1.脑转移瘤的传统放疗方式
脑转移瘤是成人最常见的颅内肿瘤，肺癌是最常见的颅内转移来源，约占颅内转移瘤的50%-60%，放射治疗是国内外临床指南推荐的脑转移瘤主要治疗方式，分为两种实现方式。一种是全脑放疗，就是对全部脑组织进行无差别照射，每次3Gy，照射10次，总量达到30Gy。全脑放疗的优势在于不会漏照任何隐匿的脑转移瘤，缺点一是受到正常脑组织的剂量耐受限制，只能给予较低的姑息性放疗剂量，肿瘤控制率时间短，中位生存期3到6个月，缺点二由于海马、内耳等重要功能区受到照射，患者常会在放疗后出现记忆力、计算力、定向力下降，有时还伴有听力受损、眩晕等表现。另外一种放疗方式是立体定向放疗或放射外科（SRS),就是仅仅对影像可见的脑转移瘤实施精准的高剂量照射，这种方式由于不把脑部其他组织作靶目标进行照射，所以副作用较低。但是，由于脑部转移时常常伴发磁共振/CT影像都无法显示的隐匿转移灶，仅对可见病灶进行照射的SRS治疗后脑转移瘤复发的机会非常大。国际上有过将全脑放疗和放射外科（SRS)联合的临床试验，联合组在治疗后3个月、6个月、1年时脑内肿瘤控制失败的概率仅为6.3%, 11.6%和15.0% ，而只行SRS放射外科治疗的患者失败概率高达24.7%, 35.3%和49.5% 。因此，该试验证实全脑放疗联合放射外科显著提升了脑转移的控制概率。但是由于联合治疗组患者出现了更多的认知功能下降而未能得到广泛认可。
全脑放疗（全脑无差别照射）
SRS放射外科（影像可见脑转移瘤高剂量照射）
放射外科联合全脑放疗（黄线）较放射外科单独(蓝线）治疗脑转移瘤后的颅内肿瘤进展率显著降低
2. SMART-Brain智慧脑放疗的提出与技术研发：
临床既需要高的脑转移瘤控制率，也需要保证患者的认知功能、记忆力、计算力、听力，提高患者生活质量。鱼和熊掌要兼得，这十分考验放疗工作者的智慧和能力。在于金明院士的支持下，袁双虎教授创新团队进行了深入的探索研究。因为在当前先进的影像条件下我们仍无法准确诊断和定位毫米或亚毫米级的隐匿脑转移灶，脑部的基础性照射仍不可或缺，可见脑转移瘤需要更高剂量照射才能达到有效控制。这看似无解的难题在深入调研后露出端倪。全脑放疗后的副作用及其严重程度主要跟一些重要功能区的照射剂量相关，例如全脑放疗后神经认知功能的下降主要是海马受到高剂量照射后功能损伤所致，全脑放疗后的眩晕、听力下降则与内耳受到高剂量辐射相关。而且脑转移瘤常见于皮髓质交界区，海马、内耳这些功能区域极少发生脑转移。同时，由于脑皮质、神经元、纤维传导束等相对稳定，很少增殖，对放射线不敏感，完全可以安全耐受一定量的放射剂量。因此，袁双虎教授在2015年国际首次提出基于调强技术实施同步脑转移瘤加量照射和重点功能区域（如记忆功能区海马、听力区内耳等）保护的脑部放疗方法（simultaneous modulated accelerated radiation therapy for elective Brain, 英文缩写SMART-Brain，中文缩写智慧脑放疗）。SMART-Brain的具体方法为：患者接受每天1次功能保护性脑照射，即在保护与记忆、听力、视力相关的海马、内耳、晶体等重要功能区域的基础上实施脑照射，每次3.0Gy，直至照射剂量达30Gy；同时给予可见脑转移瘤灶每次4.0-5.0Gy的高剂量照射，直至总剂量达40-50Gy，放疗在2周内全部完成。课题组多学科联合攻关团队先后克服了磁共振图像与定位CT图像准确融合、海马及内耳高清成像与勾画、功能保护及肿瘤同步加量计划等技术难题，使SMART-Brain成为从定位图像采集、融合配准、靶区勾画到计划制定及实施均有标准规范流程的成熟技术，并已经在全国40多家中心开展多中心随机对照研究（CRTOG1702/1703）。
3. SMART-Brain智慧脑放疗的优势
（1）肿瘤控制率高：
智慧脑放疗（SMART Brain）在保护重要功能区域的基础上将全脑放疗及可见脑转移灶加量照射相结合，提高了颅内肿瘤的控制率。截止到2018年底，接受SMART-Brain智慧脑放疗的入组患者在放疗结束后3个月复查颅脑MRI检查，有效率高达100%,其中13% 完全缓解（CR）、68% 部分缓解（PR）、19% 稳定（SD），没有患者进展。6个月时的颅内控制率仍高达89%。
（2）脑功能保护好
常规的全脑放疗后常出现神经认知功能的下降，主要表现为即刻记忆和延迟记忆的下降，有报道全脑放疗后智力状态检查量表（MMSE）评分与放疗前相比下降达30%。而SMART-Brain智慧脑放疗前后的智力状态检查量表（MMSE）评分无显著差异，记忆、命名、计算、定向力、听力、视力等功能基本保持稳定。入组患者也未出现2级以上的中耳炎及听力下降、眩晕等内耳受损的副反应。
（3）疗程短、费用低
智慧脑放疗( SMART-Brain) 实现了预防性脑照射、肿瘤局部加量与功能保护的同步进行，放疗在2周内全部完成。传统方法需要先全脑放疗2周，完成后再肿瘤局部加量，需要3到4周，与之相比，SMART-Brain显著减少了放疗次数，缩短了放疗时间，也减轻了患者家庭的经济负担和时间成本。
(4)形象保护潜力
对于患脑转移的爱美女士，智慧脑放疗还可以尽量保护头皮生发层，最大限度的减少永久性脱发及毛囊损伤，提高放疗后毛发再生率及再生头发的质量。SMART-Brain有望为患者留住美丽，留住智慧，保存尊严，提高生活质量。
SMART-Brain 智慧脑放疗相关技术展示及典型病例
1.SMART-Brain技术薄层扫描对海马的显示：
2.薄层延迟扫描对颅内多发病灶的显示
3. 单发病灶的SMART-Brain计划
4. 多发病灶的SMART Brain计划
项目负责人袁双虎：主任医师，教授，国家“万人计划”科技创新领军人才，国务院特殊津贴获得者，泰山学者特聘专家，山东省肿瘤医院放疗八病区主任，每周二上午门诊。
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