圖像引導在放射治療中的應用

陸 婷

（青海紅十字醫院腫瘤放射治療科 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控，并能根據位置的變化，時時“追隨”靶區，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，能根據其位置變化進行調整，以達到靶區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）、數字化X線透射、平片系統、超聲引導放射治療系統、電磁感應追蹤系統、視頻定位系統。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、核磁（MR）引導放射治療系統，激光表面成像系統。

2 圖像引導的工作原理、優勢與不足。

2.1 電子射野影像系統EPID

EPID是將閃爍體把X線轉換為可見光，光電二極管把可見光轉換成電子，電子激發非晶硅平板探測器的相應單元并發出信號，收集信號經處理后轉換成影像資料。EPID測量具有重復性，穩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、圖像可調節、存儲方便等優勢。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線球管和對側的非晶硅探測板組成。通過加速器機架旋轉，并獲取一定的2D投影圖像，然后進行3D重建。CBCT體積小、開放式結構、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量較差。

2.3 光學體表監測（OSMS）

OSMS是基于視頻的三維表面圖像系統，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整。但它受限于體表結構運動與對深層解剖結構運動之間的誤差。

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，可通過對植入病人體內或者放置在體表的Beacon轉發器反饋的電磁信號進行跟蹤，精度達到亞毫米級，除轉換器外，電磁陣列，光學定位系統和監測工作站組成。當Calypso系統監測到運動靶區超出閾值，觸發脈沖開關，停止出束，保持靶區在高劑量區內，從而保護了正常器官。電磁定位可縮小臨床靶區（CTV）外擴到計劃靶區（PTV）的區域，可精準投照。它與CBCT相比可以提供腫瘤位置的實時而連續的視圖，而CBCT提供某個時間點的腫瘤位置靜態圖。但植入式的Beacon傳感器可能會發生位移、滑出人體或者移到不同部位，患者可能出現疼痛、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進動的氫核發生弛豫，產生射頻信號，經過計算機處理成像。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。但掃描層數多、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，提高了生活質量。圖像引導不僅適用于常規放療，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，增加了發現擺位誤差的能力，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，它的發展將圖像引導和加速器一體化，推進放射治療的發展。