图像引导在放射治疗中的应用

陆 婷

（青海红十字医院肿瘤放射治疗科 青海 西宁 810000）

放射治疗已成为肿瘤治疗的三大手段之一，随着计算机技术，影像技术，图像技术的更新，图像引导在放疗中的地位越来越重，它使得靶区覆盖率增大，正常组织受照剂量降低，大大提高了放疗效果。IGRT不仅能修正摆位误差，还能监测器官运动、特殊体位的变化，如胸部肿瘤的呼吸运动、腹部肿瘤肠蠕动、放疗期间肿瘤的退缩都会引起剂量分布的变化，这些不仅会降低治疗效果，还会增加正常组织器官的毒副反应，从而降低患者的生存质量。为了达到精准放疗的目的，IGRT在临床合理的将患者治疗前、治疗中利用各种影像设备对肿瘤及正常器官进行实时监控，并能根据位置的变化，时时“追随”靶区，使之达到最佳治疗效果。

1 图像引导的定义及分类

图像引导（IGRT）利用各种影像设备获取患者相关影像资料，对肿瘤、正常组织器官或体表轮廓进行定位，能根据其位置变化进行调整，以达到靶区精确放疗和减少正常组织受照目的的放射治疗总称。

图像引导主要分为二维和三维技术。二维主要包括：验证胶片、电子射野影像（EPID）、数字化X线透射、平片系统、超声引导放射治疗系统、电磁感应追踪系统、视频定位系统。三维主要包括锥形束CT（CBCT）、KV级螺旋CT、MV级螺旋CT、红外线定位系统、核磁（MR）引导放射治疗系统，激光表面成像系统。

2 图像引导的工作原理、优势与不足。

2.1 电子射野影像系统EPID

EPID是将闪烁体把X线转换为可见光，光电二极管把可见光转换成电子，电子激发非晶硅平板探测器的相应单元并发出信号，收集信号经处理后转换成影像资料。EPID测量具有重复性，稳定性可以准确的验证患者的位置，与验证胶片比具有方便、快捷、图像可调节、存储方便等优势。但对软组织分辨力差、空间分辨率较差、运动伪影、运用时间长，MV级能量穿透性强，会给患者带来额外的射线损害。

2.2 锥形束CT

CBCT是将KV级CBCT安装在加速器机架上，与治疗射线束垂直并共等中心，由X线球管和对侧的非晶硅探测板组成。通过加速器机架旋转，并获取一定的2D投影图像，然后进行3D重建。CBCT体积小、开放式结构、直接安装在加速器上、获得三维图像等待点，它对软组织分辨率高、获取时间快速、额外辐射剂量低。根据射线能量不同分为kV-CBCT和MV-CBCT两种。kV-CBCT在空间分辨率上较好，但密度分辨率较低，具有摄片、容积成像等多重功能；而MV-CBCT的X线源与治疗束同源，但图像分辨率及信噪方面及成像质量较差。

2.3 光学体表监测（OSMS）

OSMS是基于视频的三维表面图像系统，一般通过3D成像传感器将电磁能投射到物体表面，并记录其反射能量，通过测量电磁脉冲从物体反射回来的时间测量距离。OSMS是一种零剂量、非侵入性技术、成像速度快、无电离辐射，技师可直接在治疗室进行摆位调整。但它受限于体表结构运动与对深层解剖结构运动之间的误差。

2.4 电磁定位（Calypso）

Varian Edge直线加速器配置的Calypso 4D电磁跟踪系统，可通过对植入病人体内或者放置在体表的Beacon转发器反馈的电磁信号进行跟踪，精度达到亚毫米级，除转换器外，电磁阵列，光学定位系统和监测工作站组成。当Calypso系统监测到运动靶区超出阈值，触发脉冲开关，停止出束，保持靶区在高剂量区内，从而保护了正常器官。电磁定位可缩小临床靶区（CTV）外扩到计划靶区（PTV）的区域，可精准投照。它与CBCT相比可以提供肿瘤位置的实时而连续的视图，而CBCT提供某个时间点的肿瘤位置静态图。但植入式的Beacon传感器可能会发生位移、滑出人体或者移到不同部位，患者可能出现疼痛、出血和感染的风险，这种传感器植入并非适用于所有患者，具有一定的局限性。

2.5 核磁（MR）

核磁共振成像技术是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核发生弛豫，产生射频信号，经过计算机处理成像。它可以准确的分辨软组织病灶、正常器官轮廓。核磁加速器实现了IGRT与加速器一体化，基于MRI的功能和加速器的放射治疗更加精准，临床应用前景广泛。没有附加的辐射、不受身体部位的限制、无创。但扫描层数多、速度慢、成像时间长、容易几何失真、几何精度没有CT好，缺少电子密度信息，无法直接进行剂量计算。

3 图像引导技术的适用范围

图像引导技术确保了患者放射治疗全过程的精确性，大大提高了治疗效果，降低了放射毒副反应，提高了生活质量。图像引导不仅适用于常规放疗，还适用于立体定向（SBRT）技术，由于SBRT是最常见的大剂量低分割，这种实施对精度要求很高，须有严密的图像引导，否则细微的变化都会有质的影响。目前使用的EPID、CBCT均满足临床要求，但在胸部肿瘤、腹部肿瘤及大分割技术，从三维图像误差来看，CBCT更加精确，增加了发现摆位误差的能力，更好的减小误差，但CBCT费用较贵，如果以骨性标志配准，如四肢，胸椎、腰椎等可使用EPID。而OSMS局限于体表跟踪，不适合深部肿瘤，常用于乳腺癌。Calypso应用相对较少，适用于前列腺癌和肝癌等技术。核磁引导适合头颈部肿瘤，它的发展将图像引导和加速器一体化，推进放射治疗的发展。