圖像引導放射治療技術在宮頸癌放射治療中的應用

摘要：圖像引導放療( Image guided radiotherapy，IGRT) 是繼三維適形放療和調強放療之后，又一新的放療技術，分析宮頸癌放療中影響靶區精確性的主要因素、IGRT主要技術方式及其在宮頸癌放射治療中的應用。

關鍵詞：圖像引導；宮頸癌；擺位誤差

中圖分類號： R737.33文獻標識碼：A

Application of Image Guided Radiotherapy with Radiotherapy in the Treatment of Cervical Cancer

LIN Hao，WU Li-li，CHEN Hong

(Department of radiotherapy，Tumor Hospital of Shantou University Medical College，Shantou 515031，Guangdong，China)

Abstract：Image guided radiotherapy is a new radiotherapy technique to consider the extent and patterns of organ motion. In this study， we analyze the factors those influence the target treatment accuracy， the IGRT technique and its application on cervix radiotherapy.

Key words：Image guided radiotherapy;Cervical cancer;Setup error

圖像引導放療( Image guided radiotherapy， IGRT) 是繼三維適形放療和調強放療之后，又一新的放療技術。它在分次治療擺位時和治療中采集圖像或其他信號， 利用這些圖像和信號， 引導此次治療和后續分次治療。采集的圖像可以是二維X線透視圖像、三維重建圖像、有時間標記的四維圖像[1]。宮頸癌是婦科最常見的惡性腫瘤，放射治療為中晚期（ⅡB～Ⅳ期）宮頸癌的主要治療手段[2]。患者在進行分次放療的過程中，其放療的部位會發生形狀及位置上的改變，患者機體內部的靶區和危及的周圍器官也會出現相應的變化，或造成腫瘤靶區與射野的偏離，引發腫瘤部位劑量低而周圍危及器官劑量高，放療效果明顯下降。為保證腫瘤靶區不會偏離射野，同時降低周圍組織的損傷，通常在治療過程中常采用IRGT技術，在治療時將患者的有關圖像及信息進行采集，保證治療靶區與射野的重合，同時進行必要的位置調整與計量調校正。本研究對宮頸癌患者放療過程中靶區精確度的影響因素、TGRT技術在宮頸癌放療中的相關應用進行了綜述。

1宮頸癌放療中影響靶區精確性的主要因素

放療中治療靶區存在一定的不確定度，包括擺位以及靶區范圍的不確定度影響精確放療的效果。在宮頸癌的實際放療中， 導致不確定因素的原因有以下3種。

1.1分次治療出現的擺位誤差治療擺位是對固定體位的重復模擬測定，同時對體位進行固定，以此達到重復設計后的靶區、周圍危及器官與射野的位置關系，保證治療過程中放射線的區域能對腫瘤區域進行有效的照射。但在治療過程中發現，無論采用哪種輔助擺位裝置，都應該嚴格按照操作要求進行擺位，擺位時出現的誤差或為幾毫米，甚至更大。其誤差來源主要包括以下3方面：①擺位依據的光距尺本身與激光燈存在1~2mm的誤差；②人體的每個局部都具有一定的相對獨立運動的趨勢，所以在治療過程中即使激光燈對準了體表標記，而皮下的肌肉、脂肪甚至更深處的腫瘤細胞與并不一定完全對準；③模擬定位床與治療床存在一定的差異，而體表標記線的清晰度與快讀等因素均會對擺位的準確度造成一定的影響。除此之外，操作人員的不當操作也會造成一定的誤差。

1.2治療分次間的靶區移位和變形隨著治療過程的進行，患者會出現體重下降的現象，體表位置標記情況與靶區也會出現相應的改變；患者直腸及膀胱的充盈程度也會造成靶區位置的改變；伴隨著治療的不斷進行，腫瘤的體積會出現變形、縮小等變化，而靶區與周圍危及器官的相關位置也會出現相應的變化，在治療前期的計劃過程中，未被卷入的周圍危及器官也可能在后期被卷入其中。

1.3同一分次中的靶區運動患者呼吸時及腸蠕動時會造成盆腔腫瘤的移動。 根據以上器官運動時出現的擺位誤差，現階段臨床上最常用的方法為在照射靶區外設計一定間距的計劃靶區，間距的寬度能有效保障靶區的擺位誤差與運動在可控制范圍內，并且靶區不會出現遺漏。該方法相對簡單，但效果卻欠佳，由于擴大了腫瘤區域的照射范圍，所以對周圍正常組織，特別是周圍危及組織的損傷最大。若采用IMRT技術，還會引發一個新的問題，即靶區的運動與射線照射會出現相互影響的現象。采用某些技術手段對靶區誤差進行測定，同時采取相應的應對措施能避免上述不良影響。對于分次的靶區移位與擺位誤差，采用自適應放療技術或在線校正；對于同一分次中的靶區運動，則采用實時跟蹤技術。

2圖像引導放射治療技術主要實現方式

2.1二維IGRT電子射野影像系統( EPID) 是最常用的二維IGRT 設備，當射線束照射靶區時，采用電子技術在射線出射方向獲取圖像的工具。它可以在線和離線驗證射野的大小、形狀、位置和患者擺位。Haripotepornkul等[3]應用EPID 分析10 例宮頸癌患者（922套影像）的同一分次和分次間治療的擺位誤差。其在左右方向(X方向) ， 頭腳方向(Y方向) 和前后方向(Z方向)，同一分次擺位誤差分別為(1.9±1.9)mm，(2.6±2.4)mm 和(2.9±2.7)mm；分次間誤差分別為(1.6±2.0)mm，(4.1±3.2)mm和(4.2±3.5)mm。Kaatee等[4]應用EPID 分析宮頸癌擺位誤差的分布情況，認為CTV 到PTV 外擴11mm可以消除各種方式的誤差對治療帶來的不利影響。

由于二維IGRT技術采集的圖像為二維圖像，難以檢測放療過程中軟組織的相對形態變化，從而促進了三維IGRT 技術的形成及發展。但EPID 較為經濟，臨床上仍具有廣泛的應用價值。

2.2三維IGRT

2.2.1錐形束CT錐形束CT(CBCT) 圖像是一組通過患者周圍不同角度的照射而采集的開野投射圖像，相比二維圖像，其重建的三圍圖像能提供6個自由度的擺位誤差數據，采用變形匹配技術或剛性配準對患者的組織、器官的變化進行有效的觀察。CBCT不僅能有效的獲得患者治療部位的斷層掃描圖像，還能對治療過程進行監控，能對在線糾正的精準度進行判定。Collen等[5]對10例肺部腫瘤患者進行150次CBCT研究，結果顯示分次間放療中腫瘤前、后、左、右、頭、腳的位移分別為(0.4±10.1)mm、(-3.0±6.9)mm、(-3.5±4.9)mm、(0.2±4.5)mm 、(2.2±8.0)mm、(-3.0±6.9)mm、(0.5±5.0)mm。同一分次間腫瘤運動幅度明顯減少，前后方向，左右方向和頭腳方向的運動幅度分別為(1.1±1.3)mm、(-0.3±1.6)mm、(0.2±2.3)mm。該研究同時發現宮體的運動幅度明顯比宮頸大。

2.2.2共軌CT西門子公司的Primatom系統采用Primus加速器和Somatom CT機共用一張治療床， CT 機可沿導軌移動，稱為共軌[6]。患者擺位后，CT機做治療部位掃描，根據CT 斷層圖像和與計劃CT 圖像確定擺位誤差， 修正后進行治療。

2.2.3螺旋斷層治療螺旋斷層治療( Tomotherapy) 系統是一個將治療計劃、劑量計算、兆伏級CT掃描、定位和螺旋照射治療功能集為一體的調強放療系統。采用類似CT 的模式，分層從360°聚焦斷層照射腫瘤。由于CT 掃描定位與照射治療同時進行，每次放療前在治療機上進行CT 掃描，確認治療體位在三維空間上與治療計劃一致后再行放療，從而解決了分次治療間的重復定位精度問題。張慧娟等[7]研究顯示，宮頸癌靶區X、Y、Z軸移動均數分別為（1.9±1.61）mm、（5.73±1.31）mm、（0.61±1.06）mm。每次治療前通過MVCT獲得分次間擺位誤差并對其加以糾正，對提高宮頸癌放療精度有積極意義。

2.2.4核磁共振核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging， MRI）是隨著電腦技術、電子電路技術、超導體技術的發展而迅速發展起來的一種生物磁學核自旋成像技術，可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內的解剖組織及相鄰關系。Chan等[8]對20例宮頸癌患者進行MRI研究，結果顯示同一分次的子宮運動幅度小于分次間的運動幅度，兩者均顯示宮底活動度最大，宮腔次之，宮口最小。考慮運動幅度，分次間治療靶區處方劑量覆蓋率達到90%，宮底需外擴4cm，宮口外擴1.5cm。相反，同一分次治療，僅需分別外擴1cm和0.5cm。

3IGRT優勢

3.1劑量引導的放療現在應用MV-X 射線的EPID系統已經不是傳統意義上的成像設備， 其同時還具有劑量檢測設備的作用， 已顯示出劑量引導放療設備的雛形。KV-X射線提高軟組織顯像的清晰度和精準的實時劑量監測能力， 照射時進行照射野與計劃照射野的形狀、劑量的雙重比對校正。

3.2動態跟蹤治療系統通過射野及治療床的運動，同時在圖像設備的在線引導下，將運動的靶區與射野相吻合，以此達到最適宜的放射形態。該模式用于腸蠕動較大或是膀胱充盈度較高的宮頸癌患者具有良好的意義。外放的邊界出現縮小，使得放療區域更精準，效果更顯著。Shirato等[9]人研究發現，采用直線加速器能每0.03s對預先置于腫瘤中的2mm金屬標志三維坐標進行一次探測。并在患者每次呼吸時，采用CT 對金屬標志及腫瘤的三維關系進行評估，可選擇恰當的與加速器相吻合的時相。當標記物與某一位置或是時相出現吻合時，其運動信號就成為觸發加速器射束的\"開關\"，極短時間內反復在呼吸周期的固定時段給予放療。

4結論

上述研究表明，宮頸癌患者靶區宮底的運動幅度大于宮口運動幅度，分次間運動幅度大于同一分次運動幅度，子宮位移主要受由于膀胱和直腸的充盈程度影響，IGRT可以減少宮頸癌患者放療分次間靶區位移誤差和擺位誤差，監測和校正放療時腫瘤和正常組織運動引起的誤差，并實時監測腫瘤或其標志物，盡量減少CTV至PTV的外擴范圍，為宮頸癌患者胃腸道及骨髓抑制不良反應的減少和照射劑量的提升創造條件。以CBCT為代表的在線容積成像技術， 可以通過多個途徑確定和跟蹤靶區并引導放療， 大大提高IGRT的精度。隨著放射物理技術的進一步發展，IGRT將會得到更廣泛的應用，為宮頸癌患者放療療效的提高創造更好的基礎條件。

參考文獻：

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[9]Shirato H， Shimizu S， Kitamura K，et al. Four-dimensional treatment planning and fluoroscopic real-time tumor tracking radiotherapy for moving tumor[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2000;48:435-442.

編輯/哈濤