放疗图像引导(一)：各种成像技术介绍.doc

放疗图像引导（一）：各种成像技术介绍 图像引导放射治疗（IGRT），是在患者进行治疗前、治疗中利用各种影像设备，对肿瘤及正常器官进行监控，并根据器官位置的变化调整治疗位置、治疗条件，使照射野紧紧“追随”靶区。所以图像引导对于放射治疗的重要性，好比瞄准镜对于狙击步枪，卫星导航定位系统对于远程导弹。 接下来我们扒一扒那些不同厂家不同设备的图像引导成像技术。1、电子射野影像系统（Electronic Portal Imaging Device,EPID） 这种成像技术出现比较早，在2006年前是应用最广的成像技术，一般以6MV兆伏级X线进行拍片验证，可用较少的剂量获得较好成像质量。具有体积小、分辨率高、灵敏度高、能响范围宽等优点，临床上摄片操作简单，成本低、容易实现。既可以离线校正验证射野的大小、形状、位置和患者摆位，也可以直接测量射野内剂量，是一种简单实用的二维影像验证设备。 缺点是摄野片骨和空气对比度都较低,软组织显像不清晰，太依赖操作人员主观判断。 随着技术的发展，基于非晶硅平板探测器的EPID，可以直接测量射野内剂量，是一种快速的二维剂量测量系统，用EPID系统进行剂量学验证的研究开始不断增多，逐渐兴起并推向临床。笔者相信EPID会迎来第二春。2、KV级锥形束CT（Cone Beam CT,CBCT） 这种成像技术是目前应用最广的图像引导技术，它使用大面积非晶硅数字化X射线探测板，机架旋转一周就能获取和重建一定体积范围内的CT图像。这个体积内的CT影像重建后的三维影像模型，可以与治疗计划的患者模型匹配比较,并自动计算出治疗床需要调节的参数。 从机器图可以看到CBCT具有体积小、重量轻、开放式架构的特点，可以直接整合到直线加速器上。CBCT的图像质量空间分辨率高，操作简单快捷。放疗中最常使用的容积成像功能，可以快速完成在线校正治疗位置，深得技师喜爱。同时它也具有在治疗位置进行X线透视、摄片等功能，不过这些临床功能使用不多（后续文章会完整介绍CBCT的功能）。 它的缺点是密度分辨率较低，尤其是低对比度密度分辨率与先进的临床诊断CT相比，还有一定差距。与MV CBCT相比，它的KV级图像与MV级治疗不是同源。3、直加+CT组合系统 这种成像技术是西门子ONCOR机器的图像引导解决方案，在一台ONCOR直线加速器配备一台多排Somatom CT机，CT机与加速器共用治疗床。 该解决方案的优势在于大幅提高了影像的空间分辨率和成像质量，不过该系统相对KV级CBCT复杂很多，国内装机不多。4、kV级X线摄片和透视 这种成像技术把kV级X线摄片和透视设备与治疗设备结合在一起，在病人体内植入金球或者以病人骨性标记为配准标记。与EPID MV级射线摄野片相比，骨和空气对比度都高,软组织显像也非常清晰。 国内主要是赛博刀(Cyber knife)系统使用这种方式，使用治疗室内两个交角安装kV级X线成像系统，等中心投照到患者治疗部位，追踪金属标志的位置变化，或者根据拍摄的低剂量骨骼图像，与先前储存在计算机内的图像进行比对，以便决定肿瘤的正确位置, 并将数据输送至控制加速器的计算机。该系统具有6个自由度运动功能的机械臂，可随时调整6MV X射线照射束的方向，从非共面的不同角度照射肿瘤，机械臂非常灵活,这是该系统的优点。5、MV级锥形束CT Tomo采用这种成像技术，通俗的讲就是一台使用6MV球管的螺旋CT机，治疗和图像引导均采用6MV球管。 这种图像引导的最大优势就是图像引导与治疗是同源，影像探测器在治疗时候也可以同时测量出射剂量，还可以进一步实现剂量引导放射治疗。 不过MV CT的图像质量空间分辨率低，在低对比度时候分辨率更低。6、三维超声图像引导 这种成像技术是将无创三维超声成像技术与直线加速器相结合，通过采集靶区三维超声图像，辅助靶区的定位并减小分次治疗的摆位误差、分次治疗间的靶区移位和变形的技术。 见上图，超声引导在如乳腺癌、前列腺癌、妇科肿瘤和膀胱癌中具有非常大的优势。7、核磁图像引导 这种成像技术有高于CT数倍的软组织分辨能力，图像中对于软组织的对比度可以提高13个等级度；成像不会产生CT检测中的骨性伪影；不用造影剂就可得到很好的软组织对比度，而且还避免了造影剂可能引起的过敏反应；不会像CT那样产生对人体有损伤的电离辐射。磁共振不仅有形态学，还具备功能学，可以形成分子影像，影像诊断中很