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圖像引導(dǎo)在放射治療中的應(yīng)用

2019-12-09 06:06
關(guān)鍵詞:核磁加速器靶區(qū)

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(jì)算機(jī)技術(shù),影像技術(shù),圖像技術(shù)的更新,圖像引導(dǎo)在放療中的地位越來(lái)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(cè)器官運(yùn)動(dòng)、特殊體位的變化,如胸部腫瘤的呼吸運(yùn)動(dòng)、腹部腫瘤腸蠕動(dòng)、放療期間腫瘤的退縮都會(huì)引起劑量分布的變化,這些不僅會(huì)降低治療效果,還會(huì)增加正常組織器官的毒副反應(yīng),從而降低患者的生存質(zhì)量。為了達(dá)到精準(zhǔn)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(shè)備對(duì)腫瘤及正常器官進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并能根據(jù)位置的變化,時(shí)時(shí)“追隨”靶區(qū),使之達(dá)到最佳治療效果。

1 圖像引導(dǎo)的定義及分類

圖像引導(dǎo)(IGRT)利用各種影像設(shè)備獲取患者相關(guān)影像資料,對(duì)腫瘤、正常組織器官或體表輪廓進(jìn)行定位,能根據(jù)其位置變化進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)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(dǎo)主要分為二維和三維技術(shù)。二維主要包括:驗(yàn)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(dǎo)放射治療系統(tǒng)、電磁感應(yīng)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(jí)螺旋CT、MV級(jí)螺旋CT、紅外線定位系統(tǒng)、核磁(MR)引導(dǎo)放射治療系統(tǒng),激光表面成像系統(tǒng)。

2 圖像引導(dǎo)的工作原理、優(yōu)勢(shì)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(jiàn)光,光電二極管把可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成電子,電子激發(fā)非晶硅平板探測(cè)器的相應(yīng)單元并發(fā)出信號(hào),收集信號(hào)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成影像資料。EPID測(cè)量具有重復(fù)性,穩(wěn)定性可以準(zhǔn)確的驗(yàn)證患者的位置,與驗(yàn)證膠片比具有方便、快捷、圖像可調(diào)節(jié)、存儲(chǔ)方便等優(yōu)勢(shì)。但對(duì)軟組織分辨力差、空間分辨率較差、運(yùn)動(dòng)偽影、運(yùn)用時(shí)間長(zhǎng),MV級(jí)能量穿透性強(qiáng),會(huì)給患者帶來(lái)額外的射線損害。

2.2 錐形束CT

CBCT是將KV級(jí)CBCT安裝在加速器機(jī)架上,與治療射線束垂直并共等中心,由X線球管和對(duì)側(cè)的非晶硅探測(cè)板組成。通過(guò)加速器機(jī)架旋轉(zhuǎn),并獲取一定的2D投影圖像,然后進(jìn)行3D重建。CBCT體積小、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、直接安裝在加速器上、獲得三維圖像等待點(diǎn),它對(duì)軟組織分辨率高、獲取時(shí)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(xué)體表監(jiān)測(cè)(OSMS)

OSMS是基于視頻的三維表面圖像系統(tǒng),一般通過(guò)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(guò)測(cè)量電磁脈沖從物體反射回來(lái)的時(shí)間測(cè)量距離。OSMS是一種零劑量、非侵入性技術(shù)、成像速度快、無(wú)電離輻射,技師可直接在治療室進(jìn)行擺位調(diào)整。但它受限于體表結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與對(duì)深層解剖結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(guò)對(duì)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(hào)進(jìn)行跟蹤,精度達(dá)到亞毫米級(jí),除轉(zhuǎn)換器外,電磁陣列,光學(xué)定位系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)工作站組成。當(dāng)Calypso系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到運(yùn)動(dòng)靶區(qū)超出閾值,觸發(fā)脈沖開(kāi)關(guān),停止出束,保持靶區(qū)在高劑量區(qū)內(nèi),從而保護(hù)了正常器官。電磁定位可縮小臨床靶區(qū)(CTV)外擴(kuò)到計(jì)劃靶區(qū)(PTV)的區(qū)域,可精準(zhǔn)投照。它與CBCT相比可以提供腫瘤位置的實(shí)時(shí)而連續(xù)的視圖,而CBCT提供某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的腫瘤位置靜態(tài)圖。但植入式的Beacon傳感器可能會(huì)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(fēng)險(xiǎn),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(shù)是利用磁場(chǎng)與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動(dòng)的氫核發(fā)生弛豫,產(chǎn)生射頻信號(hào),經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理成像。它可以準(zhǔn)確的分辨軟組織病灶、正常器官輪廓。核磁加速器實(shí)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(zhǔn),臨床應(yīng)用前景廣泛。沒(méi)有附加的輻射、不受身體部位的限制、無(wú)創(chuàng)。但掃描層數(shù)多、速度慢、成像時(shí)間長(zhǎng)、容易幾何失真、幾何精度沒(méi)有CT好,缺少電子密度信息,無(wú)法直接進(jìn)行劑量計(jì)算。

3 圖像引導(dǎo)技術(shù)的適用范圍

圖像引導(dǎo)技術(shù)確保了患者放射治療全過(guò)程的精確性,大大提高了治療效果,降低了放射毒副反應(yīng),提高了生活質(zhì)量。圖像引導(dǎo)不僅適用于常規(guī)放療,還適用于立體定向(SBRT)技術(shù),由于SBRT是最常見(jiàn)的大劑量低分割,這種實(shí)施對(duì)精度要求很高,須有嚴(yán)密的圖像引導(dǎo),否則細(xì)微的變化都會(huì)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(shù),從三維圖像誤差來(lái)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(fèi)用較貴,如果以骨性標(biāo)志配準(zhǔn),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(yīng)用相對(duì)較少,適用于前列腺癌和肝癌等技術(shù)。核磁引導(dǎo)適合頭頸部腫瘤,它的發(fā)展將圖像引導(dǎo)和加速器一體化,推進(jìn)放射治療的發(fā)展。

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