乐天堂fun88导航

精确放射治疗中的影像引导技术成像原理和应用

发布时间:2019-01-04 20:04

        

 

 

 

     

  光学影像指导的长处在于获取影像速率快,在医治历程中及时、连续监测患者面部位移等偏差;监测历程中没有辐射,有益于添加影像指导手艺的利用频次。目前利用的2个产物别离是:AlignRT体系(英国伦敦VisionRT公司)和C-Rad尖兵体系(瑞典乌普萨拉C-RADAB公司),二者在放疗历程中通过面部拍照和拍照丈量法发生患者面部三维模子,同时操纵参考点来确定患者与医治室等核心的位置关系。这些体系操纵严酷的身体转换来实施最小二次方拟合,从而把打算中的三维模子相对付等核心的空间差别最小化。比方AlignRT体系采用多个立体拍照机来获取三维影像,从而追踪皮肤概况,并与预设位置相比拟,到达亚毫米级的精确性;若是患者在医治历程中呈现挪动,凌驾了预约位置范畴,AlignRT体系能够给放疗体系主动发送信号暂停映照。而C-Rad尖兵体系通过一个拍照机和激光体系进行线性扫描来实现这个历程。

  电磁追踪体系在肿瘤内植入电磁发射器实现了及时追踪肿瘤的功效,比方瓦里安公司的Calypso体系,次要包罗装置在医治室内的1个挪动式电磁节制台、1个领受器、3个红外线个集散器;装置在节制室内的无线转发器和追踪事情站。Calypso体系能够检测渺小的肿瘤挪动,并微调批改摆位偏差,从而避开四周康健组织间接向肿瘤投照最大放射剂量。Franz等报道采用Calypso体系在前列腺癌定位时,有益于缩小外扩鸿沟,减轻一般组织毒性。

  医治室内的超声指导体系从20世纪90年代后期起头使用,最后仅用于前列腺癌,之后逐渐用于腹部肿瘤和乳腺癌。超声指导历程包罗在模仿定位时获取靶区的CT和超声图像,据此勾勒靶区并传输到医治室。放疗前,在医治体位获取靶区的及时超声图像,再操纵软件把及时超声数据模仿发生靶区轮廓,与之前勾勒的靶区轮廓堆叠比对从而调解和配准。超声指导有良多长处,比方无辐射、无创、时间短(3~5min)、破费少、软组织显像清楚等;但对操作者锻炼程度和经验依赖性强,因而,与基准点标识表记标帜和锥形束CT(ConeBeamComputerTomography,CBCT)比拟,超声指导体系的精确性有所降落;并且,收罗靶区数据时,超声探头需对腹部加压,可能惹起靶区挪动;别的勾勒靶区的模仿定位CT体系与超声体系彼此融合拥有必然的坚苦,位于骨骼后方的器官遭到骨骼遮挡,超声波无奈透过,其使用受限。

  EPIDs根基道理是基于直接检测有源矩阵平面平板成像体系(IndirectDetectionActiveMatrixFlatPanelImagers,AMFPIs)。AMFPI体系分为3层,最上层是金属板,两头层是磷光体,第三层是由成对的光电二极管和薄膜晶体管构成的矩阵探测器。入射光子颠末最上层金属板时被转换成电子,同时低能散射线被接收掉,电子颠末磷光体时被转换成可见的光子,最初可见的光子被探测器阵列领受,从而成像。因而,EPIDs探测的是兆伏级射线(MegavoltageRay,MVray)。兆伏级(Megavolt,MV)EPIDs长处包罗可间接参考胶片成像的临床使用经验,间接利用加快器射束成像,在放疗历程中及时成像等;但与千伏级(kilovoltage,KV)图像比拟,其图像比拟度差,获取MV图像所需映照剂量显著高于获取KV图像所需剂量(与KV-CBCT类似)。

  放射医治是主要的肿瘤医治手段,目前曾经进入切确放射医治时代。切确放疗的最大劣势体此刻切确冲击肿瘤,一般组织毁伤轻细,但实现这一方针需具备精确发觉肿瘤、精准定位肿瘤和精细节制肿瘤动度等前提,这些条件前提都必要通过影像指导手艺来实现。因而,影像指导手艺是切确放疗成长的需要前提和品质包管,它的成像品质、速率和模式很洪流平上影响了放疗的成果。目前临床上采用了良多分歧模式的影像指导手艺,品种繁杂,各有优错误真理,深切领会各类影像指导手艺的成像道理、手艺参数和使用情况,对临床大夫准确取舍得当的影像指导体例,最洪流平改善切确放疗结果有主要意思。本文将这些手艺分为两大类:单一成像体系和组合成像体系,并连系目前使用的产物来分解根基道理,归纳手艺特性,论述临床使用结果,摸索将来成长前景。

  核磁共振相对付CBCT而言,软组织成像比拟度高,对付中枢神经体系、头颈部、腹部和盆腔肿瘤以及主要的一般组织长短常无益的。将核磁共振与放疗体系无缝整合在统一个平台,能够同步实现核磁影像指导和放射医治,从而缩小PTV外扩鸿沟,如许能够进一步提拔靶区剂量和单次映照剂量。但将这两个独立的、彻底分歧的,并且必然水平上是互不相容的操作体系整合在一个狭小的物理空间内和谐运行,拥有很大手艺难度。第一台核磁指导体系是Viewray公司的MRIdian誖放射医治体系。

  MV-CBCT的长处在于不会发生条形伪影,其错误真理在于康普顿效应导致其图像比拟度低于KV-CBCT,而且对付前列腺、胰腺、肝脏等比拟度低的器官,需更高的成像剂量(约10cGy)。

  该体系将光学定位和KV级X射线成像相连系的方式定位患者,并在线矫正体位偏差。比方,德国BrainLABAG公司的ExacTracX射线六维立体定向指导体系(ExacTracX-ray),包罗2个子体系:①一套用于初始摆位的光学定位体系(ExacTrac),能够监测患者的呼吸,并为加快器的跟踪和门控医治体系供给信号,其精确性到达亚毫米级;②一套按照内部剖解布局或植入的基准点标识表记标帜来进行位置验证或调解的六维KV级X射线成像体系。ExacTracX-ray体系最后仅用于脑和脊髓病变的无框架立体定向医治,目前也用于肺、肝、头颈部以及妇产科范畴。Infusino等报道采用ExacTracX-ray体系在所无标的目的上的摆位偏差均小于2mm。

  该手艺包罗及时肿瘤跟踪体系、赛博刀和VERO等。及时肿瘤跟踪体系(Real-timeTumorTrackingRadiotherapySystem,RTRT,北海道大学医学院和三菱电子公司研制)包罗4个X射线拍照体系,每个别系都装备一个拥有固定准直器的X线球管、图像加强器和高压X线产生器,它通过在肿瘤内植入基准点标识表记标帜来及时跟踪肿瘤,并按照获取的消息来节制直线加快器,这个直线加快器遭到门控调理,只要当标识表记标帜点的现实位置相对付等核心处于一个可接管的范畴时,才能映照肿瘤。

  直到1990年,由加快器射束发生的射野验证片还次要通过胶片成像,大夫将射野验证片与模仿胶片在观片灯下互相比拟,用彩色铅笔来标示体位变迁。厥后,电子射野成像体系(ElectronPortalImagingDeviceSystem,EPIDs)替换了保守胶片成像,是目前支流影像指导手艺之一。EPIDs使大夫能通过数字化手段比拟所有图像,而且当患者躺在医治床上时,仍可以大概及时调解患者体位。Li等报道EPIDs在射野核心的几何精确性到达1~2mm。

  来历:李宏奇,王颖杰,刘承利,夏廷毅.切确放射医治中的影像指导手艺成像道理和使用[J].中国医药导报,2018(19):30-33.

  目前,放射医治已进入切确放疗时代,因为切确放疗单次剂量高、医治分次少,要求愈加精细地节制订位精度和靶区动度。在此鞭策下,影像指导手艺从光学成长为电子成像,从平面成长为立体成像,从静态成长为动态成像,从辐射成长为无辐射成像,从单一模式成长为复合模式成像;成像阶段从医治前成像成长为医治全程及时成像。将来,影像指导手艺一定向成像品质更高、速率更快、辐射更低、精确性更高的标的目的成长,为切确放疗精准导航,进一步改善放射医治结果,低落一般组织毁伤。

  Wiant等报道AlignRT体系在亚毫米程度能够包管精确性和反复性,出格是乳腺癌放疗患者配准方面,可以大概显著缩小打算靶体积(planningtargetvolume,PTV)外扩鸿沟。

  统CBCT指导体系把CBCT间接装置在加快器上,连系可伸缩的通例X射线管和非晶硅X射线探测器实现影像指导。获取图像后,按照骨性剖解布局或软组织密度差别配准图像,配准后通过遥控医治床矫正平移和扭转偏差。CBCT指导的长处包罗获取容积数据速率快,数据量丰硕,而且与良多剖解位置、体位、摆位设备都能互相兼容。别的,CBCT供给了三维体积和剖解数据,能够评估平移和扭转摆位偏差,对付确定靶区和多方位比拟是无益的。但CBCT的核心射束和边沿射束的检测值有差别,必要校正;并且,在扫描历程中必要通过医治床挪动患者,可能形成摆位偏差。按照CT品种分为KV-CBCT和MV-CBCT。KV-CBCT通过提高平板探测器的帧频、低落散射线滋扰,加强剖解布局清楚度,图像品质显著改善,低落了成像所需剂量。KV-CBCT的错误真理是,当体内具有骨骼固定钢板、人造关节假体等致密金属物体时,因为KV级X射线光子衰减,会发生条形伪影。

  扇形束CT指导体系长处是CT机架装置在一个轨道上,可挪动CT去笼盖患者,而不是像保守CT那样把患者挪动到扫描体系中。通过把医治床扭转到分歧角度对着CT扫描体系,轨道上的CT扫描体系能够沿着床的标的目的直线挪动并获取患者三维CT图像,而患者一直连结着固定好的医治体位,有益于减小摆位偏差。并且,扇形束KVCT能够发生诊断级品质的CT图像,用来与原始医治打算中的CT图像配准比对,改善了软组织靶区定位精确性,低落了果断图像配准时操作职员之间的差别。但扇形束CT成像体系和放疗设施别离利用独立的机架,患者的挪动、医治床读数和节制的切确水平等城市形成摆位的不确定性。扇形束MVCT操作简洁,患者辐射剂量低,凡是每次1~3cGy,能够每天获取MVCT图像;MVCT还可用于监测放疗历程中患者剖解布局变迁,丈量靶区和一般组织剂量。

  RTRT最早被用于肺癌和肝癌,对付肺癌,及时跟踪能够把映照束开放时的肿瘤动度低落到5mm以下。赛博刀机械人放射外科体系,包罗1个装置在机械人机器手臂上的紧凑型X射线直线加快器。机器手臂指导射线个正交X射线成像体系射线个角度图像来为医治历程供给影像指导。VERO体系有2个X线球管战争板探测器,通过初始的医治床活动和一对侧位X线片来对齐患者。医治床的平移能够调解打算等核心和机械等核心的粗瞄准,并且,可以大概三维矫正摆位偏差。在初始摆位当前,机载成像子体系激活来对图像配准进行微调,操纵一对侧位X线片通过察看骨性标记评价平移、扭转、倾斜和偏移方面的摆位偏差,并弥补器官活动。

  另一种手艺是瓦里安公司的NovalisTx,它把ExacTrac的光学指导和X射线定位体系与在线影像指导体系连系,全数装置在统一台直线加快器上,从而改善医治前的软组织容积成像,推进固定方针和挪动靶区的定位。

              

/乐天堂fun88