医科院肿瘤医院放射外科治疗 | 全流程影像及运动管理临床应用分享 | Varian

医科院肿瘤医院放射外科治疗 | 全流程影像及运动管理临床应用分享

医科院肿瘤医院放射外科治疗 | 全流程影像及运动管理临床应用分享

现代放射外科具有单次剂量高(6-25Gy)、治疗次数少(1-5次)等特点,能够有效提升靶区生物剂量,提高肿瘤控制率,对于肺癌、肝癌等小肿瘤能够达到手术切除效果。放射外科治疗靶区剂量高,同时为更好保护正常组织,要求靶区外剂量快速跌落,并对位置准确性要求非常高,特别对于运动肿瘤治疗,需要放疗中监测肿瘤运动是否在允许范围内。

TrueBeam平台家族加速器提供了运动管理及全流程多种影像引导治疗模式,对于运动肿瘤如肺癌、肝癌等,通过呼吸门控、治疗追踪等技术,减少靶区外放范围,实现精准安全放疗。2017年8月TrueBeam平台家族高端设备EDGE在医科院肿瘤医院投入临床使用,目前统计已完成肺癌、肝癌、前列腺癌以及颅内肿瘤、肺、肝转移瘤等立体定向放射治疗230例(单次剂量≥6 Gy)。本单位对EDGE加速器在放射外科的技术应用积累了一定经验,该文结合临床对常用影像引导、运动管理、治疗追踪等技术做了如下简要总结。

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EDGE放射外科病例分布

1、治疗前成像

(1)二维/三维自动配准

在临床治疗中,正交成像对于验证摆位误差有非常重要的作用,相比锥形束CT扫描耗时更短,剂量更低,适合位置相对固定,周围骨性结构丰富肿瘤位置验证如颅内肿瘤、头颈肿瘤、椎体肿瘤等。载入参考CT图像后,该影像包能够重建出任意机架角度和任意治疗床角时的DRR图像,并根据治疗需求灵活添加KV+KV、MV+MV、KV+MV的影像对,快速计算二维/三维误差。同时,该影像包还提供了低能量2.5MV高质量影像,为保证治疗安全,可手动输入MV探测器位置,为影像采集提供了更多灵活选择空间。图2为一例头颈部肿瘤非共面旋转调强SRS治疗,治疗床旋转60度时,采用KV+MV正交成像验证治疗中位置。

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KV+MV正交成像验证病人非共面治疗体位

(2)治疗前锥形束CT

Truebeam平台家族CBCT与OBI CBCT相比较,其信噪比提高了2.5倍,最大吸收剂量降低了60%[1],图像质量接近诊断CT,临床治疗过程中可根据肿瘤部位选择不同曝光条件。在头颈部肿瘤扫描中,选择机架旋转200度,按照需要可任意选择起始角度,更加灵活高效。该影像包还提供了4D CBCT的功能,能够帮助我们更好了解分次内肿瘤运动情况,并且,4D CBCT在TrueBeam平台家族高端设备EDGE最新版本能够实现在线配准,了解治疗中肿瘤运动范围。

(3)治疗前透视

对于胸腹部肿瘤治疗,为降低呼吸运动带来的每次治疗精度的影响,治疗前的透视协助我们很好地评估运动范围,并且,靶区结构投影能够在透视影像上叠加显示,从而判断肿瘤运动是否在PTV范围内。

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2、治疗中成像及运动管理

(1)KV触发成像(Trigger imaging)&自动射束停止(Auto Beam Hold)

KV触发成像能够基于不同选择如治疗时间、机架角度、机器跳数MU等,治疗中规律成像,治疗前自动识别肿瘤附近金标位置,并设定允许金标运动范围,治疗中连续KV触发成像监测金标位置,金标在运动范围内、超出范围或未被探测到,会分别给予绿色、红色、橘色提示。国外文献报道将此技术应用于前列腺癌,胰腺癌等立体定向放疗,治疗中触发成像和自动停止出束技术实现了对运动肿瘤治疗追踪,保证了治疗精度[2]。

本院在部分前列腺癌、原发性肝癌和肝脏转移瘤立体定向放疗也采用该技术,放疗定位前,在肿瘤周边植入3颗金属标记(简称金标),一周左右后进行CT定位扫描,对于部分肝脏肿瘤患者采用腹部加压,以减少肿瘤运动幅度。治疗中设定每3秒自动触发成像,如果探测到金标超出范围(红色),自动停止出束,如果金标超出范围时间过长,也可以手动停止出束,然后利用触发影像与DRR进行再次配准,位置校准后继续治疗,保证治疗出束都是在靶区允许范围内,靶区结构及危及器官结构投影也能够在触发影像上显示[3]。下面视频2和3分别是在前列腺癌以及肝脏SBRT VMAT治疗时应用触发成像和自动射束停止功能的实例。

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在前列腺癌以及肝脏SBRT VMAT治疗时应用触发成像

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自动射束停止功能的实例

(2)治疗中MV成像

在治疗过程中,MV探测器可以持续成像,帮助我们实时看到射野方向上真正照射到的靶区位置,这种技术不会产生额外辐射。

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一例左侧乳腺癌保乳术后放疗,采用固定野调强技术和深吸气屏气技术,治疗出束同时在开放野上监测乳房运动。

3、治疗后成像(Post Treatment Imaging)

胸腹部肿瘤不断运动,并且也可能受治疗中一些不确定因素影响,为评估靶区是否在治疗过程中发生了位置偏移,EDGE也提供了治疗后的图像验证功能,在临床实践中很好地帮助我们分析肿瘤运动以及治疗精准度,评估并指导病人全流程放疗。

综上所述,EDGE平台运动管理及多种影像引导治疗模式,全面满足全身各部位、不同运动形式肿瘤精准放疗,在治疗运动肿瘤的过程中,治疗的精准性得到了及时、有效的保障,提供了比同类治疗设备更高效率的治疗方案,为医院全面开展立体定向放疗以及放射外科治疗增加了信心。

参考文献

[1] D. Kawahara et al., “Absorbed dose and image quality of Varian TrueBeam CBCT compared with OBI CBCT,” Phys. Medica, vol. 32, no. 12, pp. 1628–1633, Dec. 2016, doi: 10.1016/j.ejmp.2016.11.118.

[2] M. Chasseray et al., “Kilovoltage intrafraction monitoring during normofractionated prostate cancer radiotherapy,” Cancer/Radiotherapie, pp. 1–7, 2020, doi: 10.1016/j.canrad.2019.11.001.

[3] M. C. Korpics, M. Rokni, M. Degnan, B. Aydogan, S. L. Liauw, and G. Redler, “Utilizing the TrueBeam Advanced Imaging Package to monitor intrafraction motion with periodic kV imaging and automatic marker detection during VMAT prostate treatments,” J. Appl. Clin. Med. Phys., p. acm2.12822, Jan. 2020, doi: 10.1002/acm2.12822.