作者：梁 皓 北京协和医院

审核：刘志凯 北京协和医院 副主任医师

随着放射物理与计算机在医疗领域中的应用技术不断进步，现代放射治疗技术也趋于精细化，定位辅助设备、辅助摆位设备、图像引导设备、疗中监测设备层出不穷，极大地满足了患者及放疗团队对于精准放疗的需求。其中图像引导是使用较多并且被普遍认可的辅助精准放疗方式。

图像引导放射治疗（image-guided radiotherapy，IGRT）是指将放疗过程中采集的图像与模拟放疗期间拍摄的参考图像进行融合配准，并调整患者的位置，以纠正摆位误差，从而更精确地实施放疗。常用的IGRT成像手段有X射线成像、CT成像等，存在额外辐射剂量，可能增加二次致癌的风险。

近年来，体表光学图像引导放疗系统（surface-guided radiation therapy，SGRT）因其零辐射、实时监测等优势作为IGRT的补充手段逐渐应用于临床中。通过光学表面定位及追踪技术，实现了患者治疗前摆位、治疗中实时位置追踪与监控及以此技术为基础而实施的深吸气屏气（deep inspiration breath holding，DIBH）技术和无创颅脑立体定向放射外科（stereotactic radiotherapy surgery，SRS）固定监控技术等。

SGRT是放疗环节中的独立系统性设备，采用一种非接触式自由空间成像技术，利用结构光或立体视觉等测量方法投照在患者体表，使探测器接收到反射后的信号，利用表面追踪算法对信号进行三维配准。该系统从结构上避免了探测模块与成像体之间的连接。通过计算所得的偏差来纠正摆位，引导放疗。

截至目前，共有三家商业供应商提供SGRT临床解决方案。

1.AlignRT（VisionRT，London，United Kingdom）

采用立体视觉测量方案：该技术采用3D摄像机技术跟踪、监控治疗过程中患者体表的运动。漫反射表面被激光照射时，在空间出现随机分布的亮斑和暗斑，形成散斑。投影仪利用近红外光将伪随机斑点投射于参考平面上，由高清摄像机捕捉该图像后识别患者表面上两个图像之间的对应点，提供相应的2D图像深度信息后得到2D灰阶度图像，再将对应的二维信息进行三角测量从而实现患者体表的测量。

GateCT安装于CT模拟室，主要用于4D CT呼吸信号采集。吊舱中的投影仪发出近红外光，并投射出伪随机斑点，两个摄像头将对应二维信息进行三角测量后转换为一系列的3D坐标，3台摄像吊舱生成的3D体表信息，通过体表合并技术生成患者实时的体表轮廓，再通过体表RTDs（realtimedelta）信息配准，用于调整患者位置。

2.Catalyst（C-Rad，Uppsala，Sweden）

采用结构光测量方案：在患者体表上方，用一束激光以一定的角度照射，激光在患者表面发生反射或者散射，在另一个角度用成像系统对激光反射或散射光进行汇聚成像，当患者表面激光照射所产生光斑的位置变化时，光反射或散射的角度也会变化。用光学系统对光线进行汇聚，光斑成像在电荷耦合元件（charge-coupled device，CCD）或者位置传感器（position sensitive detector，PSD）上，当被测物体发生移动时，位置传感器上的成像光斑就会发生移动，其位移和形变对应患者的体表变化，从而实现患者体表的测量。

Sentincl单独子系统安装于CT模拟室用于获取患者的呼吸信号，可指定兴趣区：该信号随时间变化的幅度用作患者呼吸周期的替代指标，并用于门控CT图像采集。蓝光用于物体扫描和探测并进行治疗成像，采用红色和绿色光源将计算出的摆位误差投射到患者表面。

3.Identify （Humedia，Grunwald，Germany）

采用飞行时间测量方案：利用光信号往返于患者接收表面和光信号探测器之间的时间计算二者距离，同图像传感器相结合捕获患者的表面信息，包括颜色、位置、大小等。采用激光进行幅度调制，测量与患者体表距离所产生的相位差：根据调制光的波长和频率，换算出激光飞行时间：通过确定测量发射信号与接收信号的飞行时间间隔来实现距离测量。

体表光学图像引导放疗系统适合哪些疾病？

（1）脑转移、各种良性颅内疾病（如三叉神经痛、颅骨良性肿瘤）、鼻咽癌、腮腺癌患者。如需实现亚毫米级精准定位的颅内SRS患者、无牙领患者及开放式面罩患者也可使用。

（2）乳腺癌全乳放疗患者、乳腺局部加量放疗患者、乳房切除术后胸壁患者、前列腺治疗的患者、深呼吸屏气治疗纵隔淋巴瘤的患者、呼气相治疗肝癌和胃癌的患者。

（3）SGRT可适用于四肢肿瘤（如肉瘤）患者。

其中，对于乳腺癌患者，SGRT的使用较为广泛。

SGRT解决了哪些临床需求？

（1）摆位精度高。传统的摆位技术主要使用激光灯和真空垫以及体膜等工具做二维摆位，摆位精度低，可重复性差。使用SGRT进行摆位，摆位精度高达0.5～1mm，可以提高摆位速度，简化工作流程。使用自带的自动移床技术，可以方便技师准确地找到病人摆位的位置。分次摆位重复性好，治疗过程中发生的病人消瘦等影响摆位精度的误差可以迅速调整。

（2）填补了实时运动监控的空白。在我们实际使用中，发现病人在治疗过程中存在多种运动，例如：在摆位完成后病人的放松，机器移动时的恐惧，治疗过程中的咳嗽、呕吐，长时间治疗中的挪动身体等都会造成较大的治疗误差。光学体表追踪系统可以实时把这些误差找出来，并且通过和加速器的接口对加速器的束流进行控制，开启或者关闭束流。从而最大可能地降低病人被误照的可能性。

深吸气屏气是什么？有什么优势？

深吸气屏气（DIBH）要求患者在放疗过程中进行深吸气并屏住呼吸，再进行治疗，一旦患者无法继续屏气，机器会监测到患者开始呼吸并且自动暂停治疗，等待患者休息并调节呼吸，然后继续下一个屏气循环。

目前该技术最适宜的适应证是左侧的乳腺癌，但同时也有不少研究表明右侧乳腺癌患者使用DIBH技术同样可以获益，同样能有效降低肺部的放射性损伤。

DIBH的优势是有效增大心脏与治疗靶区的距离，使心脏远离辐射照射区域。根据研究表明，心脏平均受照剂量每增加1Gy，发生冠脉疾病的概率就会增加7%左右，那么使心脏离照射区域越远，就越容易在不损失照射区域剂量分布的情况下，心脏受照剂量更低，从而使发生放射损伤的概率降低。

图1 图左：深吸气屏气；图右：正常呼吸（版权图片 不授权转载）

如图中所示，DIBH时心脏比照射区域远离了很多，最为敏感的冠状动脉在DIBH中处于相对更安全的距离，而在正常呼吸中，冠脉几乎是紧贴在照射区域，更难保护，而且更多的心脏会受到较高剂量的照射。

使用深吸气屏气技术需要患者如何配合？

和其他医疗技术一样，只有患者、医生、治疗师多方协作配合才能达到疗效的最优化。DIBH使用时需要患者运用胸式呼吸深吸气屏气40秒以上，并且胸廓保障超过1.2cm以上的上升幅度，才能达到DIBH技术的使用要求。一次治疗需要深吸气屏气4～6次，如吸气量不理想，需要患者呼吸放松重复吸气屏气，达到标准后，方可继续治疗。

协和医院放疗科SGRT的使用情况

目前我科除部分加速器无法适配安装外，其他所有加速器均已配备光学体表追踪技术，并全部投入临床使用，特别是中国首台适配Halcyon的in bore型align-RT设备也在我科投入临床使用，并已积累大量的临床经验。对于SGRT的使用基本囊括了全病重、多部位、各种固定方式。

图2 版权图片 不授权转载

光学体表定位引导技术是一种高效率、高精度的放疗患者体位监测及管理技术。协和医院放疗团队一定会依靠高精尖设备及自身优势，钻研放疗新技术，研究放疗新方法，本着一切为民的方针细心治疗每一位患者！

来源: 中华医学会

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