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CT模拟定位在放疗中的作用
CT模拟定位系统及其在放射治疗中的作用
X线模拟定位机是一台与放疗设备在治疗时所要求的条件完全一致的X光机,在X线透视下能较好地显示对比度较强的肺和骨头,而对全身比例较大的软组织以及肿瘤组织却显示不清,因此只能用于常规放疗的定位,已无法满足现代立体定向放疗和三维适形放疗的定位要求和定位精度。随着70年代CT的问世,80年代初已有学者提出了CT模拟定位概念。CT模拟定位是综合CT影像、激光定位、图像图形处理和网络技术于一体的高精度无定位框架的肿瘤定位技术。
目前在国外,CT模拟定位技术(CT-Simulation)已成为一种标准的治疗计划设计工具,广泛应用于多个部位的肿瘤和其他病变的治疗计划设计与临床治疗,包括头颈部肿瘤、胸腔纵隔肿瘤、腹部、盆腔肿瘤、颅内肿瘤等。
CT早期用于放疗计划设计的主要目的是:提供准确的肿瘤与重要器官位置;组织不均匀性校正,进行放射剂量计算。由于未将这一过程与放射治疗的执行过程相结合,对于放射治疗的具体实施帮助甚少。而CT模拟系统将靶区定位、治疗计划以及模拟实施三个步骤结合在同一系统上,并且通过多层(30~60层)扫描图像建立把组织与关键器官的立体关系,经过CT值与组织密度转换进行组织非均匀性校正的剂量计算,获得三维立体治疗计划,再将治疗照射野定位在病人体表,减小了摆位及各步骤执行误差,保证了治疗准确进行。这一步在高精确适形放疗、立体定向放射手术、以及逆向治疗计划设计中的作用尤其重要。它不仅提高了肿瘤照射剂量,也减小了正常组织损伤。国外目前在临床上普追采用这种CT模拟定位技术对一些肿瘤,如Ⅲ期前列腺癌,进行三维立体适形加量照射,从而达到提高肿瘤治愈率的目的。近年来,国外一些大医疗器械公司,如GE公司、Philips公司、Siemens公司等,也先后开发和陆续推出了各具特色的CT模拟定位系统,以适应放射治疗技术的飞速发展和要求。
CT模拟定位的工作原理与作用
CT模拟定位系统是一个与CT扫描机联接的实时三维立体治疗计划系统,所有配置均由同一计算机工作站控制,集影像诊断、图像传输、肿瘤定位和治疗计划为一体。基本配置包括以下几部分:
CT扫描系统:获取病人的影像资料。
要求机架孔径大于70cm,最大扫描直径要大于45cm,X线管应大于2000kHU,层厚1mm,扫描速度为1s,扫描床为平面型。
(2) 多层面CT影像显示控制台;
(3) CT模拟软件系统(虚拟人体的建模、定位参考坐标系的确定、等中心空间位置的确立、虚拟定位片DDR(digital reconstructed radiography)的生成等)和3D-治疗计划系统(CT模拟定位软件与治疗计划系统不是同一回事,二者可集成在一起,也可自各独立,不能互相取代);
(4) 激光投影定位装置,不同于直线加速器室用来进行设备定位和验证的激光系统,在CT模拟定位系统有着特殊而重要的作用,它计算机精确控制下实现定位参考点和治疗机等中心点的设立,是质量保证的一个较关键的环节。
(5)网络:通过基于DICOM及补充协议的PACS系统或其它数据传输系统及时、快速、无损地传送影像数据是CT模拟定位技术迅速发展的主要原因之一。CT模拟定位需要采集大量的影像数据(一般为20~40层,10~20MB),必须将其转输到专用的CT模拟定位软件中加以处理,借助网络可在几秒的时间内完成数据传输。
CT模拟定位系统的工作包括以下四个步骤:
(1) 准备阶段:准确完成病人的治疗位置摆位,从屋顶、两侧墙面三个方向用激光束将CT扫描中心点标记在皮肤上。
(2) CT扫描和设定靶区:对肿瘤扫描,层面间隔为0.1~1.0cm任选,获得多层面横扫图像以及扫描轮廓(AP位与侧位),在每一CT图像上标出靶区与重要器官位置,并立即显示在多幅影像显示屏上(MID)。
(3) 剂量计算与优化处理:根据显示屏上获得的三维解剖信息,对基础射野经过快速优化计算,系统对放疗参数加以优化、修改、并设置挡铅块。
(4) 将治疗计划结果作标记:通过计算机控制的激光束将射线束中心、射野范围、挡铅部位以及病人的体位进行标记,用笔或喷墨头将激光记号画在皮肤上。完成模拟定位的全过程。
以上四个步骤所需要的时间大约是5min、15~3Omin、l0~l5min、5min,总共需30~40min完成。
在3D立体适形放射治疗对放疗计划参数的选择与设置中,CT模拟定位系统在以下几个方面起着重要作用:
(1)准确定位靶区;
(2)照射线束的选择与设计;
(3)显示射线束特性;
(4)三维CT图像重建;
(5)提供射野平面图(Beams Eye View,BEV);
(6)数字化重建放射影像(DRR)
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