计划的调整进行肿瘤个体化放疗。ART技术的出现部分解决了分次放疗中靶区和正常组织受照的不确定性，但仍有不少问题。目前的自适应放疗研究多是考虑了摆位误差和靶区大小和形状的变化，对于器官的运动研究较少，对生物靶区变化的研究较少。而4D-CT技术和呼吸门控技术和将来的四维放疗技术应能在将来的放疗过程中器官运动的监控和控制方面发挥巨大的作用，成为自适应放疗进一步发展的基础。