[发明专利]依靠碘油影像进行图像引导放疗联合自主呼吸控制在线校正技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用碘油影像对肝脏肿瘤进行图像引导放疗精确治疗技术，具体地说是一种依靠碘油影像进行图像引导放疗联合自主呼吸控制在线校正技术。

背景技术

肝细胞癌(HCC)为我国的常见肿瘤，确诊为HCC患者，只有20％~30％能在早期得到手术切除或肝移植等根治性治疗。近几年，放疗尤其是三维适形放疗(3DCRT)在不可手术切除的HCC患者治疗中占有日趋重要的地位。由于肝脏肿瘤的放疗剂量是影响患者生存期的关键因素，如何提高肝脏肿瘤的放疗剂量同时减少正常肝脏组织放疗损伤，成为迫切需要解决的问题。

一、影响肝脏肿瘤放疗过程中的不确定性因素：

3DCRT过程中的不确定因素影响了肝脏肿瘤放疗剂量的提高，如呼吸运动可以使肝脏肿瘤在头尾方向上运动达0.8～2.5cm，其他不确定性因素如摆位误差、体重丢失、肿瘤的生长或缩小等。如何减少3DCRT过程中肝脏的运动和其他不确定性因素，从而提高放疗的精确性成为提高肝脏肿瘤放疗剂量的关键。

二、自主呼吸控制技术(ABC)的优点与不足：

肝脏为上腹部器官，其随呼吸运动位移较大，靶区运动会导致靶区剂量不足或漏靶。应用呼吸控制技术能够减少放疗靶区外放范围，减少对正常肝脏组织的照射，提高肿瘤放疗剂量。当前呼吸控制技术的方法得到了快速发展，主要的方法有ABC技术、呼吸门控系统、实时肿瘤跟踪系统。其中ABC技术应用较为成熟，其利用呼吸控制装置，在呼吸达到既定阈值时，使肝脏处于相对静止状态，减小了靶区外放，提高了肝脏肿瘤放疗剂量。Dawson等在肝脏肿瘤定位和治疗中均使用ABC方法，发现当应用ABC方法控制呼吸时，荧光透视没观察到膈肌和肝血管内植入小环的运动，表明呼吸控制中器官运动可以忽略不计。利用ABC呼吸控制可以使肝脏肿瘤在头尾方向上误差缩小2.5mm(1.8～3.7mm)，表明利用ABC方法进行肝脏肿瘤放疗是可行的，放疗内过程具有很好的重复性。

但应用ABC技术过程中，仍然存在放疗分次间重复性较差的问题，通常由腹压增加、胃充盈、慢性阻塞性肺疾病、吸气或呼气用力的程度导致，因此应用ABC技术需要每天在线校正和修正误差。Eccles C等通过透视或二维平片模式，以膈肌和肝脏内微线圈相对于椎体位置，测量ABC技术下肝脏肿瘤放疗分次内和分次间的重复性，表明肝脏肿瘤放疗分次内重复性较好，而放疗分次间的重复性较差，需要图像引导放疗给予在线校正。

三、图像引导放疗(IGRT)：

肿瘤放射治疗已经进入精确放疗时代，IGRT的发展为克服上述应用ABC技术过程中的不确定性因素、提高放疗过程中的精确性提供了契机，其利用在分次治疗摆位时和(或)治疗中采集二维或三维图像引导此次和(或)后续分次治疗，提高照射的精确性。引导的方式可以是校正患者摆位误差或调整治疗计划或者引导射线束照射。

IGRT技术已经在肝脏肿瘤放疗中得以研究与应用，Balter JM等通过治疗室内2D KV平片图像引导肝脏肿瘤治疗前在线校正，较自由呼吸下的肝脏肿瘤放疗，可以潜在的缩小临床靶区(CTV)-计划靶区(PTV)外放，同时平均提高了5Gy的肿瘤放疗剂量。Dawson LA等通过20例患者每目的二维兆伏(MV)图像引导肝脏肿瘤的大分割放疗(6Gy/次)，以膈肌和椎体作为配准参考，给予在线校正，表明应用ABC技术联合二维MV图像引导肝脏肿瘤的大分割放疗是可行的，明显提高了放疗的精确性。

目前文献报道的图像引导肝脏肿瘤放疗均利用椎体、膈肌或内置金属软体间接作为肝脏肿瘤验证的参考，而未以肝脏肿瘤作为直接配准参考。但是肝脏随呼吸而运动，非固定于骨性结构，同时肝脏具有一定的弹性，在正常呼吸过程中其具有潜在的压缩，因此会改变膈肌或内置金属软体与肝脏肿瘤之间的关系，导致错误估计呼吸过程中的肿瘤运动，尤其对于肿瘤远离膈肌或内置金属。另外肝脏内置金属软体也为治疗中额外的创伤性过程。如何直接应用肝脏肿瘤影像给予精确配准是提高肝脏肿瘤放疗精度的关键。

IGRT技术中最重要的发展是千伏锥形束CT(KV-CBCT)的出现，通过X射线球管的X射线曝光和探测器同步测量，机架旋转一周就能获取和重建一个体积范围内的锥形束CT(CBCT)图像，(锥形束CT扫描，以下简称CBCT)可以提供靶区的治疗前三维影像。锥形束CT扫描以下简称CBCT，KV-CBCT本身成像原理和无法克服的散射，导致KV-CBCT成像较螺旋CT差，存在伪影，尤其CBCT图像上肝脏肿瘤影像显示不清晰，成为制约CBCT在肝脏肿瘤放疗过程中应用的瓶颈。

发明内容