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        射波刀影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用優(yōu)化

        2015-12-20 10:01:47史立群
        醫(yī)療衛(wèi)生裝備 2015年1期
        關(guān)鍵詞:射波吸收劑量攝片

        汪 勝,張 鑫,錢 偉,蔚 華,史立群

        射波刀影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用優(yōu)化

        汪 勝,張 鑫,錢 偉,蔚 華,史立群

        目的:縮短射波刀影像引導(dǎo)配準(zhǔn)時(shí)間和治療時(shí)間,減少體位修正攝片次數(shù),降低患者額外輻射吸收劑量。方法:分析射波刀治療流程各個(gè)環(huán)節(jié)干擾影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用的因素,給出優(yōu)化方案;統(tǒng)計(jì)優(yōu)化前后患者單次治療時(shí)間及攝片次數(shù)數(shù)據(jù),評(píng)估優(yōu)化結(jié)果。結(jié)果:優(yōu)化前,80例患者單次治療時(shí)間為(60.54±10.52)min,攝片次數(shù)為(32.45± 9.93)次;優(yōu)化后,72例患者單次治療時(shí)間為(49.78±8.39)min,平均攝片次數(shù)為(23.26±7.42)次。優(yōu)化前后單次平均治療時(shí)間縮短22.3%(P<0.001),單次平均攝片次數(shù)減少39.5%(P<0.001)。結(jié)論:優(yōu)化射波刀影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用,可有效縮短射波刀治療時(shí)間,減少影像引導(dǎo)攝片次數(shù),降低患者額外輻射吸收劑量以及減少X線球管及影像探測板的損耗。

        射波刀;影像引導(dǎo)系統(tǒng);治療時(shí)間;攝片次數(shù);優(yōu)化

        0 引言

        現(xiàn)代放射治療技術(shù)快速發(fā)展,立體定向放射治療(stereotactic radio therapy,SRT)在臨床治療中快速應(yīng)用,其中影像引導(dǎo)技術(shù)(image guided radiotherapy,IGRT)大大提高了放射治療照射靶目標(biāo)的精確性,將放射治療帶向了精確制導(dǎo)的時(shí)代[1]。射波刀是目前全球最先進(jìn)的立體定向放射治療設(shè)備,其影像引導(dǎo)系統(tǒng)包括六維顱骨追蹤(6D-skull)、脊柱追蹤(X-sight spine)、金標(biāo)追蹤(fiducial)、同步呼吸追蹤(synchrony)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),與傳統(tǒng)放射治療技術(shù)相比,在實(shí)時(shí)位置驗(yàn)證、影像引導(dǎo)及動(dòng)態(tài)追蹤病灶等方面具有較明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是,射波刀高劑量、低分割、治療計(jì)劃射野多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)[2],也會(huì)導(dǎo)致平均治療時(shí)間較長,臨床治療中若應(yīng)用影像引導(dǎo)系統(tǒng)不力,為配準(zhǔn)而反復(fù)攝片修正體位,勢(shì)必會(huì)增加患者額外輻射吸收劑量,延長射波刀治療時(shí)間。2003年,Romanelli等[3]就認(rèn)為射波刀每次治療的時(shí)間較長,推測其放射生物學(xué)效應(yīng)可能會(huì)受到影響。應(yīng)此,本文將探討優(yōu)化射波刀影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用,在保證治療精確性的前提下,縮短影像引導(dǎo)配準(zhǔn)時(shí)間,縮短治療時(shí)間;減少體位修正攝片次數(shù),降低患者額外輻射吸收劑量。

        1 資料與方法

        1.1 病例資料

        2013年3月至12月共152例治療患者,其中脊柱追蹤患者103例、六維顱骨追蹤患者39例、呼吸同步追蹤患者10例;患者為隨機(jī)性選擇,具有一般性、普遍性的原則。

        1.2 設(shè)備儀器

        G3射波刀:影像引導(dǎo)系統(tǒng)由2個(gè)裝置于頂棚的kV級(jí)X線源和2個(gè)裝置于治療床左右側(cè)的非晶硅平板探測器組成。治療時(shí)由X線源曝光拍攝1組正交影像與CT掃描數(shù)字重建影像(digitally recon-structed radiograph,DRR)相比較,當(dāng)追蹤目標(biāo)(骨骼或植入金標(biāo))進(jìn)入到追蹤范圍內(nèi),影像引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)追蹤目標(biāo)的線性位移和旋轉(zhuǎn)角度偏差,自動(dòng)計(jì)算出患者體位與CT掃描體位在六維自由度的偏差,然后由控制臺(tái)計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)治療床作相應(yīng)的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)(精度0.1 mm/0.1°),對(duì)患者體位進(jìn)行修正,使其中3個(gè)平移位移偏差小于10 mm(可補(bǔ)償偏差值,呼吸同步追蹤為25 mm),左(右)旋轉(zhuǎn)及頭(腳)旋轉(zhuǎn)偏差小于1°,順(逆)時(shí)針偏差小于3°。最后再由機(jī)械臂根據(jù)六維自由度偏差數(shù)據(jù)作靜態(tài)或動(dòng)態(tài)修正。

        1.3 優(yōu)化方法

        根據(jù)射波刀治療流程(如圖1所示),分析各個(gè)環(huán)節(jié)干擾影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用的因素,給出優(yōu)化方案。

        圖1 射波刀治療流程

        1.3.1 體位固定

        射波刀使用熱塑面模和真空負(fù)壓成型墊固定患者體位。良好的模體制作可有效維持患者體位穩(wěn)定,增強(qiáng)影像引導(dǎo)的穩(wěn)定性,減少體位修正攝片次數(shù)。

        優(yōu)化方案:(1)引導(dǎo)患者放松情緒,采用患者舒適、舒展的體位制作模體;(2)制作模體時(shí)應(yīng)讓頭模和體模緊貼患者皮膚直至模體完全塑形,為患者固定舒適的體位。

        1.3.2 CT掃描

        射波刀使用CT掃描獲取患者定位影像,以此制訂治療計(jì)劃,生成DRR,作為影像引導(dǎo)系統(tǒng)定位配準(zhǔn)基準(zhǔn)圖像。因此CT影像和掃描體位將影響治療時(shí)患者體位修正與影像配準(zhǔn)難度。

        優(yōu)化方案:(1)使用水平儀測量CT適配器水平度,保證適配器水平放置;(2)引導(dǎo)患者放松身體,使患者CT掃描體位與體位固定時(shí)一致;(3)對(duì)于體部治療患者(特別對(duì)采用靜態(tài)追蹤方式患者),囑咐其在CT掃描時(shí)平穩(wěn)呼吸屏氣;(4)CT掃描曝光參數(shù)采用120 kV、400 mA標(biāo)準(zhǔn)。

        1.3.3 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)

        射波刀使用multiplan TPS軟件,由導(dǎo)入CT影像、勾畫靶區(qū)、選取配準(zhǔn)中心、設(shè)計(jì)治療計(jì)劃、傳輸治療計(jì)劃等步驟組成。其中配準(zhǔn)中心位置選取決定了DRR影像追蹤目標(biāo)位置。如圖2所示,箭頭所指配準(zhǔn)中心位置膈肌的位移運(yùn)動(dòng)可改變追蹤范圍內(nèi)生理構(gòu)造,造成相關(guān)追蹤區(qū)域錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)率升高,增加了影像配準(zhǔn)的難度。

        圖2 CT中心位置對(duì)影像引導(dǎo)的影響

        優(yōu)化方案:增強(qiáng)追蹤目標(biāo)的穩(wěn)定性和可辨識(shí)性。(1)對(duì)于顱骨追蹤患者,配準(zhǔn)中心選取應(yīng)使追蹤范圍包含90%以上顱骨;(2)對(duì)于脊柱追蹤患者,配準(zhǔn)中心應(yīng)盡量選取結(jié)構(gòu)完好、辨識(shí)度高的椎體,同時(shí)注意避開周圍活動(dòng)組織的影響;(3)金標(biāo)追蹤及呼吸追蹤患者注意選取金標(biāo)的個(gè)數(shù)及位置間隔,應(yīng)易于辨識(shí)。

        1.3.4 治療前準(zhǔn)備

        由于患者多數(shù)是第一次接受射波刀治療,因此容易出現(xiàn)恐懼緊張等負(fù)性情緒,導(dǎo)致治療時(shí)身體僵化,抗拒體位修正,致使反復(fù)攝片修正體位。同時(shí),腫瘤疾病所致的咳嗽、疼痛、不由自主活動(dòng)等癥狀同樣會(huì)導(dǎo)致影像追蹤治療中斷,延長治療時(shí)間。

        優(yōu)化方案:(1)術(shù)前宣教:針對(duì)患者性格特征采取不同的心理疏導(dǎo)方式,糾正患者負(fù)性情緒,消除恐懼心理,使患者以樂觀積極的態(tài)度配合治療;(2)治療前護(hù)理:針對(duì)患者的咳嗽、疼痛、不自主活動(dòng)等癥狀,按醫(yī)囑給予對(duì)癥處理,以達(dá)到止咳、平喘、鎮(zhèn)靜的作用,減少患者治療時(shí)的活動(dòng)度[4]。

        1.3.5 治療實(shí)施

        射波刀治療實(shí)施由治療前影像引導(dǎo)配準(zhǔn)和治療中動(dòng)靜態(tài)影像追蹤治療完成。其中治療前擺位對(duì)于影像配準(zhǔn)難度有直接影響,治療中影像曝光參數(shù)及追蹤參數(shù)的選擇對(duì)影像引導(dǎo)精確性和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。

        優(yōu)化方案:(1)加強(qiáng)治療前擺位,力求使患者體位與CT掃描時(shí)一致,首次治療患者,要求主管醫(yī)師、物理師、技師和護(hù)師同時(shí)在場配合指導(dǎo)擺位,保證配準(zhǔn)中心與影像中心位置最為接近。(2)選擇合適的曝光參數(shù):顱骨追蹤患者,曝光參數(shù)選擇為電壓88~92 kV、電流100 mA、曝光時(shí)間100 ms;體部治療患者,按頸、胸、腰部曝光參數(shù)可分別選擇為(75 kV、75 mA、75 ms)、(80~120 kV、100 mA、100 ms)、(100~120 kV、100 mA、100 ms);同步呼吸追蹤和肺追蹤方式中因患者曝光過程中存在呼吸運(yùn)動(dòng),為避免金標(biāo)或腫瘤運(yùn)動(dòng)對(duì)影像質(zhì)量的影響,曝光時(shí)間應(yīng)盡量選擇短些(50 ms),且A、B球管應(yīng)選擇相同的曝光時(shí)間[5]。(3)選擇合適的追蹤參數(shù):盡量選擇射波刀默認(rèn)的追蹤參數(shù),攝片頻率選取每8~15條射束驗(yàn)證1次,或治療開始階段驗(yàn)證少一些,后期多一些[6]。

        1.4 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

        使用Excel表格記錄優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時(shí)間,評(píng)估優(yōu)化結(jié)果。

        2 結(jié)果

        統(tǒng)計(jì)優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時(shí)間(如圖3所示)。未優(yōu)化影像引導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用前(2013年3月至7月)份治療患者80例(脊柱追蹤51例、顱骨追蹤21例、呼吸追蹤8例),治療分次數(shù)333次,單次治療時(shí)間最短為30 min,最長為120 min,單次治療時(shí)間為(60.54±10.52)min,單次治療攝片次數(shù)最少為12次,最多為100次,單次治療攝片次數(shù)為(32.45±9.93)次;優(yōu)化影像引導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用后(2013年8月至12月)治療患者72例(脊柱追蹤52例、顱骨追蹤18例、呼吸追蹤2例),治療分次數(shù)298次,單次治療時(shí)間最短為30 min,最長為75 min,單次治療時(shí)間為(49.78±8.39)min,單次治療攝片次數(shù)最少為12次,最多為53次,單次治療攝片次數(shù)為(23.26± 7.42)次(見表1)。

        圖3 優(yōu)化前后單次治療攝片次數(shù)及治療時(shí)間

        表1 優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時(shí)間的比較(±s)

        表1 優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時(shí)間的比較(±s)

        注:優(yōu)化前后單次治療平均攝片次數(shù)及治療時(shí)間差異有顯著統(tǒng)計(jì)意義(P<0.001)[7]

        組別 治療病例數(shù) 治療分次數(shù) 單次治療攝片次數(shù)單次治療治療時(shí)間/min優(yōu)化前 80 333 32.45±9.93 60.54±10.52優(yōu)化后 72 298 23.26±7.42 49.78±8.39

        由表1分析可得,優(yōu)化射波刀影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用前后,患者單次治療時(shí)間平均縮短約10 min,縮短治療時(shí)間的幅度為22.3%;單次治療攝片次數(shù)平均減少約9次,減少體位修正攝片次數(shù)的幅度為39.5%。

        3 討論

        影像引導(dǎo)技術(shù)是射波刀立體定向放射治療精確執(zhí)行的基礎(chǔ)技術(shù)之一。在臨床實(shí)踐中,我們通過不斷優(yōu)化射波刀治療術(shù)前宣教、擺位、曝光及追蹤參數(shù)選取等措施來獲取高質(zhì)量且穩(wěn)定的影像引導(dǎo)圖像,有效縮短射波刀單次治療影像引導(dǎo)配準(zhǔn)時(shí)間約10 min,減少體位修正攝片次數(shù)約10次。根據(jù)美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì)AAPM TG75號(hào)報(bào)告[8],影像引導(dǎo)每次攝片在影像中心處的劑量為0.1~2.0 mGy,取射波刀治療分次中位數(shù)為4次,減少攝片次數(shù)10次可減少患者額外輻射吸收劑量4~80 mSv。國內(nèi)董洋等[9]的研究認(rèn)為,射波刀影像引導(dǎo)系統(tǒng)單次攝片對(duì)患者產(chǎn)生約0.5~385 μGy的額外電離輻射吸收劑量,取治療分次中位數(shù)為4次,減少攝片次數(shù)10次可減少患者額外輻射吸收劑量約20 μSv~15 mSv;徐慧軍等[10]的研究認(rèn)為,射波刀kV級(jí)影像系統(tǒng)提高了照射精度,但也給患者帶來了不同大小的額外輻射劑量;同時(shí),Romanelli等[3]的研究指向射波刀治療的時(shí)間較長,推測其放射生物學(xué)效應(yīng)可能會(huì)受到影響??梢?,研究減少射波刀治療體位修正攝片次數(shù)和縮短配準(zhǔn)時(shí)間,可降低患者額外輻射吸收劑量,對(duì)提高患者臨床治療效果及治療體驗(yàn)均是非常有益的探索。同時(shí),影像引導(dǎo)系統(tǒng)X線球管和影像探測板均有使用壽命,優(yōu)化影像引導(dǎo)系統(tǒng)臨床應(yīng)用可以延長射波刀影像引導(dǎo)設(shè)備使用壽命、提升射波刀治療效率,讓治療設(shè)備可以更好地造福于腫瘤患者。

        [1]郝春成.影像引導(dǎo)放射治療的應(yīng)用及進(jìn)展[J].實(shí)用腫瘤學(xué)雜志,2010,24(5):487-489.

        [2]王志震,袁智勇.射波刀—低分割單次大劑量立體定向放射治療的最佳執(zhí)行者[J].中國腫瘤臨床,2009,36(4):234-237.

        [3]Romanelli P,Heit G,Chang S D,et al.CyberKnife radiosurgery for trigeminal neuralgia[J].Stereotact Funct Neurosurg,2003,81(14):105-109.

        [4]盧幻真,唐陽,李枕丞,等.射波刀治療過程中出現(xiàn)E-Stop的原因分析及對(duì)策[J].中國醫(yī)學(xué)創(chuàng)新,2012,9(36):121-122.

        [5]王境生,李豐彤,董洋,等.第三代射波刀系統(tǒng)影像曝光參數(shù)的選擇[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2012,21(4):400.

        [6]李兵,鹿紅,朱錫旭.新一代全身腫瘤立體定向放射外科技術(shù)——射波刀[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào),2010,23(4):435-439.

        [7]伯納德·羅斯納.生物統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)[M].孫尚拱,譯.北京:科學(xué)出版社,2004:267-269.

        [8]Murphy M J,Balter J,Balte S,et al.The management of imaging dose during image-guided radiotherapy:report of the AAPM task group 75[J].Med Phys,2007,34(10):4 041-4 063.

        [9]董洋,李豐彤,王境生,等.射波刀圖像引導(dǎo)系統(tǒng)額外吸收劑量評(píng)估[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2013,22(2):154-156.

        [10]徐慧軍,李玉,張素靜,等.射波刀治療中患者拍攝的千伏級(jí)影像數(shù)量統(tǒng)計(jì)及受到的劑量評(píng)估[J].中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志,2013,15(1):4-6.

        (收稿:2014-02-25 修回:2014-06-11)

        Clinical optimization of Cyberknife image-guided system

        WANG Sheng,ZHANG Xin,QIAN Wei,WEI Hua,SHI Li-qun
        (Cyberknife Center,the 117th Hospital of the PLA,Hangzhou 310013,China)

        ObjectiveTo shorten cyberknife image-guided localization registration time,decrease the position correction shoot times and reduce additional radiation absorbed dose to patients.MethodsThe factors influencing the clinical application of cyberknife image-guided system were analyzed,and then some optimization scheme was put forward.The optimization results were evaluzed by summarizing the treatment time and shoot times.ResultsBefore optimization,80 patients had the mean treatment time(60.54±10.52)min and the shoot times(32.45±9.93);after optimization,72 patients had the mean treatment time(49.78±8.39)min and the mean shoot times(23.26±7.42).The optimization made the mean treatment time decreased by 22.3%(P<0.001)and the mean shoot times reduced by 39.5%(P<0.001).Conclusion Optimized application of cyberknife image-guided system can effectively shorten treatment time and shootnumbers, reduce additional radiation absorbed dose to patients,decrease the loss of X-ray tube and the image detection plate. [Chinese Medical Equipment Journal,2015,36(1):90-92]

        Cyberknife;IGRT;treatment time;shoot times;optimization

        R318.6;TH774

        A

        1003-8868(2015)01-0090-03

        10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.090

        汪 勝(1986—),男,物理師,主要從事射波刀立體定向放射治療方面的研究工作,E-mail:443404538@qq.com。

        310013杭州,解放軍117醫(yī)院射波刀中心(汪 勝,張 鑫,錢 偉,蔚 華,史立群)

        錢 偉,E-mail:qwhz117@163.com

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