ZAP-X刀治疗中心（筹）

• ZAP-X立体定向放射治疗系统

    ZAP-X是一种新的“立体定向辐射”装置，用于大脑和头部和颈部的病变。“放射手术”是通过照射大量辐射来治疗目标病变，无论其对辐射的敏感性如何。 因此，它不仅对细胞分裂较多的恶性肿瘤有效，而且对良性肿瘤和血管病变也有效。但是，为了避免影响周围组织，需要精确控制位置和范围，这需要“立体定向”辐射。

肿瘤和血管畸形等深部脑病变无需开颅即可“无需切割”即可治疗，特别是乳腺癌、肺癌和胃肠道癌的脑转移由于癌症的生存期较长，需要更多的治疗，并且不破坏大脑的精确照射具有重要意义，尤其是在存在多发转移的情况下。

• 工作原理

    Zap-X系统是直线加速器和自屏蔽辐射的机械结构组合，为全球首创的具有对建筑物最小屏蔽设计要求的放射治疗设备。其整个外形结构类似于一个大型的陀螺仪，能量为3MV S-band的直线加速器安装在带有两个可移动环形轨道的球形屏蔽结构内，两个圆形轨道之间的角度为45度，可以将患者周围入射范围极大化。Zap-X系统的准直器由带屏蔽罩的可旋转钨轮组成，可以通过钨轮的转动来快速切换准直器尺寸，其旋转轴垂直于射束的中心轴线，最大限度减小射束半影，从而确保快速精确的治疗。患者治疗前，通过Zap-X的治疗计划系统进行患者CT/MRI影像的导入、靶区的勾画以及治疗计划的设计。计划设计时，根据每个患者肿瘤及危及器官的位置进行射束路径的设计，通过调整等中心位置和准直器的组合，结合对靶区及危及器官等剂量参数的逆向优化，实现靶区的精确剂量分布并获得最大限度的剂量跌落梯度。计划确认后会传送到治疗实施系统进行治疗。在放射治疗前Zap-X系统通过2D平面千伏级(kV)X射线成像系统，利用患者骨骼解剖学的X射线图像使治疗靶点置于等中心，在三维(3D)空间中实现患者位置的精确配准，并在治疗过程中实时追踪患者的运动轨迹，精确调整治疗床的位置来补偿患者运动产生的偏移，进而确保靶点始终保持在等中心位置。同时，在治疗过程中使用特制的MV探测器，实现对每个射野的剂量偏差监测，超出误差时机器会自动停止。

• 发展历程

    2015年初：Zap-X系统由美国斯坦福大学John R. Adler教授团队研发；

    2017年9月：获得美国FDA批准(K171804)；

    2018年2月：世界第一台Zap-X系统安装在美国巴洛神经外科研究所（Barrow Neurological Institute，BNI）；2019年1月BNI开始治疗首例病人；

    2018年11月：通过我国创新医疗器械特别审批程序；

    2019年1月1日：解放军总医院安装进行临床试验；

    2023年6月：中国国家药品监督管理局(NMPA)的创新产品注册批准；

    2023年8月：合肥华安脑科医院订购全国首台ZAP-X立体定向放射治疗系统；

    2023年9月：中国订购的首台火星舟由位于美国加州圣卡洛斯的ZAP制造中心装车前往港口，运送中国。

    2024年5月26日上午，2024中法立体定向放射治疗学术研讨会在合肥召开。本次研讨会由安徽省抗癌协会放射治疗专委会、中法肿瘤放疗协会以及合肥华安脑科医院共同主办，旨在加强中法两国在立体定向放射治疗技术领域的交流与合作，共同推动肿瘤放疗事业的发展。合肥华安脑科医院正式成立国际肿瘤放疗中心，意味着华安脑科在肿瘤治疗领域取得了重要进展，各项技术将与国际接轨。

• 关于转移性脑肿瘤

癌症扩散到大脑的频率

最近，随着癌症治疗的进步，我们已经进入了“与癌症共存的时代”，因此转移性脑肿瘤，即通过转移到大脑形成的肿瘤，是一种常见的疾病。 据说25%的癌症患者发生脑转移，每年每10万人发生75例，全国每年约有92,000人发展。

扩散到大脑的癌症类型

引起转移性脑肿瘤的癌症包括肺癌、乳腺癌、结直肠癌和肾癌，但其他癌症并不少见。

肺癌通常从发病的早期阶段转移，乳腺癌通常被视为发病后很长时间内全身转移的一部分。

当癌细胞进入血液并沉淀在大脑皮层和下方白质之间的边界时，就会发生转移。

转移到大脑时的症状

一般来说，脑压的更新会引起头痛、恶心和意识模糊。 抽筋也是可能的。 此外，根据它发育的大脑部分，可能会出现各种症状，例如运动瘫痪、失语症、感觉障碍、空间感知障碍和视野障碍。

对于已发现已转移到大脑的患者，仅仅因为你有脑转移并不意味着你会放弃治疗。

即使由于转移而有多个肿瘤，也可以在短时间内照射ZAP-X治疗。

当复发时，ZAP-X可以反复治疗。 无需手术即可打开头部。 没有必要像伽马刀那样用别针固定框架。 此外，可以安全准确地治疗30毫米或更大的肿瘤。

• ZAP-X 放射外科治疗系统的优势

• 与其他立体定向放疗设备相比，其具有独到的技术优势：

    ZAP-X系统使用三维、小视野、多弧非共面聚焦、集束、单次大剂量照射技术，对病变起到类似手术的放射外科治疗目的，其将3MeV的低能和1500 MU/min的高剂量率完美融合到直线加速器，源轴距（SAD）为45cm，使得辐射泄漏最小化，半影最小化，夹角为45度的双旋转轴设计，能够实现较大的空间治疗区，在提高靶区病变治疗效果的同时进一步降低了周围正常组织的辐射剂量，并且缩短了患者的治疗时间。操作界面简单，集成度高，数据全部集成于服务器，更便于用户的操作。

    ZAP-X系统的准直器设计较为特殊，由带屏蔽性能的可旋转钨轮组成，实现8种不同尺寸准直器的快速切换（4.0、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0、20.0和25.0mm），其旋转轴垂直于治疗射束的中心轴，使得辐射泄漏最小化。该准直器的特殊设计可使肿瘤边缘能量快速衰减，实现半影最小化，使得更多的辐射剂量到达肿瘤区域，降低肿瘤周围正常组织的辐射受量，使“手术刀”更锋利。根据我们已有测量，在水下最大剂量深度处，25mm准直器的最大半影为1.94mm。

    ZAP-X系统采用实时配准和实时剂量监测技术，可以在保证放疗精准度最高的同时避免出现放疗剂量过高或不足的发生，使医生拥有对病变“精准制导、精确打击”的能力，保证治疗精度为亚毫米级，从而更好地保护靶区周围正常组织，减少了放疗副作用产生的可能性，为患者提供了一种无创、安全、有效的治疗手段。Zap-X系统的实时剂量监测是一个单独的剂量监测系统，剂量监测计数以每个治疗束射出患者的吸收剂量为依据，直线加速器实施的剂量需与治疗计划相当，当实施剂量与计划剂量存在显着偏差时，系统将暂停治疗。

    ZAP-X系统采用了全球首创的自屏蔽结构设计，封闭式外壳由钢、铅、钨等材料组合而成，不需建设防护墙即可达到环保要求，加之外形类似于一个体积较大的陀螺，场地适应能力强，使安装的周边环境在不需增加辐射防护装置的情况下提供有效的防护，大大降低了机房设计建造及安装运营成本，加快了安装周期，缩短科室筹备时间，受益患者群更广。

    目前，以解放军总医院神经外科医学部潘隆盛主任医师为PI的团队和肿瘤医学部放射治疗科曲宝林主任医师团队，共同开展应用Zap-X放射外科系统治疗国内人群颅脑和头颈部病变的安全性、有效性的注册前临床试验正在进行中，现已完成29例患者的治疗。其中2020年1月首批治疗的2名患者，均已完成随访，患者临床症状较前减轻，无明显放射反应，磁共振示肿瘤明显缩小。初步研究成果《The Zap-X Radiosurgical System in the Treatment of Intracranial Tumors: A Technical Case Report》（解放军总医院潘隆盛、曲宝林、白敬民，DOI：10.1093/neuros/nyaa550）已于2021年1月13日在线发表在《Neurosurgery》杂志。

  

 

 

 

    由于颅脑和头颈部的神经血管丰富等解剖学特点，其病变放疗的精准度要求极高，Zap-X系统可以达到亚毫米级的治疗精度，靶区外的放射剂量陡降，并且可以实时监测照射剂量，以达到靶区精准、剂量精确的放射外科治疗。应用Zap-X系统治疗的2例颅底良性肿瘤患者，早期未出现明显不良反应，影像上可见肿瘤缩小。虽然患者例数少，且随访时间较短，但仍然极大的增加了我们对Zap-X放射外科治疗系统治疗颅脑和头颈部病变的安全性、有效性的信心。

• 治疗实践

在治疗之前，CT和MRI在门诊进行。 然后制作一个由覆盖面部和头部的柔性网制成的面膜。

在ZAP-X治疗期间，患者躺在机器的床上，用口罩轻轻固定面部和头部。 没有必要像伽马刀那样在头骨上插一根锋利的针来固定框架。

使用伽玛刀，在治疗当天附上框架，并进行MRI，CT和血管造影等检查，然后在计算机上制定照射计划。 在所有这些过程中，头部保持用销钉和框架固定。 使用伽玛刀，头部用框架固定在设备上，使其在治疗过程中不会完全移动。 照射时间随着源钴衰变而增加，头部固定的时间和疼痛也会增加。

ZAP-X 治疗方案的 MRI 检查作为常规 MRI 进行，无需固定头部。 拍摄CT时，制作网状面罩并戴上它拍摄图像。 照射计划在门诊检查结束后提前制定。 在治疗过程中，精确监测由面罩软固定的头部位置，如果有任何错位，床会精确移动以补偿。

使用这种机制可以高精度地改变一天，重新戴上口罩并重复照射，因此可以划分照射并安全地治疗过去很难用伽马刀完成的大肿瘤和脑肿瘤，例如胶质瘤。

图片来源：日本宇都宫脑脊髓中心

与传统伽玛刀（第一代）和射波刀（第二代）立体定向辐射设备相比，ZAP-X具有以下创新功能：

1）用非侵入性软面罩覆盖并固定头部和面部。

它无需将针插入头骨或像伽马刀一样固定框架即可保持精度。

2）治疗期间存在位置校正装置。 图像引导系统实时测量和校正身体位置的偏差。 因此，尽管进行了软掩模固定，但目标精度仍低于1 mm。

3） 可以进行部分照射

通过错位校正，照射处理（部分照射）不仅可以进行一次，还可以在同一地点进行多次或数十次。 这使得治疗大肿瘤成为可能。 这是具有固定框架销穿透的传统伽马刀所不具备的主要优势。

4） 实时传输剂量监测

通过身体传输的光束由设备中的剂量计实时监控，如果与计划有差异，则立即停止以确保安全。

4） 简单的机械配置

操作机构为轴（主轴）和斜（倾斜）轴，并且只有两个轴的旋转（第二代射波刀有6个轴），使其简单易保持精度。

5）由于使用直线加速器（直线加速器）作为X射线源，因此钴辐射源没有衰减，并且不会延长处理时间。

内容来源：日本宇都宫脑脊髓中心、解放军总医院