影像引导的放射治疗(IGRT)

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
肿瘤定位-治疗一体化 装置系统
（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CT，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
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变 化对加速器重新定位。
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
的工作。
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
不能纠正治疗过程中肿瘤 的瞬时移动。
应用情况
美国有几家医院已成功地 将肿瘤定位-治疗一Leabharlann Baidu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。
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
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
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
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2～6mm。治疗前 列腺癌靶区扩充由10mm 减至5mm。
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-治疗一体化 装置治了500多名癌症 患者。
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9.8m×8.5m。
肿瘤定位与治疗一体化系统
最新发展 传统上放射治疗的进行都要 依赖于治疗前所获得的图像， 有了这种肿瘤定位与治疗一 体化装置后，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、更加理想化的环
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（Cyberknife）
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
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
激光定位系统；
有独特的验证／登记计算机断 层（VRCT）。
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；
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.
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，
赛博刀治疗中
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。
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 （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
没有呼吸门控技术，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
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 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。
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。
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 1.价格比较昂贵，维护和维 修条件要求很高； 2.验证系统为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？
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 加速器能量仅6MV，临 床应用可能受限；
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 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。
器，将加速管的能量降低到 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 160cm×40cm。
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；
影像引导的放射治疗(IGRT)
管迅行
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，
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
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
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
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 疗将更加精确,更加安全. 从而提高治愈率,减少并 发症的发生.
谢谢