CT定位系統(tǒng)與常規(guī)模擬定位系統(tǒng)的比較

朱偉清 莫麗云

CT定位系統(tǒng)與常規(guī)模擬定位系統(tǒng)的比較

朱偉清①莫麗云①

本文主要介紹了CT模擬定位系統(tǒng)與常規(guī)模擬機系統(tǒng)比較的分析，介紹CT模擬定位和常規(guī)模擬定位的硬件和軟件，以及他們在臨床應用中的各項功能與優(yōu)勢。

CT定位系統(tǒng)； 模擬定位； 放射治療

隨著現(xiàn)在計算機技術跟醫(yī)學影像技術的發(fā)展，使得腫瘤治療中三大主要手段之一的放射治療也進入了更嶄新的時代，放射治療要求越來越精確，靶區(qū)定位很關鍵，模擬機是定位的重要設備。放射治療需要在精確的靶區(qū)和精確的劑量控制下實施，而治療前的靶區(qū)確定就需要通過影像手段來實現(xiàn)，確定準確的靶區(qū)，并以二維或者三維的方式體現(xiàn)出來，那就需要通過模擬定位機獲取，通常可用常規(guī)模擬機與CT模擬機，這兩種定位方式各有不同的特點。

1 CT模擬定位系統(tǒng)

放射治療用的CT與診斷CT不同，CT模擬定位系統(tǒng)成為立體定向放療、適形放療乃至調強放療必不可少的設備。CT模擬定位系統(tǒng)是將CT掃描機、計算機化的模擬定位系統(tǒng)和三維治療計劃系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)CT掃描、CT數(shù)據(jù)的獲取、進行三維重建、靶區(qū)定位、虛擬模擬、治療計劃等過程。隨著CT掃描機技術的進步，計算機三維圖像重建技術及虛擬技術的興起和廣泛應用，使CT模擬定位技術得到更大的發(fā)展。CT模擬定位系統(tǒng)使放射治療真正做到精確設計和準確定位，制定最佳的照射方案并加以實施，因而有可能使某些腫瘤的控制率得以提高。

CT模擬定位系統(tǒng)兼有常規(guī)X線模擬定位機和診斷CT雙重功能的定位系統(tǒng)。其通過CT掃描獲得患者的定位參數(shù)來模擬治療的機器。CT模擬定位系統(tǒng)由一臺CT掃描機、一套虛擬計劃及劑量計算系統(tǒng)和一套激光射野模擬系統(tǒng)三部分組成，三大部分通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在線連接。

CT模擬定位掃描機的基本硬件同于診斷用的CT，是采用X線球管和一個探測器一起旋轉成像，CT模擬定位系統(tǒng)比診斷CT的掃描層數(shù)多，為得到準確的數(shù)據(jù)，一般選擇層厚3 mm或5 mm，每個患者需要40~150層。CT快速掃描采集時間短，可以減少人為誤差，尤其在受吞咽運動、呼吸運動及胃腸蠕動等因素影響大的部位如咽喉部、下肺部、肝部，如果不能連續(xù)快速掃描，使重建圖像發(fā)生扭曲，會影響以后的計劃計算及治療[1]。

對于CT模擬定位系統(tǒng)，患者的特殊體位如乳腺癌患者同側手臂上舉90°彎曲，一般的CT孔徑就難以掃描或不得不犧牲體位準確性和患者的舒適性，這樣需要大孔徑CT，大孔徑CT使其掃描視野從40 cm達到60 cm，可以掃描患者全部輪廓以及體外固定設備上的特殊定位標記。另外，CT模擬定位系統(tǒng)的床要求是平板的，與加速器的床要求一致，床具有精確的二維方向移動及旋轉功能，CT模擬定位的圖像質量直接關系到靶區(qū)及重要器官勾繪的準確性[2]。

CT定位系統(tǒng)配置有激光系統(tǒng)，因為CT圖像只提供了空間結構關系，定位所需要的相對原點及坐標系則需要另外建立，臨床在CT模擬大多采用常規(guī)射野激光定位燈，用以模擬機械等中心指示，用來標記、確定和驗證射野等中心。激光系統(tǒng)有CT內置和外置兩部分。內置激光在機架內，用于掃描位置的定位。外置激光有更高精確度的要求，垂直和水平激光固定安裝在機架旁，冠狀激光安裝在天花板上，是可移動的。

CT模擬定位系統(tǒng)應具備的主要功能：(1)CT掃描擺位。根據(jù)患者的情況及部位，借助輔助設備進行擺位、固定，獲取患者的擺位標記。(2)設計照射野及劑量計算。醫(yī)生及物理師根據(jù)腫瘤與周圍重要器官的三維空間關系設計照射野。利用BEV顯示窗口調整照射野，要充分利用各種顯示虛擬模擬功能(DRR、DCR、APR)進行照射野調整，選擇治療參數(shù)，即機架、機頭、床角、擋塊及楔形板等。(3)融合功能：通過CT與MRI、PET、SPECT圖像的融合功能，使醫(yī)生掌握更多信息，在設計照射野時，有助于醫(yī)生更全面地包括腫瘤區(qū)，更有效地保護正常組織及器官。(4)劑量計算功能：醫(yī)生及物理師設計治療方案后，CT模擬定位系統(tǒng)應具備快速劑量計算功能，提供劑量體積直方圖以評價治療方案，并在二維、三維和照射野DRR、DCR、MPR上顯示劑量分布情況的顯示。(5)進行射野驗證：做CT模擬定位時洗出DRR、DCR片后，讓患者到常規(guī)X線模擬機上，在同樣的條件下照X線定位片，兩者進行比較，直至認可后方可執(zhí)行此方案。必要時，患者在加速器上照實際射野片與前兩者比較、確認[3]。

CT模擬定位系統(tǒng)的臨床應用廣泛，通過CT重建的三維圖像為基礎，同樣CT模擬定位系統(tǒng)也是三維適形放射治療的基礎。CT模擬定位系統(tǒng)特別適用于形狀復雜或與重要器官臨近的腫瘤，需要多野照射或旋轉照射劑量曲線復雜的腫瘤定位。如：腦膠質瘤、垂體瘤、腦干腫瘤、轉移瘤、上頜竇癌、鼻咽癌、肺癌，乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、直腸癌、骨和軟組織腫瘤等等。

模擬定位機是以X線機為基礎，采用單床單管X線機作為基本構件，配合機械旋轉來完成對治療部位的精確定位，是腫瘤患者在放射治療前檢查、制定、確認放射治療計劃的必需設備。

模擬定位機的組成：機架(包括固定機架、旋轉臂、X射線管移動臂、測距燈、影像增強移動臂)，界定器，治療床，X射線發(fā)生裝置和醫(yī)用X射線電視系統(tǒng)。模擬機的主體是由機架、界定器和治療床組成的機械結構，其各項運動是模擬機各種治療機在放射治療中的各種幾何條件。各結構的運動由操作中心進行操作和控制。X射線源科產(chǎn)生射野方向觀(BEV)X射線影像，該影像由醫(yī)用電視系統(tǒng)完成接收和顯示。模擬定位機在臨床上的主要功能有：靶區(qū)及重要器官的定位；確定靶區(qū)(或危及器官)的運動范圍；治療方案的確認(治療前模擬)；勾畫射野和定位、擺位參考標記；拍攝射野定位片或驗證片；檢查射野擋塊的形狀及位置等。這些功能的實現(xiàn)通過兩個步驟來完成：(1)為醫(yī)生和計劃設計者提供有關腫瘤和重要器官的影像信息，區(qū)別于來自診斷的X射線機的影像信息，能直接為治療計劃設計用，如治療距離處射野方向的BEV片，或正側位X射線片，可以設計出組織補償器等。這些X射線片還可以通過掃描或者網(wǎng)絡系統(tǒng)進入治療計劃系統(tǒng)，直接用于直觀比較。(2)用于治療方案的驗證與模擬。經(jīng)過計劃評估后的治療方案前必須經(jīng)過驗證與模擬，驗證和模擬是附加如射野擋塊等后按治療條件進行透視的模擬與驗證[4]。

模擬定位在腫瘤放射治療過程中，起著非常關鍵，根據(jù)其特點，在臨床上還有廣泛的用途。(1)可以幫助醫(yī)生修正腫瘤分期、判斷放射治療的適應證。腫瘤患者確診后，醫(yī)師明確治療方案，到腫瘤定位時，病變都有所發(fā)展，X線攝片的腫瘤病變主要由片上測量而得，而模擬機的優(yōu)點是能從多方位觀察，且顯示屏上有刻度直接顯示結果，醫(yī)生還可以設置具體的放大比例，通過照片得出病變的大小。因此模擬機所得腫瘤病變大小比X線診斷精確，臨床醫(yī)生能及時修正原來的臨床分期、調整治療方案。(2)模擬定位機可以準確的腫瘤定位、改野和縮野。在放射治療時，影響療效的因素頗多，照射位置的準確性是很重要的因素，故在放療過程中要定期在模擬機下透視核對野的準確性，根據(jù)病變的變化適當縮野行常規(guī)放療或大劑量分割放療，及時糾正移位引起的照射角度的改變，以確保療效。(3)介入治療，對需放射治療的患者進行同步精確定位，在介入治療結束后，暫不拔除導管，根據(jù)腫瘤血供網(wǎng)不同角度顯影形態(tài)，采用同中心放療定位所需體位，對其同步作出精確放療定位，設好放射野供其后行放療。(4)模擬定位機和數(shù)字減影工作站(DSA)行冠脈造影術，既克服了冠脈造影快速換片不能動態(tài)觀察的缺點，又基本達到大型C臂X線機的成像效果，成本費用低廉，患者及家屬容易接受，有利于推廣。(5)應用模擬定位機行經(jīng)皮穿刺術，穿刺時根據(jù)患者不同病變部位采取相應體位，在模擬定位機監(jiān)視下定出位置、深度后，常規(guī)消毒。

如果能夠合理應用模擬定位機的基本功能，能為臨床帶來更多的方便，也為醫(yī)院帶來更好的經(jīng)濟效率。

2 CT模擬定位系統(tǒng)與常規(guī)模擬機的比較

模擬定位機與常規(guī)X線模擬定位機比較， CT模擬位機比常規(guī)X線模擬定位機更適用三維調強適形放療強。常規(guī)模擬定位是利用專用模擬定位機來實現(xiàn)的，主要依據(jù)透視影像中的骨性標識，是一種二維平面定位技術。CT模擬定位是由一種高檔的大視野[5]，克服了模擬定位機拍攝平片的缺點，提供了更多的橫斷面內的解剖結構的細節(jié)，極大地改變了放射治療治療計劃設計的定位和治療模擬的模糊。CT模擬定位系統(tǒng)更適用于形狀復雜或與重要器官臨近的腫瘤，需要多野照射或旋轉照射劑量曲線復雜的腫瘤定位。CT定位還可以清楚看到腫瘤，以及腫瘤周邊的情況，其定位影像可以傳輸?shù)饺S治療計劃系統(tǒng)，進行治療計劃設計。精確計算靶區(qū)和正常器官的放射劑量，既有效地消滅了腫瘤，又妥善地保護了正常組織和器官，為提高腫瘤患者生存質量提供基礎保證[6]。

CT模擬定位系統(tǒng)兼有普通模擬機和診斷CT雙重功能的定位系統(tǒng)，是通過CT掃描獲得患者的定位參數(shù)來模擬治療的機器。CT模擬定位系統(tǒng)提供三維信息，可進行照射野設計、計算及評價[7]。CT模擬定位系統(tǒng)比常規(guī)X線模擬機更適合現(xiàn)代三維適形放射治療的需要[8]。CT定位機比常規(guī)X線模擬機有更強的功能。

[1] 涂彧.放射治療物理學[M].北京：原子能量出版社，2010：126.

[2] 姚家紅，李軍.淺淡模擬機的應用與保養(yǎng)[J].醫(yī)療設備信息，2006，7(12)：63.

[3] 劉原照.CT模擬定位系統(tǒng)[J].醫(yī)療裝備，2009，5(2)：23.

[4] 胡逸民，楊定宇.腫瘤放射治療技術[M]. 北京：北京醫(yī)科大學和中國協(xié)和醫(yī)科大學聯(lián)合出版社，1999：424.

[5] 蘇新建.CT模擬定位在臨床應用應注意的問題[J].現(xiàn)代醫(yī)學儀器與應用，2003，11(3)：25.

[6] 姜慶豐.CT模擬技術應用[J].華西醫(yī)學，2008，11(3)：192.

[7] 胡逸民.腫瘤放射物理學[M].北京：原子能量出版社，1999：250.

[8] 黃婕，邵勇剛.大孔徑CT模擬定位機在放療定位中的新應用[J].中國當代醫(yī)藥，2010，17(26)：82.

10.3969/j.issn.1674-4985.2012.20.058

①廣西北海市人民醫(yī)院 廣西 北海 536000

莫麗云

2012-03-21) (本文編輯：陳丹云)