影像引导的放射治疗_(IGRT)

1、影像引导的放射治疗影像引导的放射治疗 (IGRT) 管迅行 影像引导的放射治疗影像引导的放射治疗( IGRT)是一 种四维的放射治疗技术，它在三维 放疗技术的基础上加入了时序的概 念， IGRT充分考虑了解剖组织在治疗过 程中的运动和分次治疗间的位移误差， 如呼吸运动、小肠蠕动、膀胱充 盈、胸腹水、日常摆位误差、肿 瘤增大/缩小等引起放疗剂量分布 的变化和对治疗计划的影响等， IGRT可从定位、计划到治疗实 施和验证等方面创造各种解决方 案。 患者进行治疗前、治疗中利用各种 先进的影像设备对肿瘤及正常器官 进行实时的监控，并能根据器官位 置的变化调整治疗条件使照射野紧 紧“追随”靶区，使之能做

2、到真正 意义上的精确治疗。 目前临床应用的主要几种IGRT技术， 包括使用B超采集与靶区定位系统、 治疗室CT、加速器CT、容积CT和CT 加速器（断层治疗）计划。 利用在每次治疗时的验证CT图像 对治疗计划的剂量分布进行重新 计算和评估，并实时修正治疗 还有利用在加速器上匹配的X线成像 系统、电子射野影像系统（EPID） 等设备在每次治疗时进行位置和剂 量强度验证等。 实时CT验证和计算实际剂量 是未来几年的发展方向。 下面介绍几种IGRT设备 赛博刀（赛博刀（Cyberknife） 赛博刀赛博刀是一种影像引导的立体定 向治疗机，将6MeV直线加速器置 于一6自由度的大型机器人手臂上， 以图

3、像导引系统取代刚性的立体定 向用的框架，加速器的等中心可以 随靶区的变化而同步变化，核心技 术是机器人和图像导引系统。 优点优点 目前唯一能够提供非等中心治疗计 划的立体定向外科系统； 1.具有逆向计划功能； 2.不用头盔和框架； 3.可单次（single fraction）、分次 （multi fractions）治疗； 4.图象实时验证和高精度跟随系统； 5.雕刻式精确靶区； 6.一次可同时治疗多个位置的肿瘤； 7.有治疗全身肿瘤的可能性； 8.是目前世界上唯一能在实际治疗时对 病人的移动作出精确调整的放射治疗 手术系统。 缺点缺点 1.价格比较昂贵，维护和维修条件要求 很高； 2.验证系

4、统为X线，属二维，精度？ 3.定位参照物为身体骨骼结构，躯干肿 瘤治疗受限？ 1.每次治疗时间长，机器利用率 低； 2.机器人承荷能力有限，只能提 供6MV光子； 3.系统多用于颅内，头颈部和脊 椎治疗（92%）； 4.多用于治疗小肿瘤，治疗大肿 瘤费时费力，可能力不从心， 易复发. 赛博刀治疗中赛博刀治疗中 最新发展最新发展 最新改型的Cyberknife立体定向放射治 疗（手术）系统带有一种特有的基准 追踪装置，该装置经皮埋在需治疗的 目标附近外围，通过六个数据追踪， 用作肿瘤定位的参考点。 放射治疗时，图像导引系统跟随该基准装置 的位置，肿瘤的位置就被传送到机器人臂， 由此配合患者位置的

5、变化对加速器重新定位。 应用情况应用情况 该产品在发达国家有较好的应用前景，美 国乔治敦大学医院（花费290万美元）和旧 金山医学中心已安装了这套新系统. 该产品在日本也比较受欢迎，已有四台 在使用，10个医院在安装设备，还陆续 有一些医院在订购新设备。日本的一家 医院已使用13个月，治疗患者270余人， 他们比较感兴趣的是无创伤治疗。 断层治疗机断层治疗机 （Tomotherapy HI-ART） Tomotherapy HI-ART由美国威斯康 星大学医学物理系的研究小组经 过十多年的研究完成，外表与CT 扫描机相似， 在其环形机架内原先装X线球管的地 方安装了6MV直线加速器，将加速 管

6、的能量降低到3MV进行断层扇形 束扫描成象，据此修正摆位及计划。 治疗时患者躺在治疗床上，治疗床连续移动的 同时环形机架旋转，直线加速器发射出扇形光 子束，射束成螺旋状围绕患者，可以治疗大体 积肿瘤以及同时治疗多个部位，其照射野最大 可达160cm40cm。 主要组成主要组成 环状机架上原先装X线球管的地方安装了6MV 直线加速器； MLC实现扇形束调强治疗； MV级电子射野影像设备（EPID）做剂量验证 和位置验证； 激光定位系统； 有独特的验证登记计算机断层（VRCT）。 优点优点 1.精确规划：配有治疗计划优化器，比传统 治疗计划系统更方便； 2.精确定位：在对患者的肿瘤实施每个断层 治

7、疗之前，使用特殊的兆伏级（3MV）CT精 确验证其位置，使得医生能够及时调整计划， 保证射线束流真正作用于病灶； 3. 适形与适形避免放疗：与传 统放疗比较，可采用束流的螺 旋传送实现复杂的调强放疗， 使放射剂量完全集中于肿瘤， 避免对周围健康组织的伤害； 4.精确验证：使医生在治疗过程中验证放射剂量， 根据需要调整剂量； 5.系统集成：将传统的加速器中的模拟机、治疗 计划系统用计算机、适形块和补偿器及部分图 像系统集成在一起，简化了流程，降低了成本， 提高了效率； 6. CT孔径大，加速器在机架中，减 少了病人的恐惧心理。 缺点缺点 加速器能量仅6MV，临床应用可 能受限； 没有呼吸门控技术

8、，还不能纠正 照射过程中的靶区移动；CT也未 达到时序CT的程度； 应用情况应用情况 典型的模拟治疗病例有：乳腺癌、前 列腺癌、鼻咽癌。 目前全美已有20多台开始治疗病人。 我国301医院,上海的中山医院,山东等 三家医院已使用. 最新发展最新发展 真三维空间锥形束CT消除了层的 概念，可实现真正意义上的三维 空间成像。这种CT与Tomo结合将 发展成三维立体治疗放疗机，实 现真正意义的三维适形调强放疗。 肿瘤定位肿瘤定位-治疗一体化装置系统治疗一体化装置系统 （一）概述（一）概述 该系统是一个结合了医用直线加速器和 CT的系统，体现了影像技术与放疗技术的 完美结合。在加速器治疗室内安装一台C

9、T， CT与加速器共用同一治疗床，使定位与治 疗一体化，大大提高了治疗的准确性。 采用这种CT影像引导的放射治疗技术有力 地保证了局部剂量增强治疗的实施。另外， 这一治疗系统集影像获取、计划设计、模 拟定位及治疗实施多环节为一体，极大地 提高了放疗过程的集成度，方便了放疗医 生、物理师和技术员的工作。 优点优点 1.每次治疗前都可以对靶区快速三维定位，使得 调强治疗、疗效评估成为可能； 2.能够纠正摆位误差和摆位时肿瘤位置的移动； 3.病人在CT上完成图像采集，建立座标系进行 TPS后，可立即转入加速器治疗； 缺点缺点 不能纠正治疗过程中肿瘤 的瞬时移动。 应用情况应用情况 美国有几家医院已成

10、功地将肿瘤定位肿瘤定位-治疗治疗 一体化装置一体化装置系统用于临床，我国也有多家 放疗中心开始考虑引进这一放射治疗系统。 德国癌症研究中心（DKFZ） 和海德堡大学医院利用系统 已经收肿瘤定位肿瘤定位-治疗一体化装置治疗一体化装置 治了500多名癌症患者。 发展发展 该系统配套灵活，可以根据医院的不 同需求采用不同的配套。新装系统对 治疗室的尺寸要求一般9.8m8.5m。 肿瘤定位与治疗一体化系统肿瘤定位与治疗一体化系统 最新发展最新发展 传统上放射治疗的进行都要依赖于治疗前传统上放射治疗的进行都要依赖于治疗前 所获得的图像，有了所获得的图像，有了这种肿瘤定位与治疗 一体化装置后，肿瘤的分期、

11、治疗计划的后，肿瘤的分期、治疗计划的 拟定、病人的定位、治疗情况的验证等一拟定、病人的定位、治疗情况的验证等一 系列的措施就能得到更好地协调。这些工系列的措施就能得到更好地协调。这些工 作流程会在一种更加连续、更加理想化的作流程会在一种更加连续、更加理想化的 环境中完成。环境中完成。 电子射野影像（EPID)系统 在放射治疗工作中,射野位置的准确性对于 提高肿瘤局部控制率有着极其重要的作用. 特别是随着适形放疗,调强放疗等复杂治疗 技术在临床上的推广应用,对射野位置精度 的要求越来越高. 为解决放疗过程中器官移动和摆位误差带 来秒的脱靶和正常组织过量照射，医科达 公司将影像与采集系统集成到传统

12、的直线 加速器上，在2003年10月美国放疗协会 （ASTRO）年会上，推出ESTM系统，提 供了IGRT平台。并于当月获得FDA的510k 认证。 主要组成主要组成 1.数字化直线加速器； 2.MV级锥形束CT，具有容积图像 （X-ray Volume Image，XVI）功能， 可以拍X片、连续图像和X线容积图 像； 3.kV级常规高性能X射线球管（安装 在伸缩臂上，可从滚筒上伸出）； 4.X射线球管对面的电动臂上安装了 平板X线探测器。 1.一次旋转即可采集到治疗位置的三维 容积数据；对比度和CT一样，能分辨 肿瘤和重要器官等软组织结构； 2. 0.2cGy生成正交放射片，较MV级图 像

13、剂量低； 3.透视图像功能，定位运动频率高的 靶区，在治疗位置评价病人运动的影 响； 4.可进行常规放疗； 缺点缺点 1.由于增加了伸缩臂，系统平衡与稳 定不容忽视； 2.KV级二维扫描图像三维立体重建， EPID属二维验证，无法反映摆位时的 三维误差。 应用情况应用情况 美国密歇根州、荷兰阿姆斯特丹、加拿大多伦 多、英国曼切斯特和美国费城等地的多家医院 成为首批研究小组。 研究表明，重复扫描肿瘤的位置 和运动，可以将系统误差从4 13mm减少到26mm。治疗前列 腺癌靶区扩充由10mm减至5mm。 电子射野影像（EPID系统治疗中 ) 目前使用最多的射野位置验证方法就 是拍摄射野胶片.要想有

14、效减少摆位误 差,就需要增加验证的频度.这样既费时 也费力,有时还因机器跳数不适合导致 爆光过量或欠量,同时胶片法是一种非 数字化的影象系统,很难进行射野几何 位置偏差的定量分析. 如今随着这种电子射野影象系统 (EPID)的问世,便可获取实时的,数字 化的射野影象,如此便可彻底克服胶 片法的不足,因此电子射野影象系统 将逐步成为当今放射治疗重要的质量 保证工具之一. 瓦里安的三合一的直线加速器瓦里安的三合一的直线加速器 概述概述 在同一平台上综合高分辨率kV级X射线 影像技术、包括治疗床在内的全部运动 的自动遥控及可实施所有放射治疗技术 （三维适形、调强、立体定向）的新一 代加速器。 主要组

15、成主要组成: 1.常规X射线； 2.电子线辐射头； 3.实时治疗影像系统； 4.遥控机械手（150kV X射线发生器 和对侧非晶硅影像平板探测器） MV兆伏级锥形束影像包 (预见未来的IGRT技术) IGRT实现方式实现方式 1.影像系统能够精确显示解剖标志，追踪其运动，使医 生精确了解靶区及周围器官在治疗过程中的生理移动 幅度。 2.机架旋转时150kV球管产生大范围、高质量CT影像。 通过控制软件对影像器和治疗床位置实时遥控，实施 IGRT。 目前,IGRT的主要挑战是如 何在治疗的同时从3D图象中 轻松获取软组织信息. 当我们 拥有兆伏级锥型束影象 包时,通过这种装置扫描盆腔, 我们可以清晰的看到前列腺,膀 胱等组织器官,此时我们意识到 -这是真正意义上的重大突破! 高质量的3D兆伏级图象将显示出 它在评估两次治疗间摆位误差方 面的临床价值. 通过这种装置使我们开始拥有真正 的实时治疗验证工具.在治疗中我们 可以对治疗方案进行确认而无需中 断治疗过程. 毫无疑问,对于患者的治