基于Sentinel/Catalyst 光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引導(dǎo)下的體表圖像引導(dǎo)放療技術(shù)在腫瘤放射治療中的應(yīng)用研究

陳榮耀，郭順，林遠(yuǎn)雄，羅曉，周懷恒，藍(lán)威（廣東省農(nóng)墾中心醫(yī)院腫瘤放射治療區(qū)，廣東湛江 524002）

使用放射線對(duì)腫瘤患者進(jìn)行治療，殺滅腫瘤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)患者的臨床治愈是腫瘤治療的重要手段之一[1]。放射治療的擺位準(zhǔn)確度直接影響患者的治療效果。圖像引導(dǎo)放射治療（IGRT）可以為患者提供精確的擺位及精準(zhǔn)的治療[2]。目前，錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描（CBCT）是圖像引導(dǎo)放射治療在腫瘤治療中應(yīng)用最多的技術(shù)之一。但應(yīng)用CBCT 行圖像引導(dǎo)容易對(duì)患者造成二次輻射傷害，并且耗時(shí)長，不利于患者耐受。所以，為保證患者接受更加精準(zhǔn)、舒適、高效的放療方式，需采取更加科學(xué)先進(jìn)的設(shè)備以提升治療效果和效率。放療中光學(xué)體表追蹤解決方案的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者不同自由度的監(jiān)測(cè)，提高治療的準(zhǔn)確性、安全性和工作效率。光學(xué)體表引導(dǎo)放療（SGRT）能夠無輻射、無創(chuàng)、快速獲得患者的體表圖像，在治療中進(jìn)行全過程監(jiān)控，為技術(shù)員提供連續(xù)、實(shí)時(shí)圖像[3-4]。該項(xiàng)技術(shù)能保證技術(shù)員在患者行放療擺位時(shí)，有效節(jié)約擺位時(shí)間，降低擺位誤差，提升治療效率。本文就光學(xué)體表追蹤技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景、具體應(yīng)用方案及技術(shù)進(jìn)展等作一綜述，旨為該技術(shù)應(yīng)用于臨床實(shí)踐提供參考依據(jù)。

1 SGRT 放療技術(shù)

放射治療是一種安全、有效的腫瘤治療手段。隨著科技進(jìn)步和醫(yī)學(xué)發(fā)展，圖像引導(dǎo)、立體定向和智能控制相結(jié)合的治療方式將成為放射治療的主流技術(shù)。在治療過程中，SGRT 技術(shù)通過實(shí)時(shí)圖像與參考圖像進(jìn)行對(duì)比，可以完成治療前的位置驗(yàn)證等工作，有效提高放療的準(zhǔn)確定位，盡可能減少對(duì)患者的機(jī)體損傷。SGRT 技術(shù)是以提高治療準(zhǔn)確性為目標(biāo)，將圖像引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于臨床放療中的治療方式，具有無輻射、安全、無創(chuàng)等特點(diǎn)。該技術(shù)借助三維體表成像原理，可以實(shí)時(shí)采集到患者的各種體表圖像信息，為確保治療的順利實(shí)施提供重要的參考依據(jù)。與常規(guī)放療技術(shù)相比，SGRT 技術(shù)的精確性高、安全性強(qiáng)，在臨床治療中具備一定的應(yīng)用價(jià)值[5-6]。SGRT 技術(shù)的實(shí)施主要應(yīng)用設(shè)備為瓦里安Vitalbeam 加速器、Sentinel/catalyst 光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及Eclipse 計(jì)劃系統(tǒng)。Vitalbeam 直線加速器自帶CBCT，在治療過程中能監(jiān)測(cè)到腫瘤的位置，實(shí)施精準(zhǔn)治療，正常組織可以避免受到過多傷害，同時(shí)支持三維適形放射治療（3D-CRT）、調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）、容積調(diào)強(qiáng)放射治療（VMAT）、立體定向放射治療（SRT）等多種治療技術(shù)，具有高精度、高智能、低損傷的特點(diǎn)，簡(jiǎn)而言之就是損傷少、痛苦小[7]。

2 腫瘤治療中SGRT 放療技術(shù)的應(yīng)用

2.1 四肢腫瘤放療

放療中傳統(tǒng)的靶區(qū)勾畫是基于解剖結(jié)構(gòu)，如體表標(biāo)記、骨性標(biāo)記等確定靶區(qū)范圍[8]。臨床上很多因素都會(huì)影響腫瘤治療的精確性，如患者的擺位、臨床體征及醫(yī)生的主觀因素等，光學(xué)體表追蹤技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于既提高腫瘤靶區(qū)劑量又能減少周圍正常組織的照射量，總的原則是要求患者體位固定重復(fù)性好以及舒適度好[9]。但是，由于四肢易活動(dòng)的原因，四肢放療擺位難度相對(duì)較大，擺位難以在治療床中心，四肢的放療須更加合理化才能獲得最好治療效果[10]。Gierga 等[11]使用光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了16 名骨肉瘤患者的放療擺位情況，共計(jì)擺位236 次，分析光學(xué)體表追蹤系統(tǒng)能否增加四肢腫瘤擺位的精確性。該研究表明分次內(nèi)擺位誤差小于1.3 mm，分次間擺位誤差為3～4 mm，可見應(yīng)用光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可降低四肢擺位誤差。Zhou等[12]研究了四肢癌癥患者的擺位精度，得出SGRT 與CBCT 的擺位有著一致的精確度，但是CBCT 輻射會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生二次傷害，而SGRT 無輻射，且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，利于患者挪動(dòng)引起的誤照射。對(duì)于四肢腫瘤無法行固定模進(jìn)行固定的患者，可先行SGRT 擺位，再通過CBCT 進(jìn)行擺位及六維床修正，在治療中通過光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證患者在治療過程中不發(fā)生意外照射。張光偉等[13]發(fā)現(xiàn)，對(duì)比于傳統(tǒng)的體表標(biāo)記進(jìn)行精確擺位，使用光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)擺位能夠很好地提升擺位精度，縮短擺位時(shí)間，提升治療效率。

2.2 體部立體定向放療

目前腫瘤的治療手段越來越多，但手術(shù)、放療和化療依然是最有效的治療方式[14]。雖然放射治療已經(jīng)步入精確放療時(shí)代，但分次放療的擺位以及器官運(yùn)動(dòng)均可形成靶區(qū)誤差，這些誤差的測(cè)控與校正一直是困擾放療界的難題。圖像引導(dǎo)放療能準(zhǔn)確照射腫瘤所在地，避免或者降低正常組織損傷。體部立體定向放療技術(shù)作為放療領(lǐng)域的前沿技術(shù)，對(duì)位置和劑量精度提出了更高的要求，配合深吸氣屏氣技術(shù)（DIBH），患者屏氣時(shí)腫瘤部位保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，使定向放療更加安全有效[15]。Cui 等[16]通過研究20 例宮頸癌患者，記錄了452 次的放射治療擺位誤差，發(fā)現(xiàn)SGRT 組在5 個(gè)空間維度上明顯優(yōu)于標(biāo)記線組，可見光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效改善擺位的精度。Wikstr?m 等[17]通過對(duì)比40 例需在盆腔區(qū)域進(jìn)行放射治療的患者行SGRT 與CBCT 檢測(cè)，并對(duì)位置進(jìn)行移位比較，發(fā)現(xiàn)光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是CBCT 系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，SGRT 技術(shù)在盆腔的腫瘤治療中具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。劉苗苗等[18]證實(shí)傳統(tǒng)的擺位技術(shù)主要使用激光燈、真空墊及膜等工具做二維擺位，擺位精度低，可重復(fù)性差。李治斌等[19]研究證明每次“照光”都由CBCT 指導(dǎo)精準(zhǔn)擺位，則治療的精度會(huì)更高。俞澤炎[20]的研究表明SGRT 用敏銳的光代替侵入式框架和體表標(biāo)記，能大大縮短患者的擺位時(shí)間，實(shí)現(xiàn)亞半毫米的高精準(zhǔn)度，有效提高了患者體位擺位的精度，并減少了治療中對(duì)患者進(jìn)行體位擺位的時(shí)間，為醫(yī)護(hù)和患者帶來極大的治療便利。

2.3 頭頸部腫瘤放療

光學(xué)體表引導(dǎo)放射治療可通過平面影像、容積影像、標(biāo)記物定位、標(biāo)記物跟蹤、患者體表跟蹤等多種技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，能減少或消除器官移動(dòng)和擺位誤差等多種因素引起的治療不確定性，精確確定放療靶區(qū)，避免脫靶，同時(shí)使正常組織得到最大限度的保護(hù)[20]。開放式熱塑膜的精度被認(rèn)為是可以媲美框架式的，同時(shí)也優(yōu)于頭頸肩全面罩熱塑膜和頭頸全面罩熱塑膜[21-22]。張校銘等[23-25]對(duì)頭頸部腫瘤放療中4 種不同固定技術(shù)擺位的誤差情況進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)頭頸肩塑形墊+頭頸肩面罩固定的重復(fù)性和穩(wěn)定性最好，為進(jìn)一步減少擺位誤差，可以對(duì)患者使用開放式面罩固定，合并聯(lián)合使用光學(xué)體表監(jiān)測(cè)技術(shù)。放射治療中，還應(yīng)注意對(duì)患者的位移變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[26-28]。Alongi 等[29]證實(shí)在放射治療過程中，使用非共面治療技術(shù)能夠很好地對(duì)腦部等正常組織進(jìn)行保護(hù)。Wen 等[30]通過精確試驗(yàn)，表明了使用無框架的圖像引導(dǎo)放射治療定位精度能達(dá)到使用框架立體定向放射治療的相同療效。采用光學(xué)體表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)治療在頭部腫瘤中可達(dá)到精準(zhǔn)的治療，期間可免去面罩，減少患者不適感。Dekker 等[31]分析了30 例腫瘤患者不使用面罩直接進(jìn)行全腦放療（WBRT）的治療方案，發(fā)現(xiàn)治療效果良好，表明無面罩的WBRT 放射治療臨床應(yīng)用完全可行。

3 小結(jié)與展望

隨著患者醫(yī)療需求的不斷提升，對(duì)放療治療的精確性和安全性的要求也不斷提升。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能的引入，放射治療計(jì)劃系統(tǒng)和智能內(nèi)置多葉光柵的加速器得到了越來越多的應(yīng)用[32-33]。當(dāng)今圖像引導(dǎo)放療時(shí)代，SGRT 作為新興的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)影像設(shè)備與直線加速器的有機(jī)結(jié)合，綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段，提高患者擺位的準(zhǔn)確性，使誤差降至最小限度[34]。目前，SGRT 技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到多種不同類型腫瘤患者的治療之中，在提高治療效果、安全性、患者舒適性等多個(gè)方面發(fā)揮出重要作用[35]。相信隨著醫(yī)工技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)將得到更為廣泛的應(yīng)用。目前，已有單位將SGRT 技術(shù)應(yīng)用于質(zhì)子的放療[36]及螺旋斷層放射治療（TOMO）[37]中。隨著影像技術(shù)和放療技術(shù)的不斷進(jìn)步，分辨率更高的體表影像結(jié)合生物特征識(shí)別技術(shù)的放療模式在未來將會(huì)被更廣泛地應(yīng)用于臨床之中。