放射治疗机载影像系统
放射治疗的机载影像系统是在治疗时所使用的机器上完全按照治疗采用的体位固定和摆位方式，以治疗机器输出的射线进行影像采集，以验证治疗时的几何精度。常规放疗要求至少在实施治疗前对影像进行验证，以评估治疗是否能够执行。对于精度要求高的适形和调强放疗，应该每周甚至每次治疗进行影像验证，以确保治疗质量。但是需要注意影像验证时既要保证影像质量，又不能采用过高的照射剂量，并应对影像验证产生患者照射剂量进行计算，以免给患者造成不必要的损伤。
放射治疗的机载影像系统实施图像引导设备应该具备以下几个特点：容积成像，空间分辨率高，高保真，治疗轮廓和剂量信息能够在计划图像系统和治疗图像系统之间传输，与治疗系统之间无干扰，无侵入性，无辐射剂量，能用于重新计划和实时评估，无需重复摆位，减少治疗时间，成本投入低等特点。目前较为常用IGRT设备主要有以下几种：
（一）电子射野影像系统引导
电子射野影像系统由射线探测器和射线信号的计算机处理两部分组成。当直线加速器发出的射线照射到靶区时，在加速器机头对侧的成像装置可获取数字图像。de Neve等在1992年报道采用EPID系统采集正侧位图像的方法检查每次摆位，当误差大于允许值时，通过移动床板予以校正，然后再做治疗。
（二）X线摄影和透视
X线摄片和透视设备常与治疗设备结合在一起。通过在体内植入金豆，可用治疗室内的X线透视系统实时追踪该标志，以监测治疗时肿瘤和周围正常组织的运动情况。这些设备的有机结合满足了：摆位重复性好；不增加摆位次数；设备与治疗计划配合度高；治疗时间短的四个临床要求。kV级X线摄片能较清晰地辨认肿瘤及周围正常组织结构，但对放疗过程中软组织的相对形态变化难以检测。
（三）kV级扇形束CT
kV级扇形束CT具有扫描速度快，成像清晰，较高的空间、密度分辨率等特点。通常将CT和直线加速器都安装在治疗室内，两者之间通过滑轨相连接，患者可在一台治疗床上实现在线校正，其精确度可达1mm，是目前离线自适应放疗较成熟的方式。但该系统不能在治疗时成像，无法对治疗时的肿瘤运动进行实时追踪，造价较昂贵，使用该技术的医院较少。
（四）KV级锥形束CT
CBCT具有重量轻，体积小、架构开放优点，可直接整合到医用直线加速器上。CBCT图像是采集患者周围不同角度的投射图像重建而成，可在治疗过程中提供三个旋转和三个平移共六个自由度的摆位误差数据。最近CBCT实现了4D的功能，对于肺癌，肝癌等部位可实现动态成像，通过与4D-CT的配合可更准确地判断肿瘤的位置和运动范围，进一步提高了图像引导的精度。CBCT能实现在线校正和离线自适应，无法实施实时追踪技术，但是目前应用最广泛的是IGRT方式。
（五）MV级扇形束CT(https://www.daowen.com)
MV扇形束CT以螺旋断层放射治疗系统为代表。螺旋断层放疗类似多层螺旋CT的扫描模式，360度聚焦断层照射肿瘤。患者治疗前可直接利用螺旋断层放疗加速器进行MV级CT扫描，确认治疗体位与计划体位一致或误差在允许范围后再用该加速器进行治疗。该系统将治疗和成像集成在一起，提高了效率降低了系统误差。但是由于采用MV级CT在成像时主要发生康普顿效应，成像质量差是待解决的问题。
（六）超声图像引导
超声具有无创、无电离辐射、操作简便等优点；超声探头尺寸较小，可在加速器治疗区域内使用，因此在腹部和前列腺肿瘤的动态跟踪研究中表现出优异的应用前景。超声图像引导系统可对软组织、乳腺、前列腺等部位肿瘤进行定位，并且超声无电磁辐射，可降低使患者在治疗过程中的辐射伤害。
（七）磁共振引导放疗
磁共振与其他影像设备相比，具有多重优势，它没有辐射且价格适中，可以形成三维立体动态的图像，对软组织的对比度非常清晰。而且磁共振不仅有形态学，还具备功能学，可以形成分子影像。磁共振成像在放疗计划制订和实施过程中可更精准地确定靶区的范围；在肿瘤放疗过程中的监测肿瘤变化、评估治疗反应以及预后；可减少近距离治疗过程操作者依赖，量化并增加治疗的精确性；可实现在线校位，在线自适应放疗并可在治疗过程中成像实现对运动肿瘤的追踪，该技术将对目前放疗产生巨大的影响。
（八）红外探测的引导技术
通过采用红外线对体表标记点的实时跟踪实现对患者位置信息的校准与监测。标记物主要分为被动式和主动式，被动式是反射红外光，主动式是通过内置的红外发光二极管产生红外光。在临床上通常采用被动式的标记物，主要是表面涂有反射红外光的小球，被动式相较于主动式的视角更大，并且使用时无需考虑供电问题。
（九）电磁导航磁粒监测技术
通过将永久磁粒应答器植入患者的肿瘤组织或者周边组织，利用电磁导航技术实时跟踪在放射治疗过程中肿瘤的位置变动情况。在治疗过程中监测调控系统将肿瘤影像、患者位置情况、方位变动管理、射线成形和射线剂量这些参数以10毫秒的监测调控频率实时动态地精确地同步控制在最佳水平，可以使射线能够聚焦于肿瘤而尽可能小的损伤周边组织，目前在前列腺癌和肺癌中表现出一定的优势。
目前在图像引导放射治疗中实现的几种图像引导方式及现状，不同的方式有自己的优缺点，有些独立使用，但通过联合使用可实现更高的图像引导精度或更多功能。例如超声图像可以很好地分辨软组织而CBCT图像的缺点是软组织分辨率差，超声和CBCT配合可以精确的确定腹部肿瘤的位置，如前列腺癌；红外线探测技术监测患者治疗时体表位置的变化而肿瘤部位植入磁引导粒子的电磁导航技术可以精确跟踪肿瘤的呼吸运动，两者结合可防止患者治疗中的意外移动得同时还可精确地监测肿瘤的位置及运动；电磁导航技术与呼吸门控技术相结合，实现动态追踪技术，在受呼吸运动影响的肿瘤治疗中有较大意义。图像引导的放射治疗应用于广泛应用于常见病种如鼻咽癌，食管癌、前列腺癌、肺癌、宫颈癌等摆位误差较大的肿瘤治疗中，在保证治疗精度的同时进一步降低靶区的外放边界，降低并发症的发生率起了重要的作用。IGRT已在三个方面获得了发展：从离线校正向在线校正发展；从模糊显像向高清晰显像发展；从单一显像向集成显像发展。医学成像技术在放射治疗中的作用也越来越重要。
（刘强高 陈 佳）