「放疗科普」 图像引导放疗

发布时间:2022-10-15 21:37:09

      可能许多患者都好奇,放疗时到底是怎么确定肿瘤位置的,又是怎么能做到精准的。很多时候也会发现,明明是同一种治疗手段,为什么有些人就固定的比其他人治疗时间更长一些。这些都指向了一个方向——图像引导放疗。

      什么是图像引导?

      在放疗进行前,很多医生都会问是否选择“精确放疗”,很多人就没有搞明白,难道我做的不是精确放疗吗?其实,现代放疗技术三维放疗,调强放疗都是精确放疗的范畴,在计算机上可以实现我们想要得到的一个照射剂量和范围。但是,这些都是在计算机上设计出来的效果,是假设在每次的照射过程中人体的位置与CT定位的位置完全一致的情况下的结果。而实际上治疗过程很难完全重复CT定位的位置,即使通过相应的模具进行了固定,也会存在一定的偏差;同时,人体内在的器官是运动的,每天的位置都有可能发生变化,这些变化会影响到我们需要照射的肿瘤和邻近的器官;再次,照射的肿瘤和邻近器官在治疗过程中会发生变化,使得我们最初的计划可能不适合变化后的情况。

       因此,我们需要一种技术来保证将这些设计好的剂量准确的照射到患者身上,这种技术我们就叫影像引导放射治疗IGRT。较为学术一点的解释就是:在患者进行治疗前、治疗中或治疗后利用各种影像设备获取患者相关影像资料,对肿瘤、正常组织器官或患者体表轮廓进行定位,能根据其位置变化进行调整,以达到靶区精确放疗和减少正常组织照射剂量的放射治疗技术总称。

       图像引导就像导弹的追踪系统,有了它我们就可以实现对目标的追踪,目标躲到哪里,就能引导导弹打哪里。同时,还可以及时发现放疗疗程中肿瘤或周围组织的变化,有利于及时调整治疗方案。例如下图可知,红色箭头所指蓝色区域与黄色实线包围的放疗区域有差别。提示患者身体有变化,需与主管医生联系确认原因,及时对症处理。

       由放疗前的图像扫描(此次所用方法为锥形束CT),A、B、C分别代表不同的方向来观察肿瘤位置。红色箭头所指的肿瘤已经位于白色线圈所表示勾画的照射范围边缘,部分已位于治疗区外。图D为经过调整以后的图像,由此图可见,肿瘤已完全与计划位置重叠,在照射范围内。

      图像引导的分类

      用于放射治疗系统的图像引导多种多样,有二维和三维之分,也有有辐射的和没有辐射之分。常见的有验证胶片、EPID、X线透视、平片、超声、电磁、视频、CBCT、红外线定位系统、MRI-linac、光学体表成像等等。每种引导方式都有其自身的优缺点,在临床实际治疗中,医生会根据患者的实际需要选择合适的引导方式。如果一个单位有多种影像引导方式,在实际治疗的时候可以将不同的图像引导措施进行配合使用,形成多模态的影像引导放疗。

    (一)电子射野验证(EPID)

        如果放疗单位有EPID,几乎每一位病人在首次治疗之前都要进行拍摄,以验证治疗中心点的位置是否准确。电子射野验证片是病人开始治疗前的最后一次验证。电子射野验证片通过加速器机头直接产生射线,由加速器机头的正下方的探测板接收射线,产生影像。其优点是完全在治疗条件下,具有很大的参考价值。缺点就是得到的图像为二维平面图像,而且由于治疗用射线能量为MV级,远高于KV级的诊断射线,拍摄的图像质量较差,在图像上无法清晰显示靶区及周围情况,只能通过配准骨性标志或者在体内植入金属标记点来确定中心点的位置是否准确。

    (二)锥形束CT(CBCT)

       相比EPID,CBCT在图像质量上有了很大提高。CBCT由安装在机架上的KV级射线球管和探测板组成,其产生KV级射线的方向垂直于加速器产生治疗射线的方向,其中心与加速器的几何中心(也就是治疗中心重合)。CBCT可以通过机架的旋转采集图像并进行三维重建,可以得到病人的三维立体图像,图像质量大大提高。

    (三)平片

       平片的射线源和探测板置于加速器机架正交位或是治疗机房的地板和天花板上。被摄影影像的大小与探测器尺寸、探测器与摄影目标的距离相关。KV级X线平面成像系统除获取单幅平面图像外,还可以连续获取平面图像,形成动态的透视影像,分析分次内误差。与射野验证相同,KV平片成像对骨性标记能清楚的定位,对软组织的分辨率仍然较低,验证时需要在靶区内植入标记物,如前列腺、肝脏等部位。

    (四)光学体表成像

       光学体表引导放疗是一种无创无辐射的图像引导放疗技术,它利用三维体表成像原理获取患者体表影像,并与参考图像进行对比分析,以提高放疗的精度。主要用途降低摆位误差,纠正姿势错误,监测患者治疗中的分次内运动,监测呼吸运动实现门控治疗或屏气治疗。该技术由于是获取体表轮廓的信息,并不一定完全代表内在肿瘤的实际位置,目前在乳腺癌放疗中运用较多。

      价格昂贵,应不应该使用图像引导?

      到目前为止,在许多地方采用图像引导技术仍然为患者的自费项目。这意味着患者要额外支出一大笔的钱。那这额外支出的钱到底该不该花呢?用了图像引导到底有多大的好处呢?理论上讲图像引导的确能够保证我们放疗的准确性,使用影像引导在保证精确性上肯定比不用要好。那么是不是每一个患者都应该选择呢?其实也不全是,因为有些肿瘤的放疗不需要影像引导放疗,或者说是不一定能从影像引导放疗中获益。比如说姑息放疗止痛,这个时候我们的目的是为了减轻患者痛苦,过于精确的放疗反而增加治疗的时间,同时也不会延长患者的生存周期。

       那么如果不用影像引导,是不是放疗的疗效就会变差呢?这个观点也是错误的,因为不用影像引导放疗,放疗医疗团队会采用其他方法来保证放疗的精确性。

       首先,患者的固定是保证精确放疗的第一步,通过良好的固定,可以保证患者在每次治疗中重复性。很多文献已经证实,在头颈部放疗当中,通过良好的固定方法可以将这种误差控制在1mm左右。如果是这样很小的误差,在放疗过程中不用图像引导,也能保证位置的精确性。

       其次,在放疗计划设计的时候,放疗团队会考虑由于位置误差,是否有可能有肉眼不可见的肿瘤,肿瘤运动带来的不确定性,通常会设计一个比实际肿瘤体积更大的一个照射范围。这个实际照射范围的设置至关重要,关系到肿瘤的控制和邻近正常器官的损伤,也体现着一个放疗单位的整体水平。有时候会因为采用影像引导技术将这个范围进行适当缩小,尽量减少对周围正常组织的损伤。有时候会考虑到各种误差因素,加上肿瘤周围有可能存在肉眼不可见的肿瘤,将这个范围进行适当扩大。

       所以,即使不采用影像引导放疗技术,放疗团队也会在计划设计的时候将这些误差因素进行考虑,设计一个适合患者的治疗方案。

     哪些肿瘤放疗建议使用图像引导?

     影像引导放疗的目的是增加患者每次治疗的重复性,减少由于器官运动位置变化带来的治疗误差,同时观察患者在放疗过程中的变化。因此,如果在放疗过程中容易发生以上问题,或者说计划设计时就要求避免以上问题,那么就建议使用影像引导放疗技术。常见情况有以下几种:

      1、需要照射的肿瘤距离重要危险器官很近的患者

       有些肿瘤长在重要的器官旁边如脊髓(脑和身体之间的信号传输纽带)、视神经(管视力)、晶体、脑干(管心跳、呼吸、消化等生理功能)、心脏旁边等,一旦这些器官照射量高出它的承受值了,容易出现严重副反应导致生活质量甚至生命受到威胁。常见的有眼眶肿瘤、鼻咽癌靠近脑干时、椎体肿瘤、心脏旁的肿瘤等。通常在计划设计的时候,将这些邻近肿瘤的正常器官的照射体积或者剂量控制在很小的范围。因此,需要采用影像引导治疗将每次治疗的位置误差控制在很小的范围。

      2、治疗过程中肿瘤位置容易随生理运动发生变化的患者

      人体的生理运动包括呼吸、心脏搏动、胃肠蠕动、膀胱、直肠的充盈等,一些患者的呼吸运动会达到5cm。对于这些器官肿瘤进行放疗时先要进行运动度的测量,通常大于5mm的就会采用一些措施进行运动管理。而在治疗过程中就必须采用影像引导技术进行验证监测。常见的位置包括肺中下叶肿瘤、肝脏肿瘤、肾脏肿瘤、胃部肿瘤、膀胱、前列腺、直肠、宫颈等腹部肿瘤。

     3、放疗过程中容易发生变化的患者

       例如CT定位时肿瘤体积大,照射过程中很容易出现体积变化。肺部肿瘤有肺不张、积液、炎症等情况,这些症状会随着治疗发生变化。定期进行CBCT扫描可以及时发现病人的变化,及时对计划进行调整。

      4、所有进行SBRT治疗的患者

       SBRT治疗患者单次治疗的剂量大,靶区周围剂量锐减,对精确性的要求更高。一点点小小的误差可以导致很大的剂量偏差,SBRT每次治疗时都应该采用影像引导放疗。如果可能,每次治疗时需要采用多次影像引导,有条件者甚至在治疗全过程中采用。

       如何选择影像引导?

       不同放疗单位拥有的放疗设备是不一样的,所配备的影像引导设施也不一样,甚至收费也不一样。那么我们该如何选择呢?

        首先,我们需要明确,不同的放疗部位、不同放疗技术、放疗过程中肿瘤位置变化、对额外辐射的考虑、是否治疗过程中进行追踪等因素决定了我们具体领导放疗的策略和技术选择。一般原则如下:

        不管放疗什么部位,所有采用SBRT放疗的患者均应该选择影像引导放疗。

        对于通过骨性标志能判断的肿瘤,如颅内肿瘤、头颈部肿瘤、骨肿瘤等,选择二维的X片、EPID就能满足临床摆位需求;如果需要观察治疗中的变化,那么就应该选择螺旋CT或者CBCT等三维影像引导。

        对于内脏器官肿瘤,通常X片、EPID不能显示肿瘤位置,但是可以减少摆位误差;选择螺旋CT或者CBCT等三维影像引导除了可以减少摆位误差之外,还可以观察肿瘤的位置以及治疗变化。

        儿童肿瘤放疗尽量采用额外的辐射剂量少的方式,如采用低辐射模式扫描,采用光学体表成像等。

        身体浅表部位的放疗可以采用光学体表成像进行引导。

        在使用影像引导的过程中,如果患者的位置误差及肿瘤变化小,可能会减少使用的频率;如果在治疗过程中发现位置误差大,肿瘤变化大,可能会在治疗当天多次使用影像引导措施,甚至在治疗全流程进行影像引导,包括使用多种影像引导的措施。因此,如何选择影像引导放疗是根据患者个体来制定的,而且是随着治疗过程中的变化进行适时调整的。放射治疗团队会根据每个不同的患者进行不同的质量保证,患者和家属没有没有必要对这些问题担忧,放心的交给放疗团队吧。