圖像引導在放射治療中的應用

陸 婷

（青海紅十字醫(yī)院腫瘤放射治療科 青海 西寧 810000）

放射治療已成為腫瘤治療的三大手段之一，隨著計算機技術，影像技術，圖像技術的更新，圖像引導在放療中的地位越來越重，它使得靶區(qū)覆蓋率增大，正常組織受照劑量降低，大大提高了放療效果。IGRT不僅能修正擺位誤差，還能監(jiān)測器官運動、特殊體位的變化，如胸部腫瘤的呼吸運動、腹部腫瘤腸蠕動、放療期間腫瘤的退縮都會引起劑量分布的變化，這些不僅會降低治療效果，還會增加正常組織器官的毒副反應，從而降低患者的生存質(zhì)量。為了達到精準放療的目的，IGRT在臨床合理的將患者治療前、治療中利用各種影像設備對腫瘤及正常器官進行實時監(jiān)控，并能根據(jù)位置的變化，時時“追隨”靶區(qū)，使之達到最佳治療效果。

1 圖像引導的定義及分類

圖像引導（IGRT）利用各種影像設備獲取患者相關影像資料，對腫瘤、正常組織器官或體表輪廓進行定位，能根據(jù)其位置變化進行調(diào)整，以達到靶區(qū)精確放療和減少正常組織受照目的的放射治療總稱。

圖像引導主要分為二維和三維技術。二維主要包括：驗證膠片、電子射野影像（EPID）、數(shù)字化X線透射、平片系統(tǒng)、超聲引導放射治療系統(tǒng)、電磁感應追蹤系統(tǒng)、視頻定位系統(tǒng)。三維主要包括錐形束CT（CBCT）、KV級螺旋CT、MV級螺旋CT、紅外線定位系統(tǒng)、核磁（MR）引導放射治療系統(tǒng)，激光表面成像系統(tǒng)。

2 圖像引導的工作原理、優(yōu)勢與不足。

2.1 電子射野影像系統(tǒng)EPID

EPID是將閃爍體把X線轉(zhuǎn)換為可見光，光電二極管把可見光轉(zhuǎn)換成電子，電子激發(fā)非晶硅平板探測器的相應單元并發(fā)出信號，收集信號經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成影像資料。EPID測量具有重復性，穩(wěn)定性可以準確的驗證患者的位置，與驗證膠片比具有方便、快捷、圖像可調(diào)節(jié)、存儲方便等優(yōu)勢。但對軟組織分辨力差、空間分辨率較差、運動偽影、運用時間長，MV級能量穿透性強，會給患者帶來額外的射線損害。

2.2 錐形束CT

CBCT是將KV級CBCT安裝在加速器機架上，與治療射線束垂直并共等中心，由X線球管和對側(cè)的非晶硅探測板組成。通過加速器機架旋轉(zhuǎn)，并獲取一定的2D投影圖像，然后進行3D重建。CBCT體積小、開放式結(jié)構(gòu)、直接安裝在加速器上、獲得三維圖像等待點，它對軟組織分辨率高、獲取時間快速、額外輻射劑量低。根據(jù)射線能量不同分為kV-CBCT和MV-CBCT兩種。kV-CBCT在空間分辨率上較好，但密度分辨率較低，具有攝片、容積成像等多重功能；而MV-CBCT的X線源與治療束同源，但圖像分辨率及信噪方面及成像質(zhì)量較差。

2.3 光學體表監(jiān)測（OSMS）

OSMS是基于視頻的三維表面圖像系統(tǒng)，一般通過3D成像傳感器將電磁能投射到物體表面，并記錄其反射能量，通過測量電磁脈沖從物體反射回來的時間測量距離。OSMS是一種零劑量、非侵入性技術、成像速度快、無電離輻射，技師可直接在治療室進行擺位調(diào)整。但它受限于體表結(jié)構(gòu)運動與對深層解剖結(jié)構(gòu)運動之間的誤差。

2.4 電磁定位（Calypso）

Varian Edge直線加速器配置的Calypso 4D電磁跟蹤系統(tǒng)，可通過對植入病人體內(nèi)或者放置在體表的Beacon轉(zhuǎn)發(fā)器反饋的電磁信號進行跟蹤，精度達到亞毫米級，除轉(zhuǎn)換器外，電磁陣列，光學定位系統(tǒng)和監(jiān)測工作站組成。當Calypso系統(tǒng)監(jiān)測到運動靶區(qū)超出閾值，觸發(fā)脈沖開關，停止出束，保持靶區(qū)在高劑量區(qū)內(nèi)，從而保護了正常器官。電磁定位可縮小臨床靶區(qū)（CTV）外擴到計劃靶區(qū)（PTV）的區(qū)域，可精準投照。它與CBCT相比可以提供腫瘤位置的實時而連續(xù)的視圖，而CBCT提供某個時間點的腫瘤位置靜態(tài)圖。但植入式的Beacon傳感器可能會發(fā)生位移、滑出人體或者移到不同部位，患者可能出現(xiàn)疼痛、出血和感染的風險，這種傳感器植入并非適用于所有患者，具有一定的局限性。

2.5 核磁（MR）

核磁共振成像技術是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進動的氫核發(fā)生弛豫，產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)過計算機處理成像。它可以準確的分辨軟組織病灶、正常器官輪廓。核磁加速器實現(xiàn)了IGRT與加速器一體化，基于MRI的功能和加速器的放射治療更加精準，臨床應用前景廣泛。沒有附加的輻射、不受身體部位的限制、無創(chuàng)。但掃描層數(shù)多、速度慢、成像時間長、容易幾何失真、幾何精度沒有CT好，缺少電子密度信息，無法直接進行劑量計算。

3 圖像引導技術的適用范圍

圖像引導技術確保了患者放射治療全過程的精確性，大大提高了治療效果，降低了放射毒副反應，提高了生活質(zhì)量。圖像引導不僅適用于常規(guī)放療，還適用于立體定向（SBRT）技術，由于SBRT是最常見的大劑量低分割，這種實施對精度要求很高，須有嚴密的圖像引導，否則細微的變化都會有質(zhì)的影響。目前使用的EPID、CBCT均滿足臨床要求，但在胸部腫瘤、腹部腫瘤及大分割技術，從三維圖像誤差來看，CBCT更加精確，增加了發(fā)現(xiàn)擺位誤差的能力，更好的減小誤差，但CBCT費用較貴，如果以骨性標志配準，如四肢，胸椎、腰椎等可使用EPID。而OSMS局限于體表跟蹤，不適合深部腫瘤，常用于乳腺癌。Calypso應用相對較少，適用于前列腺癌和肝癌等技術。核磁引導適合頭頸部腫瘤，它的發(fā)展將圖像引導和加速器一體化，推進放射治療的發(fā)展。