放射物理治疗热点解析
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经过技术发展和进步,由普通X线照相到CT断层影像,又到MRI、PET等多模式影像综合靶区定位,目前的放射治疗已经可以在静止的三维影像上相对一致地定位出肿瘤及正常组织。但在实际治疗过程中,肿瘤及正常组织的形状和位置都处在或快或慢的变化过程中,因此在定位阶段,通过三维方式利用各种影像数据准确定位出的靶区及正常器官,在执行阶段实际接受的剂量并不完全是医师和物理师在计划系统上所观察到的结果。
准确分析放射治疗过程中,靶区及正常器官形状和位置的变化以及由此而导致的实际剂量的变化是本届年会放射物理部分的热点内容。
锥形束CT的应用热点:图像配准、靶区映射和真正的四维计划算法
最初对放射治疗过程中靶区变化的研究主要通过在线CT来实现,而目前由于技术的进步,安装于加速器上的锥形束CT(CBCT)技术已经完全成熟并处于临床使用阶段,因此,可以利用此技术实现对每位患者的每次治疗进行靶区监测。
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目前,此技术的应用有三个热点,分别是图像配准、靶区映射和真正的四维计划算法。但由于治疗过程往往延续的时间较长,除了每次治疗时的摆位重复性可能不会很好之外,靶区及正常器官也会随着治疗的进行而变化,因此在图像配准时就必须使用变形配准算法。
Samand等介绍了新研发的变形配准算法,其可以实现对胸、腹部变形明显的影像较准确的区配。同时,这种算法还可能将医师在定位CT上勾画的靶区通过区域变形算法映射到CBCT影像上。Wang则通过一种区域传播算法将在定位CT上勾画的靶区映射到CBCT影像上。
此外,由于目前带CBCT功能的直线加速器的价格要比不带此功能的高出许多,Wu等研发了基于电子射野影像装置(EPID)的准三维影像匹配算法,其利用EPID影像重建数据进行三维的摆位误差分析,能得到与CBCT影像匹配并可比拟的精度。
对于四维计划及优化问题,多位物理师作出了有益的探索。Schulze等比较了在三维优化中,用不同计划优化策略得到的最终计划对于治疗过程中摆位误差的包容能力。Wu等则引入了自适应放射治疗的概念,并以相近的思路分析了计划优化技术对于治疗过程中患者器官萎缩的处理能力。
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基于锥形束CT的IGRT中需长期规划的问题:数据存储及传输
在图像引导放射治疗(IGRT)之前,每位患者的数据基本在数百MB的量级,但之后由于CBCT扫描、重建数据的引入,使每位患者数据一下子增加到几个GB或十几个GB的量级,远远超出了常规放射治疗部门的数据管理能力。常规的磁带机或磁盘阵列存储这些数据时,会额外要求相当大的人力及物力支出。因此,Chen等利用数字信号处理领域中的小波算法,对CBCT及其重建数据进行有损压缩处理。在明显降低临床应用精度的情况下,此算法可以达到100:1的压缩比,远远超过常规2:1的压缩比。对于可以接受有损压缩的CBCT数据而言,这无疑是一个最好的解决方法。
使用不同手段实现四维精确放射治疗时应注意之处:具体情况具体处理
Ding报告了对于典型的鼻咽癌治疗,在千伏级CBCT影像获取过程中患者脑干接受的额外剂量可达165 cGy~250 cGy,Li等也报告了在断层治疗中,患者因兆伏级CT而接受的额外剂量。傅卫华等报告,在头颈部肿瘤治疗中,摆位误差中的旋转分量对于处方剂量所覆盖的计划靶区(PTV)体积有明显影响。
总之,通过对整个治疗过程中靶区位置及其形状的精确追踪,从而保证靶区及周围正常器官接受准确的剂量是本届年会及未来数年内放射治疗物理学的核心问题之一,这些问题的逐步解决必定会为患者带来更好的治疗效果。, http://www.100md.com