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射波刀无框架立体定向放射治疗的临床经验及技巧

2014-06-25 | 发布者:admin | 查看数:3678
摘要】    目的 探讨射波刀 (Cyberknife) 无框架立体定向放射治疗的定位经验及技巧。 方法 回顾性分析33例行射波刀治疗病人的临床资料,共计46个靶区154分次。 结果 本组摆位和定位过程简捷、精确,治疗顺利。随访2~5个月,症状和体征均有好转, MR检查未见放射性脑水肿发生,按肿瘤放射治疗协作组 (RTOG) 急性放射损伤分级标准为0级。 结论 射波刀定位方式具有无框架、无创、精度高、摆位简捷和实时图像引导追踪等优点。 
 
【关键词】  立体定位技术 放射外科手术
 
  Localization and skill of CyberKnife frameless stereotactic radiosurgery: analysis of 33 cases
 
  PIAO Jinghu, WU Chengyuan, ZHAO Yaowei, et al.
 
  Center of CyberKnife, Lutai Tumor Hospital, Ji'nan 250013, China;  Department of Neurosurgery, Qilu Hospital, Shandong University,Ji'nan 250012, China
 
  Abstract:  Objective  To introduce the localization and skill of CyberKnife frame-less stereotactic radiosurgery.  Methods  The clinical data of 33 cases were analyzed retrospectively. There were 46 targets with 154 fractions of localization and positioning process.  Results The positioning and localization were all simple, speedy and exact in all the cases. The therapeutic process was smoothly. After follow-up of 2-5 months, symptoms and signs were markedly improved in all the patients. No edema could be found by MRI. According to Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) acute radiation injury scoring criteria, all cases were rated grade 0.  Conclusion  Localization of Cybernife is of such advantages as frame-less, non-invasive, high precision, simple and speedy positioning and real-time image-guided tracing.
 
  Key words:  stereotaxic techniques;  radiosurgery
         
  射波刀无框架立体定向放射治疗是基于图像引导实时影像追踪的立体定向放射治疗系统,定位技术先进,定位精度高。2007年5~9月,我院采用射波刀治疗33例病人,共计46个靶区154分次。现结合射波刀的定位原理,将射波刀治疗的定位经验及定位技巧介绍如下。
 
  1    对象与方法
 
  1.1    临床资料    男20例,女13例;年龄2~85岁,平均51.5岁。颅内病变21例,脊柱和脊髓病变8例,体部肿瘤4例。WHO肿瘤分级Ⅳ期2例。肿瘤的大小为5.0 mm × 6.1 mm × 5.4 mm~215.0 mm × 135.0 mm × 95.0 mm,处方剂量9~118 Gy,等剂量线为56%~90%。均进行CT和MRI扫描诊断,其中8例病变行病理诊断。
 
  1.2    定位方法和过程    ①使用面罩或真空袋摆位固定。②与治疗床相同的CT检查床上带面罩或真空袋行层厚1.25 mm、机架角度0°、电压120 kV、电流400 mAs、最多300个断层的连续无间隔扫描。行与CT扫描层厚相同或2倍数的MR检查。③刻录CT和MR影像的光盘并导入CyRIS Inview计划系统。④CT和MR影像种子点的选择和配准,融合CT和MR影像。描绘CT或 (和) MR影像中肿瘤和重要器官的边缘。⑤描绘好的肿瘤和重要器官边缘的影像传入主SGI工作站。⑥打开治疗计划系统 (TPS),根据病变部位不同,选择解剖部位、路径、追踪方式、治疗次数。颅内病变选择6D Skull定位技术追踪,脊柱和脊髓病变选择Xsight定位技术,受呼吸动度影响较大部位的肿瘤选择同步呼吸追踪定位系统 (即Synchrony),其他部位软组织肿瘤可选择金标追踪,后两种追踪方式均需要标定金标的位置和数量。⑦显示和移动CT中心并生成数字影像重建 (DRR)。⑧确定计算方格的位置和大小、计划模式、准直器的大小、准直器与路径的分配、靶区和重要器官剂量的设置、射束条数的限制。⑨设计治疗方案与治疗剂量,显示、优化并评估治疗计划。⑩根据等剂量线执行处方剂量。
 
  2    结果
        
  本组颅内病变采用6D Skull定位技术追踪,共28个靶区、66分次;脊柱和脊髓病变采用Xsight 定位技术追踪,共12个靶区、59分次;体部肿瘤采用呼吸追踪定位追踪,共6个靶区、29分次。在射波刀治疗术后,本组病人的症状和体征均有好转。术后复查头颅MR显示:瘤体不同程度地缩小,未发现放射性脑水肿,按照肿瘤放射治疗协作组 (RTOG) 急性放射损伤分级标准为0级。本组病例随访时间2~5个月,2例WHO肿瘤分级Ⅳ期病人术后3个月因病变进展而死亡。
 
  3    讨论 (图1~3)
        
  射波刀是基于图像引导的具有实时影像追踪治疗功能的立体定向放射治疗系统[1],定位技术先进,定位精度高。与有框架的γ-刀等放疗设备定位过程不同,射波刀定位无需框架,定位分为摆位、靶区定位和动态治疗定位3个过程,并且可根据病变部位不同,选择4种不同类型的定位技术对病变进行追踪:颅内病变选择6D Skull定位技术追踪,脊柱和脊髓病变选择Xsight定位技术,受呼吸动度影响较大部位的肿瘤选择同步呼吸追踪定位系统 (即Synchrony),其他部位软组织肿瘤可选择金标追踪。
        
  射波刀摆位首先是由激光定位仪将病人治疗部位粗略移动到系统等中心的位置上 (Isocrypost点);然后根据成像系统报告在操作室内由计算机控制的全自动化治疗床来完成。射波刀治疗床可进行X、Y、Z轴3个位移和3个旋转共6个动度的调整。定位过程中,我们认为使用面罩或真空袋摆位固定时,在面罩或真空袋激光交叉点处作“+”字形标记,同时在眼眶等骨性标识点处进行标记,这样有利于更快速、准确地完成摆位过程。
        
  射波刀的定位系统由两部分组成,包括治疗室天花板上的两部X-线摄影机和治疗床两侧交叉相对的非晶硅数码影像探测器。射波刀应用人体骨骼结构作为参考框架,首先根据病人CT数据合成一对DRR影像作为标准,影像系统在治疗过程中每个治疗节点上提供一对实时影像,影像经过数字化处理,与CT数据合成的DRR影像进行重叠,判断两组影像X、Y、Z轴的位移和旋转偏差 (图1),并能指导机械臂快速以0.1 mm和0.1°精度进行修正[2]。为确保射波刀治疗精度在亚毫米水平,我治疗中心DRR影像是在CT检查层厚1.25 mm,层数200~250层的连续无间隔扫描条件下合成的。治疗过程中验证次数根据治疗部位靶点的移动幅度来决定。颅内病变靶点尽管移动幅度小,但是重要组织较多,因此需多次验证。本组选择每4~5个节点验证一次的方法已能满足精度要求,本组21例颅内病变28个靶区66分次,从机械臂X、Y、Z轴的位移和旋转偏差曲线可见本组的治疗过程顺利 (图1)。
        
  射波刀系统治疗脊髓及脊椎周围肿瘤时,采用创新性的Xsight 定位技术,它是通过在目标靶区设定81个交点64个网格,通过比对实时影像和CT 数据合成DRR影像在网格内的骨性标志来实现 (图2),网格内骨性标志重叠率越高,精度越高。本组8例脊椎肿瘤病人中,7例重叠率达80%以上,仅1例因椎体骨质破坏,骨性标志重叠率为40%。射波刀系统治疗脊髓及脊椎周围肿瘤时,由于体表的骨性标志点不明显,给CT和MRI影像融合过程中种子点的选择带来困难。因此,本组在CT和MRI定位检查时,采用在体表相应椎体平面呈“△”固定3个维生素E胶囊的方法解决了种子点的选择问题。维生素E胶囊在CT和MRI影像中显示良好,使影像融合过程快捷、顺利,降低了影像融合误差的概率。另外,治疗胸椎肿瘤时,治疗前在椎体相应的体表部位放置金属标记物,可以弥补胸椎缺乏骨性特征的不足,有利于缩短定位时间。
        
  射波刀采用比门控技术更加先进的同步呼吸追踪定位系统,追踪受呼吸动度影响较大的体部肿瘤。它是由天花板上Synchrony 摄像机组和固定在同步呼吸追踪背心上的红光二极管发生器 (LED) 组成。为了追踪目标靶点,第3代射波刀需要在靶区周围植入4~6基准 (图3)。植入基准数越多,呼吸追踪靶点越可靠,但是发生气胸和出血的潜在危险性也越大。本组仅植入1个基准,采用Xsight定位技术追踪定位靶点的3个旋转,然后,采用Synchrony追踪靶点的3个位移取得良好的效果。体部肿瘤靶点移动度大,但重要器官较少,治疗精度要求相对较低。因此,本组4例体部肿瘤6个靶区29分次采用同步呼吸追踪定位系统,每5~7个节点验证1次,随访2~5个月,无放射性肺炎发生。
        
  射波刀治疗系统是目前惟一采用人体骨骼结构作为参考框架的定位治疗方法,可治疗全身肿瘤[3],使传统的机械定位跨越到实时影像追踪定位时代。本组临床应用的初步体会:射波刀具有无框架、重复性好、精度高、摆位简捷等优点。定位重复性好使射波刀大剂量低分次重复治疗得以实现,可以射杀和消融肿瘤细胞。
        
  致谢:衷心感谢台湾荣军总医院陈光耀博士、美国Accuray公司付东山博士和邹文峰工程师对本项工作的支持和帮助!
 
【参考文献】
    [1] PHAM C J, CHANG S D, GIBBS I C, et al. Preliminary visual field presevation after staged CyberKnife radio- surgery for perioptic lesions [J]. Neurosurgery, 2004, 54(4): 799-812.
 
  [2] YU C, JOZSEF G, APUZZO M L, et a1. Measurements of the relative output factors for CyberKnife collimators [J]. Neurosurgery, 2004, 54(1): 157-l62.
 
  [3] KUO J S, YU C, PETROVICH Z, et a1. The CyberKnife stereotactic radiosurgery system: description, installation, and an initial evaluation of use and functionality [J]. Neurosurgery, 2003, 53(5): 1235-1239.