放療圖像引導（一）：各種成像技術介紹

本文首發於微信公眾號：癌瘤預防與治療科普，經原文作者同意發表於本欄。希望本文能對目前放療中非常熱門的圖像引導（IGRT）做一個科普介紹，讓公眾了解什麼是IGRT。（原文鏈接放療圖像引導（一）：各種成像技術介紹）

圖像引導放射治療（IGRT），是在患者進行治療前、治療中利用各種影像設備，對腫瘤及正常器官進行監控，並根據器官位置的變化調整治療位置、治療條件，使照射野緊緊「追隨」靶區。所以圖像引導對於放射治療的重要性，好比瞄準鏡對於狙擊步槍，衛星導航定位系統對於遠程導彈。

接下來我們扒一扒那些不同廠家不同設備的圖像引導成像技術。

1、電子射野影像系統（Electronic Portal Imaging Device,EPID）

這種成像技術出現比較早，在2006年前是應用最廣的成像技術，一般以6MV兆伏級X線進行拍片驗證，可用較少的劑量獲得較好成像質量。具有體積小、解析度高、靈敏度高、能響範圍寬等優點，臨床上攝片操作簡單，成本低、容易實現。既可以離線校正驗證射野的大小、形狀、位置和患者擺位，也可以直接測量射野內劑量，是一種簡單實用的二維影像驗證設備。

缺點是攝野片骨和空氣對比度都較低,軟組織顯像不清晰，太依賴操作人員主觀判斷。

隨著技術的發展，基於非晶硅平板探測器的EPID，可以直接測量射野內劑量，是一種快速的二維劑量測量系統，用EPID系統進行劑量學驗證的研究開始不斷增多，逐漸興起並推向臨床。筆者相信EPID會迎來第二春。

2、KV級錐形束CT（Cone Beam CT,CBCT）

這種成像技術是目前應用最廣的圖像引導技術，它使用大面積非晶硅數字化X射線探測板，機架旋轉一周就能獲取和重建一定體積範圍內的CT圖像。這個體積內的CT影像重建後的三維影像模型，可以與治療計劃的患者模型匹配比較,並自動計算出治療床需要調節的參數。

從上上圖可以看到CBCT具有體積小、重量輕、開放式架構的特點，可以直接整合到直線加速器上。CBCT的圖像質量空間解析度高，操作簡單快捷。放療中最常使用的容積成像功能，可以快速完成在線校正治療位置，深得技師喜愛。同時它也具有在治療位置進行X線透視、攝片等功能，不過這些臨床功能使用不多（後續文章會完整介紹CBCT的功能）。

它的缺點是密度解析度較低，尤其是低對比度密度解析度與先進的臨床診斷CT相比，還有一定差距。與MV CBCT相比，它的KV級圖像與MV級治療不是同源。

3、直加+CT組合系統

這種成像技術是西門子ONCOR機器的圖像引導解決方案，在一台ONCOR直線加速器配備一台多排Somatom CT機，CT機與加速器共用治療床。

該解決方案的優勢在於大幅提高了影像的空間解析度和成像質量，不過該系統相對KV級CBCT複雜很多，國內裝機不多。

4、kV級X線攝片和透視

這種成像技術把kV級X線攝片和透視設備與治療設備結合在一起，在病人體內植入金球或者以病人骨性標記為配准標記。與EPID MV級射線攝野片相比，骨和空氣對比度都高,軟組織顯像也非常清晰。

國內主要是賽博刀(Cyber knife)系統使用這種方式，使用治療室內兩個交角安裝kV級X線成像系統，等中心投照到患者治療部位，追蹤金屬標誌的位置變化，或者根據拍攝的低劑量骨骼圖像，與先前儲存在計算機內的圖像進行比對，以便決定腫瘤的正確位置, 並將數據輸送至控制加速器的計算機。該系統具有6個自由度運動功能的機械臂，可隨時調整6MV X射線照射束的方向，從非共面的不同角度照射腫瘤，機械臂非常靈活,這是該系統的優點。

5、MV級錐形束CT

Tomo採用這種成像技術，通俗的講就是一台使用6MV球管的螺旋CT機，治療和圖像引導均採用同一球管：治療用6MV能量，成像用3.5MV能量。不過MV CT的圖像質量空間解析度低，在低對比度時候解析度更低。

這種圖像引導的最大優勢就是圖像引導與治療是同源，影像探測器在治療時候也可以同時測量出射劑量，還可以進一步實現劑量引導放射治療。

6、三維超聲圖像引導

這種成像技術是將無創三維超聲成像技術與直線加速器相結合，通過採集靶區三維超聲圖像，輔助靶區的定位並減小分次治療的擺位誤差、分次治療間的靶區移位和變形的技術。

見上圖，超聲引導在如乳腺癌、前列腺癌、婦科腫瘤和膀胱癌中具有非常大的優勢。

7、核磁圖像引導

目前主要有瑞典公司Elekta研發的核磁加速器和美國公司ViewRay研發的核磁伽馬刀。

這種成像技術有高於CT數倍的軟組織分辨能力，圖像中對於軟組織的對比度可以提高1—3個等級度；成像不會產生CT檢測中的骨性偽影；不用造影劑就可得到很好的軟組織對比度，而且還避免了造影劑可能引起的過敏反應；不會像CT那樣產生對人體有損傷的電離輻射。磁共振不僅有形態學，還具備功能學，可以形成分子影像，影像診斷中很熱門的磁共振彌散加權成像（DWI）、磁共振彌散張量成像（DTI）等功能磁共振也可以與放射治療相結合。

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