功能、解剖影像在胸部肿瘤放射治疗中的应用

功能、解剖影像在胸部肿瘤放射治疗中的应用

雷涛张峰亮米乐

雷涛张峰亮米乐

河北省新乐市医院放射科050700

河北省新乐市医院胸外科050700

河北省新乐市医院药剂科050700

【摘要】以食管癌、肺癌为代表的胸部肿瘤是严重影响人民生命健康的重大疾病，放射治疗是其主要的局部治疗手段之一。本文对影像技术在放射肿瘤学中的应用以及图像引导放射治疗进行了研究。

【关键词】影像技术、图像引导、胸部肿瘤放射治疗

以食管癌、肺癌为代表的胸部肿瘤是严重影响人民生命健康的重大疾病，放射治疗是其主要的局部治疗手段之一。医学图像是为肿瘤患者正确制定放射治疗策略、勾画靶区、制定放疗计划和实施照射的前提和保障。为此，我们对影像技术在放射肿瘤学中的应用以及图像引导放射治疗进行了研究。

1影像技术在放射肿瘤学中的应用

功能影像己经应用于放射肿瘤学的很多方面，包括治疗前肿瘤诊断和特征分析、放疗计划、评价疗效、检测复发等;它和解剖影像相比，在多方面具有优势。

1.1肿瘤诊断和特征分析

传统解剖影像大多通过病变大小、形状来判断良恶性.但是同样大小的肿瘤可有不同的生物学行为。例如，一些增大的淋巴结可能只是反应性的，同时一些小淋巴结也可能有转移性病变。因此，淋巴结的大小不是一个可信赖的鉴别标准。功能影像可以剔除这部分不确定性，无创性的完整显示肿瘤的生物学行为特征，提高诊断、分期、分型的正确性。

研究最多的功能影像技术是FDG-PET，已经用于头颈部肿瘤、食管癌、肺癌、结直肠癌、淋巴瘤和黑色素瘤、乳腺癌、甲状腺癌等的诊断和分期。

除了肿瘤的位置、大小、肿瘤含量，己知的肿瘤特异性生物学特征也可以通过科学的分子标记和调控显像出来，即肿瘤的分子和生物学特征显像，如肿瘤分级、细胞增殖、凋亡、血管生成、乏氧和受体状态。无创性的分子影像，可以作为预后因子预测临床结果或用于筛选特定肿瘤靶向治疗的合适人群。

1.2放疗计划

在三维适形和调强放疗技术中，精确勾画肿瘤区是优化治疗增益比的关键，要求既不漏掉肿瘤组织，又要最大限度保护正常组织。传统上以CT和MRI为代表的解剖影像是引导放疗的基础。CT和MRI都有非常好的轴向和径向分辨率，可以用来勾画靶区和危及器官;同时CT能提供物理密度信息，用于计划时剂量计算。因此，CT应用最为广泛，MRI在放疗计划中是对CT的补充，勾画软组织尤其是脑部病变和危及器官时较好。但是当组织或肿瘤的密度、形态变化不明显时，解剖影像的作用受限。事实上，如果仅用解剖影像，可能会有部分肿瘤组织漏照而部分正常组织接受了不必要的照射。

功能影像可以为放疗计划添加更多重要信息，更好的显示肿瘤微环境及区域淋巴结和远处转移的可能性。这些信息可以使我们更加精确的勾画放疗靶区和危及器官，从而减少边界肿瘤漏照或正常组织多照。另外，对肿瘤内的特定亚靶区可以给与更高剂量照射或者肿瘤特异性治疗。

1.3疗效评价

(1)早期疗效评价

在治疗的早期就预测疗效对患者有很大的意义，早期就鉴别出治疗无效的患者，可以提前终止无效治疗，更换治疗方案，从而可以避免过度治疗和治疗不足。放疗疗效评价的传统办法是通过体检和解剖影像观察肿瘤的大小变化。但是，病变大小变化要治疗后较长时间才能表现出来。而且，当存在组织纤维化、水肿或坏死时，应用解剖影像与肿瘤残留或复发鉴别比较困难。

(2)检测复发

由于治疗导致正常解剖结构和毗邻关系的改变及疤痕组织形成，除非有很明显的解剖体积变化，解剖影像常难以确定手术和放化疗后的肿瘤复发。部分病例直到肿瘤明显增大时才能诊断。用功能影像鉴别复发可以增加成功补救治疗的机会。

2图像引导放射治疗研究

IGRT是在国外刚刚开始的新技术，它的发展是以图像引导设备的发展为基础的，目前临床应用的图像引导设备状况代表了IGRT的现状.

(1)基于非晶硅平板探测器的EPID可用较少的剂量获得较好的成像，具有体积小、分辨率高，灵敏度高、能响范围宽等优点，并且是一种快速的二维剂量测量系统，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。

(2)kV级x线摄片和透视诊断x线的能量范围是30--150KV,1cm厚的骨和空气对比度都很高，并且骨的对比度比空气的高。因此，有许多kV级x线摄片和透视设备与治疗设备结合在一起的尝试。有的把kV级x线球管安装抬疗室壁上，有的安装在直线加速器的机架臂上。在治疗室内安装四套x线成像系统，无论直线加速器的机架臂如何旋转，都可以进行持续的立体监测。用金豆植入体内作为基准标志，应用治疗室内的x线透视系统实时跟踪标志，是监测治疗时肿瘤和正常组织运动的有效方式。安装在直线加速器机架臂上的单球管x线成像系统只有在机架臂旋转的过程中才能获得这些结构的三维信息。这些设计都是用于定位骨性结构或基准标志。kV级x线摄片较清晰，足以辨认这些结构，但是难以检测放疗过程中软组织的相对形态变化。

(3)kVCT诊断用kV级CT经过了多年的发展，扫描速度快，成像清晰，具有较高的空间分辨率和密度分辨率，软组织显像清晰。因此，在治疗室安装kV级CT引导放疗也是一种很好的选择。模拟机、kV级CT和直线加速器都安装在治疗室内，共用一张床，患者通过床沿轨道移动在这三者间转换，进行在线校正，几何精度可达1mm。但该系统不是在治疗位置成像，无法对治疗时的肿瘤运动进行实时监测管理。而传统KV级CT的环形探测器排列和相对小的孔径决定了其不可能直接安装在加速器上，系统占用空间很大。

(4)锥形束CT近年发展起来的基于大面积非晶硅数字化x射线探测板的锥形束CT(conebeamCT,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。机架旋转一周就能获取和重建一个体积范围内的CT图像。这个体积内的CT影像重建后的三维病人模型可以与治疗计划的病人模型匹配比较并得到治疗床需要调节的参数。根据采用的放射线能量的不同分为两种:采用KV级x射线的kV-CBCT和采用柳级x射线的MV--CBCT。

展望

功能影像的快速发展，不仅仅是对放射肿瘤学的推动，它己经对肿瘤学的各个方面都产生了重要的影响。通过功能影像的对患者肿瘤特征和全身情况的分析，可以为患者选择正确治疗策略，制定个体化的治疗方案，包括化疗方案的选择，手术方式和范围的确定以及分子特异性的靶向治疗等。以肿瘤外科为例，根据术前功能影像提示，可以设计、实施个体化的手术，既可避免不必要的组织切除和淋巴结清扫，又可避免切除过少致肿瘤残存和复发。

从图像引导设备的发展过程来看，IGRT在三个方面获得了发展:从离线校正向在线校正发展;从模糊显像向高清晰显像发展;从单一显像向集成显像发展。其目的是通过赋予放疗医师更精确的确定靶区和跟踪肿瘤的能力，以提高肿瘤治疗的精确性和有效性。

参考文献

[1]李万龙，于金明.关于非小细胞肺癌放射治疗靶区的研究.中华肿瘤杂志，2004926(9):513-516

[2]于金明.二十一世纪的放射肿瘤学.中华肿瘤杂志，2002,24:521-525