磁共振图像引导放射治疗技术在胰腺癌治疗中的临床应用

胰腺癌是目前预后最差的实体肿瘤,相对于手术和化疗,放疗在胰腺癌治疗中的作用处于辅助地位。近年来,放疗技术出现了一些大的进展,这些进展逐步地在胰腺癌的诊疗过程中被应用。本文梳理了放疗技术在治疗胰腺癌方面的进展,重点介绍了磁共振图像引导放疗技术在胰腺癌治疗中的临床应用,旨在帮助读者了解胰腺癌放疗方面的进展,并展望未来的发展方向,为提高胰腺癌患者的生存率提供参考。

直线加速器机载千伏级扇形束CT和兆伏级锥形束CT系统在放疗摆位误差中的应用

目的应用直线加速器机载千伏级扇形束CT(kV-FBCT)及兆伏级锥形束CT(MV-CBCT)定量分析不同治疗部位的肿瘤患者调强放射治疗期间的摆位误差,为制定临床靶区外放边界提供参考。方法回顾性分析我科行放射治疗的患者,分别于每次常规摆位后,调强放射治疗前行kV-FBCT和(或)MV-CBCT扫描,与计划CT配准,纠正摆位,获取每次摆位误差,根据患者的位移计算不同治疗部位患者在左右、前后、头脚方向上的平均位移M、系统误差(Σ)和随机误差(б),通过PTV边界公式(2.5Σ+0.7б)估计在该方向所需要的外放边界。根据同一个患者的单次放疗获得三维位移。结果70例患者共记录到1130人次位移偏差,根据外扩边界公式得出三个方向上所需的PTV边界。头颈1.9~3.1 mm,胸部2.8~5.1 mm,乳腺4.6~5.1 mm,上腹部3.0~5.5 mm及盆腔3.5~6.8 mm。3D平均位移头颈、胸部、乳腺、上腹部和盆腔分别为2.4±1.0 mm、4.0±1.6 mm、4.1±2.0 mm、4.6±2.1 mm及4.6±2.1 mm。利用kV-FBCT和MV-CBCT校位所得3D位移中位值分别为:4.1 mm和3.4 mm,差异无统计学意义(P=0.212)。结论直线加速器机载FBCT均可获得相似的可定量的摆位误差数据,但非等中心的影像引导所致的潜在误差不能忽略。

图像引导放疗锥束CT与计划CT不同配准方法精度研究

目的 验证CBCT图像引导系统骨性和灰度配准算法的精度和适用范围,为临床提供参考依据.方法 使用仿真人头颈和胸腹体模,模拟三维方向摆位偏移并在完成每次摆位时获取CBCT图像.用IGRT系统的骨性和灰度配准方法分别配准计划CT图像与各次摆位CBCT图像,得到体模在x、y、z方向偏移量.分析两种配准方法的精度和重复性,并行配对t检验.结果 头颈体模骨性和灰度配准在x、y、z轴向的误差分别为（-0.65±0.22）mm和（-0.70 ±0.17）mm （P =0.00）、（1.02±0.27） mm和（0.90±0.20） mm （P=0.00）、（1.46±0.53） mm和（1.47±0.47） mm （P=0.54）;胸腹体模的分别为（0.82±0.33） mm和（0.79±0.18） mm （P=0.03）、（2.45±1.17） mm和（1.61±0.84） mm （P=0.00）、（1.44土3.25）mm和（0.19±1.11） mm （P=0.00）.结论 灰度配准精度和稳定性高于骨性配准,头颈部配准精度稍优于胸腹部,临床使用时应分别进行测试并根据治疗精度要求选择合适方法并修正误差.

头颈部肿瘤图像引导调强放疗中摆位误差对剂量学的影响研究

目的通过头颈部肿瘤测强放疗中的平移和旋转摆位误差，分析摆位误筹对肿瘤计划靶体积（trFV）及脑干受照剂量的影响，探讨头颈部肿瘤调强放疗中摆位误差秤线校正的必要性。方法30例头颈部肿瘤患者调强放疗中每周1次行治疗机下的锥形束CT扫描（共6次），其图像与汁划cT图像融合配准获得x、y、z轴方向平移摆位误差和相应的旋转误差。将上述误差引入治疗计划系统中再新计算得到PTV、脑干等的剂量或体积参数并与原计划的行配对t检验。结果x、y、z轴方向平移摆位误差分别为1．06、0．95、1．31mm，旋转误差分别为1．04°、1．06°、0．81°。6次摆位误筹冉计划的PTV95％体积剂量（D95）和最小剂量明显小于原计划的（6526．6cGy：6630．3cGy，t=3．98，P=0．000和5632．6cGy：5792．5cGy，t=-2．89，P=0．007）。6次摆位误芹冉汁划的脑干接受45Gy剂量体积（V45）和1％脑干体积剂量（D01）明显大于原计划的（3．54％：2．75％，t=3．84，P＝0．001和5129．7cGy：4919．3cGy，t=4．36，P=0．000）。结论平移和旋转摆化误差导致PTV D95明显小足，脑干V45、、脑干D01均明显增加，因此头颈部肿瘤放疗过程中在线误差纠正是必要的。

三维超声图像引导系统质控评价体系建立

目的分析三维超声IGRT系统（3DUS-IGRT）日常工作的稳定性和精确度，为软组织肿瘤放疗的临床运用提供依据。方法用专用校准模体对3DUS—IGRT系统进行连续1年的校准与质控，探索超声引导设备日常质控的方法并监测其稳定性和精度。结果模体位置误差在3DUS-IGRT系统的模拟定位工作站（Sim工作站）与图像引导工作站（Guide工作站）均≤1mm。结论三维超声IGRT系统在整套严格且正确的校准与质控支持下性能稳定，能为软组织肿瘤精确放疗提供新的影像引导方法。

深度学习在近距离放射治疗中的应用

近距离放射治疗是与外部放射治疗相对应的一种放疗方式,因其可以对病灶区域实现更高的放射剂量并更好地保护危及器官而得到广泛应用。但近距离放射治疗工作流程耗时较长,可能会造成患者的不适、施源器或插值针的位移、器官的变化。近年来,深度学习技术在医学领域取得了巨大的成功,为实现近距离放射治疗自动化、提高放疗精度、确保放疗计划安全有效提供了新的思路。本文综述了深度学习在近距离放射治疗中的分割、图像配准、施源器重建、剂量预测和计划优化以及质量保证方面的研究进展,以供临床工作参考。

不同锥形束CT图像引导策略对椎体放疗累积剂量的影响

目的分析不同图像引导放疗(IGRT)策略对椎体放疗累积剂量的影响,探索符合临床要求的图像引导策略。方法收集椎体转移瘤放疗病例36例,其中常规剂量(PTV 40 Gy分20次)16例,同步推量(PTV 40 Gy分20次,GTV 60 Gy分20次)20例,采用锥形束CT行每日图像引导(DIG),获取720组分次间摆位误差。依据摆位误差在原始计划上平移等中心点,计算考虑误差的分次剂量,进而模拟5种IGRT策略下的累积剂量。统计分析所有病例在非DIG[2次/周图像引导(TIG)、治疗前5次+之后1次/周图像引导(5D+WIG)、1次/周图像引导(WIG)、无图像引导(NIG)]与DIG下靶区和脊髓的剂量偏差。采用靶区剂量的允许误差为±5%以内,脊髓剂量限值为45 Gy。结果常规剂量病例中TIG、5D+WIG、WIG、NIG下脊髓Dmax和CTV D95%的剂量偏差中位数均在±1%左右,而PTV D95%的剂量偏差中位数超过-5%。同步推量病例中脊髓Dmax的剂量偏差中位数在10%左右,且>45 Gy的病例占比均≥70%;GTV D95%和PTV D95%的剂量偏差中位数普遍超过-5%。结论常规剂量时各引导策略下椎体CTV和脊髓的剂量偏差均在允许误差内,可以根据临床工作情况选取策略;而GTV同步推量时非每日图像引导策略下脊髓和GTV、PTV的剂量偏差普遍超过允许误差,建议行每日图像引导。

图像引导对宫颈癌放疗中直肠、膀胱照射剂量的影响

目的分析宫颈癌根治性外照射图像引导与否对直肠和膀胱受照剂量的影响，探讨IGRT技术合理应用的模式。方法选取2012—2016年于陆军总院行HT的宫颈癌患者20例。每次治疗前均进行MVCT扫描，应用MVCT图像在HT的自适应模块上进行剂量重建，得到当次的受量，并模拟出该次无图像引导下的受量；将各单次剂量分布和对应的融合CT图像传输至形变软件MIM6.0中进行剂量叠加，得到总照射剂量。对比图像引导与否对直肠及膀胱受量和体积的影响。结果无图像引导的Plan-2的直肠和膀胱受量均高于图像引导下的Plan-1，其中直肠Dmax、V50及膀胱V50均不同（P＝0.040、0.000、0.047）；分次间初次治疗的Dmax和V50及治疗第13～21次的直肠V50与Plan-1比差异有统计学意义（P＝0.047、0.037，P＝0.009、0.017、0.028），首次及21～23次放疗的膀胱Vmax、V50与Plan-1比接近有统计学意义（P＝0.061、0.053，P＝0.072、0.058）。结论 图像引导可以降低直肠和膀胱的受照剂量及体积，尤其是直肠从图像引导获益更大；建议外照射半量左右（13次左右），肿瘤退缩明显时段，重新定位修改治疗计划；对于难以实现全程图像引导的情况下，进行选择性的图像引导，也可以达到有效地降低直肠和膀胱损伤发生的效果。

瓦里安机载图像引导系统在鼻咽癌图像引导放疗中联合应用的探索

目的比较瓦里安OBI引导系统的千伏级锥形束CT(KV-CBCT)、千伏级平面成像(KV-planar)、兆伏级电子射野影像装置(MV-EPID)3种图像系统的综合性能,探索3种系统在鼻咽癌每日图像引导放疗中联合应用的价值。方法利用人体仿真头颈模体在左右/前后/头脚方向分别进行KV-CBCT、KV-planar、MV-EPID扫描和配准,方差检验3种图像引导系统的摆位误差、配准时间、额外辐射剂量、图像质量等。结果KV-CBCT、KV-planar、MV-EPID在左右/前后/头脚方向摆位误差分别为(0.00±5.43)/(-0.02±5.49)/(0.02±5.58)、(0.04±5.49)/(0.02±5.56)/(0.02±5.54)、(0.02±5.22)/(0.11±5.34)/(-0.04±5.33)mm(P=0.999、1.000、0.989);平均耗时分别为(200±45)、(120±36)、(115±42)s;额外辐射剂量由低到高分别为KV-planar、KV-CBCT、MV-EPID;图像质量由低到高分为MV-EPID、KV-planar、KV-CBCT。结论3种图像引导系统均可满足鼻咽癌图像引导放疗的要求,综合3种总体性能建议在鼻咽癌每日图像引导中1次CBCT+4次KV-planar/周、EPID作为备用系统的图像引导策略。此方案充分利用CBCT的高图像质量、KV-planar的低辐射等优势,实现鼻咽癌体积变化的定期检测和高精度放疗实施。

每次在线图像引导下肺肿瘤SBRT临床疗效分析

目的 分析每次在线CBCT图像引导下SBRT治疗原发和转移性肺癌的疗效及相关因素.方法 回顾2009-2013年间采用SBRT治疗的36例肺肿瘤患者资料,包括原发肺癌24例、转移性肺癌12例.42个病灶中85.7％的BED10≥100 Gy.每次照射前采用CBCT扫描后采用在线自动和或手动配准使CBCT上肿瘤落入PTV、PGTV内,不设定摆位阈值,移床校正后进行照射.结果 全组1、2、3年样本数分别为36、29、26例.1、2、3年LC率分别为96％、89％、72％,CCS率分别为82％、74％、64％,OS率分别为78％、64％、53％.单因素分析未发现与LC率相关因素,多因素分析也未显示与OS率相关因素.单因素和多因素分析均显示只有肿瘤位置分类变量（中央型、周边型）与肿瘤特异生存相关,中央型与周边型病灶的CCS平均值、95％CI值分别为21.4、13.2 ～29.6个月与42.3、35.7 ～ 49.0个月（P =0.024）.结论 每次疗前在线图像引导SBRT在原发或转移性肺肿瘤均可取得满意LC率.

图像引导对宫颈癌治疗的作用

目的分析宫颈癌根治性图像引导放疗(IGRT)对靶区剂量的影响,探讨其合理应用模式。方法选取2012—2016年于中国人民解放军总医院第七医学中心行螺旋断层放疗(HT)的20例宫颈癌患者,应用兆伏级CT(MVCT)图像在HT自适应模块上进行重建及模拟,分别得到有/无图像引导下的受照剂量参数;将各单次剂量分布和对应的融合CT图像传输至形变软件中进行剂量叠加得到总剂量参数。结果无图像引导的模拟计划(Plan 2)的CTV、GTV和子宫体各方向位移均大于图像引导下的计划(Plan 1),以腹背方向和宫体位置变化最大;CTV、宫体V_(45Gy)、V_(50Gy)、D_(98%)、D_(mean)和GTV的V_(50Gy)均低于Plan 1(P<0.05);Plan 1左右位移与CTV和宫体D_(2%)、D_(98%)呈负相关(P<0.05),头脚位移与GTV的V_(45Gy)、V_(50Gy)呈负相关(P<0.05),腹背位移与宫体D_(98%)呈负相关(P<0.05);Plan 2左右位移与CTV的D_(2%)和宫体V_(50Gy)呈负相关(P<0.05),头脚位移与CTV的D_(98%)和宫体D_(98%)、D_(mean)、V_(45Gy)、V_(50Gy)呈负相关(P<0.05),腹背位移与CTV的D_(98%)和宫体D_(98%)、D_(mean)、V_(45Gy)、V_(50Gy)及GTV的D_(mean)、V_(45Gy)呈负相关(P<0.05)。结论宫颈癌调强放疗中宫体位移较大且CTV低量区主要位于宫体,IGRT可明显降低位置偏差带来的剂量学差异。

肝癌图像引导放疗研究进展

肝癌是一种常见的恶性肿瘤，其预后较差，病死率较高。受呼吸动度影响，肝癌的摆位误差较大，肝癌图像引导放疗是将放疗机与影像设备结合在一起，监测和校正治疗时由于器官运动和摆位不确定造成的误差，从而提高放疗的精确性。

肺癌图像引导IMRT配准标志的比较研究

目的：研究肺癌患者图像引导IMRT中采用不同配准标志的靶区符合度差异，确定合理的图像配准方法。方法回顾性收集和分析25例肺癌患者CBCT影像，按原发肿瘤位置分为中央型和周围型两组，每组分别采用肿瘤、隆突、脊柱为标志的配准方法。根据肿瘤组织靶区符合度分为4个等级：0级，肿瘤在GTV内；1级，肿瘤超出GTV，但包含在CTV内；2级，肿瘤超出CTV，但包含在PTV内；3级，肿瘤超出PTV。结果以肿瘤、隆突、脊柱为配准标志中央型肺癌组靶区符合度0级比例分别为57.55％、53.77％、16.04％，1级分别为39.62％、45.28％、58.48％，2级分别为1.89％、0.94％、25.47％；周围型肺癌组靶区符合度0级比例分别为47.89％、14.08％、2.82％，1级分别为43.66％、29.58％、45.07％，2级分别为8.45％、40.85％、35.21％。结论中央型肺癌以肿瘤、隆突为标志结果较好，以脊柱为标志最差；周围型肺癌以肿瘤为配准标志最优，以脊柱、隆突为标志均较差。

IGRT锥形束CT图像的CT值与物理密度关系的研究

目的 通过比较标准物理密度参考模体在IGRT锥形束CT（CBCT）和常规扇形束CT（FBCT）扫描图像的CT值，讨论影响CBCT中密度与CT值对应关系的主要因素。方法 将一种可拆分的带有人体组织等效密度插件的参考模体在IGRT-CBCT和FBCT中选择多档能量、不同视野（FOV）进行扫描，对得到的各密度插件CT值进行比较。结果 IGRT-CBCT获取图像的密度与CT值对应关系受密度体插件的空间位置、模体大小、扫描孔径范围及能量影响明显大于FBCT。在CBCT中，FOV、模体的大小对CT值影响很大。能量越高，CT值受空间位置、FOV大小及不同大小模体的影响越小，能量越高密度对比度越差。结论 由于目前厂家未对CBCT的CT值进行校正，CBCT的CT值不是真正意义上的HU值，不能用于治疗计划系统中的剂量计算。

迭代锥形线束CT成像模式性能评价的研究

目的综合评价瓦里安加速器新的迭代锥形线束CT(iCBCT)成像模式的性能,探讨其在临床应用中的优势。方法选用天津医科大学肿瘤医院放射治疗科Halcyon 2.0、Edge和VitalBeam型号加速器的千伏级CBCT成像系统,其中Halcyon 2.0和Edge配备了iCBCT成像模式。使用Penta-Guide模体评价iCBCT成像模式的配准精度,使用直尺测量治疗床的到位精度。应用CatPhan604模体分析各成像设备iCBCT和常规CBCT模式的图像质量。测量成像出束时间和重建时间,评估图像采集效率。采用t检验对两种成像模式图像的均匀度、高对比度分辨率、对比度、对比度噪声比(CNR)、图像采集的出束时间和重建时间进行统计分析。结果Halcyon 2.0和Edge加速器iCBCT模式图像配准测量结果与理论值最大偏差分别为0.7 mm和0.6 mm,所有成像设备治疗床到位误差均<1 mm。头部扫描条件下,iCBCT图像主要提高了均匀度和CNR,Halcyon iCBCT较常规CBCT图像均匀度和CNR分别提高了2.50%(P<0.001)和78.85%(P<0.001),Edge分别提高了2.18%(P<0.001)和86.42%(P<0.001),且均优于VitalBeam CBCT图像。盆腔扫描条件下,iCBCT图像主要提高了CNR,Halcyon和Edge iCBCT较常规CBCT图像CNR分别提高了113.57%(P<0.001)和133.87%(P<0.001),且均优于VitalBeam CBCT图像。图像采集效率上,Halcyon和Edge iCBCT图像重建时间分别平均增加了7.28 s和15.53 s,Halcyon加速器总的图像采集时间最短。结论在保证配准精度的前提下,iCBCT成像模式可显著提高图像的CNR,同时可提高头部扫描条件下的图像均匀度。Halcyon成像系统可提高图像的采集效率。

肝癌千伏级 CBCT 引导放疗配准方法比较

目的：比较肝癌千伏级 CBCT 图像与计划 CT 图像配准的不同方法。方法离线下由4位观测者在加速器控制室内分别完成121幅 CBCT 图像与计划 CT 图像的配准，配准方法包括手动配准、常规软组织配准、常规骨性配准、肝脏配准、椎体配准，其中后4种方法均使用配准软件自动配准。对配准软件的稳定性进行检测，然后比较4位观测者使用同种自动配准方法结果，以此评估使用该方法可重复性。以4位观测者手动配准肝脏外轮廓结果平均值为基准，与其他配准方法结果比较。使用 McNemar 检验差异。结果若保持配准条件不变，自动配准结果完全一致。常规软组织、骨性配准方法可重复性较好，椎体配准次之，肝脏配准最差。但肝脏配准结果与手动配准结果最接近，差值在3 mm 内百分率分别为左右方向84.3％、上下方向77.7％、前后方向92.6％。结论使用配准软件自动肝脏配准可用于肝癌图像引导，但每次图像引导时均需有经验医师、技师共同参与，自动配准完成之后应根据肝脏外轮廓手动校正。

MRI引导的自适应放疗技术进展

使用MRI代替CBCT进行IGRT,不但利用了MRI特有的影像学优势,还可以在线和实时跟踪肿瘤运动和生物学变化,实现解剖学与生物学上＂真正＂的实时MRI引导ART,是放疗史上又一个里程碑式的技术进步.本文就MRI引导放疗的技术优势、MR-Linac的基本构造和类型、MRIgART的技术难题和解决措施进行综述.

肝癌碘油标记图像对锥形束CT图像配准方法及靶区外放的影响

目的分析碘油标记的肝癌图像对有无图像引导放疗（IGRT）中不同配准方法及靶区外放范围的影响。方法5例经动脉灌注化疗栓塞（TACE）后放疗的肝癌患者，在医科达IGRT联合主动呼吸控制（ABC）系统下，每13治疗前用锥形束CT（CBCT）采集图像。根据靶区及邻近器官进行治疗计划CT图像和CBCT容积图像配准，记录左右、上下、前后方向偏移值（CBCT1），并校正摆位误差；纠正后再次CBCT扫描与CT图像配准（CBCT2）；治疗结束后，再次CBCT扫描与CT图像配准（CBCT3）。用SPSS软件计算CTV-PTV的外放边界，对CBCT，、CBCT：、CBCT，比较结果行配对t检验。结果CBCT，和CBCT：及CBCT，在左右、上下、前后方向偏移值不同，分别为0．254、-0．612、0．314cm和0．020、0．014、-0．064cm及-0．004、0．042、-0．040cm。CTV-PTV外放边界无IGRT时左右、上下、前后方向分别为0．96、0．96、0．83cm，有IGRT时为0．67、0．68、0．58cm。离线分析放疗过程中CBCT下碘油图像形态变化发现，即使在靶区（碘油）精确配准下，肝脏在上下方向、椎体在3个方向上仍有很大偏移值。结论IGRT技术带来的CTV-PTV外放减小约3mm。内靶区无标记物患者，CTV-PTV外放应将肿瘤上下方向误差及椎体误差考虑在内。配准时如果单纯以肝缘图像为参考配准点，图像配准将会有很大不确定性。

胸段食管癌IGRT中摆位误差分析

目的 使用CBCT测量食管癌IGRT中的摆位误差,为ART开展提供基础数据.方法 使用千伏级CBCT采集23例胸段食管癌治疗前、后摆位图像,探讨配准方法、病变部位以及不同治疗时间IGRT前摆位误差变化.单因素方差分析不同治疗时间的差异.结果 骨性及灰度匹配在x、z轴测量摆位误差有显著差异.不使用CBCT下PTV在x、y、z轴向胸上段癌分别外扩6、17、6 mm,胸中段癌分别外扩4、17、6 mm,胸下段癌分别外扩11、11、4 mm.每次使用CBCT行疗前摆位误差纠正则x、y、z轴向分别外扩2、2、4 mm.不同治疗时间IGRT前摆位误差在y轴上相近（P=0.858）,在x、z轴上自第5周开始IGRT前摆位误差均高于其他几周（P=0.001,P=0.000）.结论 胸段食管癌IGRT中建议采用灰度配准.不同部位食管癌PTV在x、y、z轴向外扩范围应有所不同.IGRT可使PTV外放边界显著缩小.疗前期摆位误差可考虑用于指导后续治疗,治疗后期患者x、z轴向疗前摆位误差变大,建议自第5周时更换体膜进行模拟定位,重新制定治疗计划.

利用CBCT联合六自由度治疗床研究宫颈癌术后放疗摆位误差及CTV外放边界

目的 利用千伏级CBCT联合HexaPOD evo RT六自由度治疗床研究宫颈癌术后盆腔放疗摆位误差,推算CTV外放边界.方法 采用医科达AXESSETM直线加速器治疗宫颈癌术后患者17例.所有患者常规摆位后CBCT,治疗床在线校正后再次CBCT,治疗后再次CBCT,分别获得ⅩⅥ.与计划CT图像配准后,即可获得患者左右、上下、前后方向平移及旋转误差,分析摆位误差及CTV外放边界.采用配对t检验差异.结果 CBCT校正前后均为304次,治疗后68次.所有患者分次间左右、上下、前后方向平移误差和旋转误差经在线校正后均减小,校正前/后绝对值的平均值分别为2.42 mm/0.42 mm、3.55 mm/0.47 mm、3.26 mm/0.27 mm和1.24°/0.24°、0.70°/0.32°、0.57°/0.12°（P=0.036、0.000、0.000、0.002、0.000、0.004）.考虑分次内摆位误差影响,治疗床校正后CTV外扩边界在左右、上下、前后方向上分别为2.24、3.32、2.20 mm.结论 宫颈癌术后患者CBCT联合六维治疗床在线校正可明显减小6个方向分次间摆位误差,且能缩小CTV外放边界.