（浙江省肿瘤医院放射物理室 浙江 杭州 310000）
【摘要】 可以看到，对于肿瘤放射的治疗疗效的关键因素之一就是摆放的重复性以及准确性。而印象摆放位置精度的因素主要包括病人体重变化、技师的具体操作水平、肿瘤的形状以及大小变化等方面，在每次治疗之前获得当前病人的解剖位置的具体信息和降低摆放位置误差是非常重要的。近年来，CT(CBCT)已经成为图像引导放射治疗(IGRT)的主要影响设备。其中CBCT一般采取圆轨迹采集办法，其一侧的平板探测器采集投影数据并利用其进行重建，从而得到CBCT图像或数字合成X线体层图像(Digital Tomosynthesis, DTS)。本文对CBCT和DTS在放疗摆位中的应用进行了回顾和探讨。
【关键词】数字重建影像；数字合成X线体层图像；最大互信息量刚性配准
【中图分类号】R730.55 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2017）08-0126-02
在最近的几年，可以看到恶性肿瘤的发病几率和其导致的死亡率呈现出了逐年上升的趋势，明显威胁到了人们的生命和健康。而治疗恶性肿瘤患者的主要方法之一就是放射治疗，在确诊的时候的大多数人都需要放射治疗的方式。一般情况下，对于肿瘤的失败治疗原因主要包括远处转移、复发和局部未控，同时也和局部治疗的失败有一定的关系。所以为了控制肿瘤的转移和复发以及提高病人的生存几率就要提高相应的恶性肿瘤的局部控制率。由此在物理的层面上就需要能够最大程度地把射线集中到靶区的范围内，保证肿瘤附近的正常器官以及组织能够少受甚至免受照射，从而能够最大程度把肿瘤细胞杀死而很好的保护病人的正常组织。为了实现这个目的，肿瘤精确放射治疗是非常合理一种手段，其内涵就是放射治疗全程的定、摆位、计划和相关治疗的实施，通过各种手段的利用来确保良好的重复性以及物理的精度。它的具体要求包括能够精确定位、精确照射、精确计划、精确诊断和精确摆位，靶区的形状和三维空间中高剂量分布要有很高的一致性，同时也要确保靶区内的剂量的分布要合理且符合要求。
1.放射治疗过程中存在的误差
在整个放射治疗过程中，其目的就是可以最大限度地将位于靶区的肿瘤细胞杀死，并且尽量使靶区附近的正常组织承受最低的受照剂量。因此减小摆位误差具有非常重要的意义。在临床中，患者的摆位误差就是指在治疗的整个过程中，相比于治疗的射束而言患者计划的受照部分位置与实际中位置所存在的差异性。一般在参考图像上会记录下患者的参考位置或是计划位置。参考图像是指数字重建放射图像或是模拟图像。通过参考图像可以看到射线不透明的标记、解剖的结构等。
在对摆位的误差进行测量时需要进行模拟定位和治疗位置图像的具体比较，因此这个过程需要一种能够在射线发射的方向上得到图像的方法，一般情况下都是利用一类被称为射野影像的系统，而通过这个影像获得的图像被称为射野影像。其中应用的最为广泛的有电子射野影像(electrical portal image device, EPID)和射野照相(portal radiograph, PF)两个类别。
在这种情况下，合理的校正方法能够做到有效降低摆位误差。其中，在线校正的方法能够依据测量的一个或者多个摆位误差能够在同义词治疗中对病人的位置进行校正。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过自动匹配参考图像和射野图像能够将摆位的误差总标准偏差降低到大约为2mm(1D)[1,2]，因此摆位误差的相应视觉评估可能得到较差结果。有研究表明[3]有参与研究的病人在在线校正后改善了误差的情况。
2.CBCT的重建算法
通过对调强放射治疗技术和三维适形放射治疗的合理利用，非常有可能让靶区形状和放射剂量之间达到很好的一致。此外，考虑到计算计划剂量的分布是以病人治疗前的计划CT图像为依据的，因此而制约了给定剂量的准确性。结合病人对于治疗所出现的反应，包括肿瘤的形状、位置、体积等每天都处于变化之中，因此获得精准的信息就显得非常重要了[4]。
依据CBCT下的不同的运动轨迹，它对投影数据进行的采集一般分成圆轨迹和螺旋轨迹采集方式。前者以患者头和脚所在的直线为轴，X线球管以这条轴线做圆轨迹运动并旋转360度的角度，而位于另一次的平板探测器进行不同角度的投影数据采集。
目前的算法主要包括两类，其一是以重建方式为基础的，又可以分为解析法和迭代法；另一种是以重建物体区域为基础的，又可以分为短物体重建算法以及长物体的重建算法。与CBCT重建有关的数学基础包括由澳大利亚数学及所提出的Radon变换、滤波反投影以及中心切片定理。
3.DTS的重建算法
以传统体层摄影的几何原理为基础的数字合成X线体层成像(Digital tomosynthesis, DTS)结合了当代的数字电子技术，其中更是广泛采用了利用计算机图像处理技术所研发出来的新型体层的成像方式。在医学的影响诊断工作中层面图像通常占有十分重要的地位。利用传统体层摄影得到临床层面图像的方法是在CT还没有发明出来的阶段。在近年来，DTS被广泛应用于胸部、乳腺和关节等多个检查的领域上，重建的方法涵盖了矩阵反转、位移与叠加和滤波反投影等[5]。
4.结论
在最近的几年里，出现了DTS以及CBCT图像技术，并且与放疗的技术方法实现了很好的结合，在这个过程中对于放射治疗阶段的摆位和开展准确的放疗产生了非常重要的影响，得到了业界的广泛关注。本文通过对其进行一定程度的总结和归纳，期望为其下一步发展提供明确的方向，从而能够进一步改善病人的放射治疗效果。此外，治疗过程中仍存在着许多不足，需要更多的科研和医护人员共同努力来解决。
【参考文献】
[1] Li K;Garrett J;Ge Y,et al.WE‐G‐103‐03:BEST IN PHYSICS (IMAGING)‐The Feasibility of An X‐Ray Differential Phase Contrast Tomosynthesis System Adapted From a Clinical Digital Breast Tomosynthesis System[J].Medical Physics, 2013,40(6):510.
[2] Wu M;Fahrig R.Real-time out-of-plane artifact subtraction tomosynthesis imaging using prior CT for scanning beam digital x-ray system[J].Medical Physics,2014, 41(11): 111905.
[3] Schwab S A;Brand M;Schlude I,et al.X-Ray Induced Formation of γ-H2AX Foci after Full-Field Digital Mammography and Digital Breast-Tomosynthesis[J].PLoS ONE, 2013, 8(7):e70660.
[4]甄鑫；周凌宏.CT和信息缺失CBCT图像变形配准方法研究[J]. 国外电子测量技术,2014,(06): 61-65.
[5]陆维，许婷婷，许青，等.应用CBCT、EPID研究鼻咽癌2种体位固定方式摆位误差的比较分析[J].中国癌症杂志，2014,(07): 535-539.
论文作者:孙龙
论文发表刊物:《医药前沿》2017年3月第8期
论文发表时间:2017/3/31
标签：图像论文; 误差论文; 肿瘤论文; 位置论文; 放射治疗论文; 病人论文; 剂量论文; 《医药前沿》2017年3月第8期论文;