肿瘤放射物理学-物理师资料-12.1 简介

影像引导放射治疗（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间因数的概念，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，如呼吸和 蠕动运动、日常摆位误差、靶区收缩等引起放疗剂量分布的变化 和对治疗计划的影响等方面的情况，在患者进行治疗前、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。
①消化系统和泌尿系统器官的充盈程度显著影响靶区位置，如 膀胧充盈程度会改变前列腺癌靶区的位置;
②随着疗程的持续进行，患者很可能消瘦、体重减轻，这会进 行性地改变靶区和体表标记的相对位置;
③随着疗程的持续进行，肿瘤可能逐渐缩小、变形，靶区和危 及器官的相对位置关系发生变化，计划设计时不是照射野范围内的 危及器官可能被卷入。
摆位所依据的光距尺和激光灯有1-2mm定位误差 治疗床和模拟定位机床的差别、体表标记线的宽度和清晰程度 等因素均会影响摆位的准确度。 另外，技术员操作不当还会引入误差
2)分次治疗间的形变误差
形变误差：就是在分次治疗过程中由于呼吸运动或是治疗部位 的体积变化而造成的误差。造成分次治疗间的形变误差原因很多， 主要表现为:
放射治疗中应用图像的历史几乎与放射治疗本身一样 长。在早期的放疗实践中,千伏X射线既用于治疗,也用于成 像。只是最近几年来的设备发展带来了治疗过程中成像升 温,这个老话题被赋予了新的名称,并且,大家各自表述的 IGRT内涵也不尽相同。
IMRT放疗方法使肿瘤周围组织遭到的剂量达到最小，所以它 比传统的放疗更安全、副作用更小。在放射剂量不增加的前提下 IMRT也有再减少治疗副作用的可能。IMRT与传统放疗相比，正常 组织遭受的辐射相对低。
图像引导放射治疗
进入21世纪后,随着实时射野影像系统的日益完善和机 载影像系统等治疗室内新的影像模式的商品化，图像引导 放疗( image guided radiation therapy,IGRT)甚至剂量 引导放疗( dose guided radiation therapy,DGRT)等新概 念不断地刷新着放射治疗的新标志。
然而IMRT也存在着一些需要解决的问题，那是因为以下几个 原因：
1)分次治疗病人时会出现摆位误差
治疗摆位的目的在于重建模拟定位时的体位，并加以固定，以 期达到重复计划时确定的靶区、危机器官和射野的空间位置关系， 保证射线束对准靶区照射。但实际情况是尽管采用各种辅助摆位装 置，并严格按照操作规程摆位，摆位误差仍可能有数毫米、甚至更 大。摆位误差主要来自3个方面： 人体非刚体，它的每个局部都有一定的相对独立运动的能力，因 此严格讲体表标记对准了，只说明标记所处的局部皮肤位置重复到 模拟定位时的位置，而皮下的脂肪、肌肉，更深处的靶区位置则可 能重复的不准；
这些原因造成分次放疗出现肿瘤以及周围器官组织在形状、大 小和位置的变化、对正常组织和危及器官的损伤、肿瘤所受剂量不 正确等问题。
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3)同一分次中(intrafraction)的靶区运动
呼吸会影响胸部器官(肺、乳腺等)和上腹部器官(肝、胃、胰 腺、肾等)的位置和形状，使它们随呼吸频率做周期性运动。心脏 跳动也有类似呼吸作用，只是影响范围更小、程度更轻。另外，胃 肠蠕动和血管跳动也会带动紧邻的靶区。针对上述的器官运动和摆 位误差，目前最常用的处理方法是在临床靶区外放一定的间距、形 成内靶区和计划靶区，间距的宽度足以保证在有靶区运动和摆位误 差情况下，靶区不会漏照。
有资料显示IGRT的应用明显减少了肺癌患者放疗的摆位误差， IGRT观察到25.9%GTV有移动，44.2%治疗中的GTV缩小。其特点有 （1）创新性地将拍片、透视和锥形束CT技术结合，高分辨率数字 即实时图像和3D的CT图像，可为医生提供准确的肿瘤位置及其活 动情况。 （2）在线进行计划与实时图像匹配对比，自动修正三维坐标，精 确引导摆位治疗，最大限度减少照射野的偏离。 （3）扫描速度快，图像分辨率高，图像重建速度快。
IGRT不应该仅仅被认为是在治疗室内用机载影像系统扫出 一组锥形束CT( cone beam CT,CBCT)图像,它也应该是一个流程 而不仅仅是一种照射技术。 IGRT 为近年开展起来的新技术，是 解决摆位误差、呼吸运动、组织结构形变、位移等多种因素引起 的照射误差最为有效的方法。它通过将高分辨率成像设备集成于 直线加速器上，在治疗前后即时采集图像，确定靶区和敏感组织 的位置、位移、形变等情况。精确引导摆位治疗，最大限度减少 照射野的偏离，尤其适合临近敏感器官如椎旁肿瘤、鼻咽癌等定 位精度要求高的肿瘤。对于受呼吸运动影响较大的胸腹部肿瘤， 结合呼吸门控系统将会得到更好的治疗效果。
（4）全自动运行，无须操作人员进出机房。治疗床、机械臂 均可在控制室进行遥控。
（5）所有IGRT图像不仅能在治疗室内在线使用，也可在网络 上的工作站查看分析。
IGRT放疗系统
这种处理方法简单易行，但却是非常消极的，因为它以更大范 围的周围正常组织、尤其是危及器官的受照为代价。如果采用IMRT 技术，这种处理方法还会引入一个新问题，就是射线照射和靶区运 动的相互影响(interplay) 。
治疗机图像技术的优势,推动IMRT技术发展为一新领域-图像引 导3DCRT技术(简称IGRT)