劉懿梅，陳美寧，鄧小武，彭應(yīng)林

510060 廣州，中山大學(xué)腫瘤防治中心 華南腫瘤學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/腫瘤醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心 放療科.

食管癌是常見的消化道惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率居高不下，在我國惡性腫瘤流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)中分別位居第六位及第四位［1］。放射治療（放療）聯(lián)合其他治療方式的綜合治療是中晚期患者的主要治療手段［2］。然而，由于食管癌放射治療的照射靶區(qū)范圍較大，很多重要的正常組織包括肺、心臟等在接受常規(guī)放射治療時(shí)會(huì)接受到相當(dāng)高的劑量照射，引起諸如放射性肺炎或后期心血管系統(tǒng)損傷等并發(fā)癥，從而影響了腫瘤靶區(qū)獲得足夠的根治性放射治療劑量，或者影響患者的生存質(zhì)量［3-4］。現(xiàn)代先進(jìn)放療技術(shù)三維適形放射治療和調(diào)強(qiáng)放射治療均能達(dá)到在提高局控率的情況下減少放療毒性的效果［5-7］。但是，這種精確放療技術(shù)的應(yīng)用仍然存在一些未能很好解決的問題，包括由于食管癌放療的體位固定和重復(fù)性較差導(dǎo)致的擺位誤差、分次放射治療期間腫瘤退縮和呼吸運(yùn)動(dòng)造成的腫瘤靶區(qū)和周圍重要器官的內(nèi)移動(dòng)、以及患者體內(nèi)器官的物理密度和生物特性改變等，會(huì)導(dǎo)致治療照射的劑量及生物效應(yīng)與計(jì)劃設(shè)計(jì)之間產(chǎn)生較大的偏 差［8-9］。隨著放療技術(shù)的發(fā)展，使用各種在線成像手段可在分次治療前或治療中獲取患者影像，跟蹤大體腫瘤體積（gross tumor volume，GTV）和危及器官（organs at risk，OARs）位置、形狀和密度改變的影像引導(dǎo)放療（image guided radiotherapy，IGRT）技術(shù)可以修正擺位誤差或修改治療計(jì)劃，以期減少上述偏差［10-12］。IGRT可縮小治療分次之間的擺位誤差，以期提高局控率，并降低放療毒性。本文將對(duì)IGRT技術(shù)在食管癌放射治療中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢加以綜述。

1 2D影像引導(dǎo)食管癌放療

二維（2D）影像引導(dǎo)主要包括2D 兆伏級(jí)（MV）影像和2D 千伏級(jí)（kV）影像，其中2D MV影像主要通過電子射野影像系統(tǒng)（electronic portal imaging device，EPID）拍片獲取，并與放療計(jì)劃的數(shù)字重建放射影像（digitally reconstructured radiograph，DRR）進(jìn)行影像配準(zhǔn)和擺位誤差校準(zhǔn)。2D kV影像主要通過加速器機(jī)載的kV影像系統(tǒng)，容積影像系統(tǒng)（x-ray volume imaging，XVI）或機(jī)載影像系統(tǒng) （on-board imaging，OBI），拍攝數(shù)字化X線照片獲得，并與放療計(jì)劃DRR圖進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和擺位校準(zhǔn)。

1.1 2D MV影像引導(dǎo)食管癌放療

EPID是最早的IGRT技術(shù)之一，在精確放療中起著重要的作用。EPID是利用非硅晶平板獲取2D MV影像的影像系統(tǒng)，采集時(shí)間短，射野信息獲取量大，可獲取擺位誤差的大小。臨床常用于患者治療前的擺位驗(yàn)證，通過與DRR配準(zhǔn)從而修正擺位。胡俊等［13］利用EPID 拍攝0°和90°/270°射野驗(yàn)證片，發(fā)現(xiàn)在X、Y和Z 軸上誤差分別為3.33%、6.67% 和10%（3～5 mm），未發(fā)現(xiàn)誤差超過5 mm者，并指出誤差3～5 mm的患者應(yīng)進(jìn)行重新擺位，可提高擺位的準(zhǔn)確性。張玲玲和錢月紅等［14-15］也分別用EPID對(duì)食管癌患者調(diào)強(qiáng)放療的擺位誤差進(jìn)行研究，得到相似結(jié)論。黃瑾萍等［16］用EPID擺位驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)胸中、下段患者擺位誤差高于頸段、胸上段，且指出放療期間部分患者消瘦明顯，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行重新定位電子計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）和計(jì)劃設(shè)計(jì)，將有助于提高放療精度。EPID不僅可以實(shí)時(shí)修正食管癌放療擺位誤差，還可以確定計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）的外擴(kuò)邊界大?。?7-19］。然而，EPID引導(dǎo)食管癌放療擺位時(shí)，常以椎體或骨性結(jié)構(gòu)作為靶區(qū)參照，但研究證明事實(shí)并非如此，靶區(qū)與椎體的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生變化，有研究指出在沒有影像引導(dǎo)的情況下，腫瘤頭腳方向的位置誤差可高達(dá)10 mm，EPID可能低估了腫瘤的位置變化［18］。EPID相對(duì)三維（3D）影像而言，其軟組織分辨率差。因此采用3D在線IGRT，才能進(jìn)一步驗(yàn)證食管及食管內(nèi)腫瘤位置，以提高食管癌放療的準(zhǔn)確性。

1.2 2D kV影像引導(dǎo)食管癌放療

隨著放療技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代的放療加速器集成了機(jī)載kV級(jí)X線影像系統(tǒng)（XVI或OBI），該系統(tǒng)可以獲得患者治療體位的2D和3D X線影像。Martins等［20］報(bào)道了使用2D kV影像引導(dǎo)食管癌放療可以提高擺位的準(zhǔn)確性，觀察到擺位誤差導(dǎo)致的PTV外擴(kuò)邊界在前后、頭腳和左右方向的大小分別為0.9 cm、1.1 cm和0.8 cm。盡管2D kV影像可以通過骨性結(jié)構(gòu)的配準(zhǔn)來糾正擺位誤差，但不能觀察器官的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，因此需至少放置3個(gè)金屬標(biāo)記物在靠近腫瘤或瘤床的位置，以準(zhǔn)確定位靶區(qū)。相比于2D MV影像，2D kV影像的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)比度好、空間分辨率高且成像劑量低［21］。不過2D MV影像引導(dǎo)是同源射束引導(dǎo)，可避免kV影像系統(tǒng)中心和治療射線的等中心不一致帶來的誤差。2D kV影像獲取速度快，曝光率低，但是其軟組織分辨率仍然偏低，因此具有較好軟組織分辨率的3D kV影像將是獲取食管癌擺位信息的更好選擇［22-25］。研究也證實(shí)，用3D kV影像引導(dǎo)食管癌放療時(shí)觀察到的擺位誤差小于2D kV影像，因而所需的PTV邊界更小，這將會(huì)減少正常組織的受照劑量［20］。

綜上所述，當(dāng)使用金屬標(biāo)記物作參考定位時(shí)，通常2D成像足以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)亩ㄎ?，可使?D kV影像進(jìn)行食管癌放療引導(dǎo)擺位。在沒有金屬標(biāo)記點(diǎn)作為基準(zhǔn)的情況下，需要獲取3D影像，以引導(dǎo)食管癌放療擺位［21］。

2 3D影像引導(dǎo)食管癌放療

放療中可通過集成的影像設(shè)備獲取3D體積影像，如通過安裝在機(jī)架上的OBI系統(tǒng)或XVI系統(tǒng)可獲取較高軟組織分辨率的錐形束CT 影像（cone beam computed tomography，CBCT）；或通過加速器室內(nèi)安裝的滑軌CT系統(tǒng)（CT-on-rail）、一體化CT加速器 （如聯(lián)影CT加速器） 和螺旋斷層放療加速器（helical tomotherapy，HT）等 獲 取在 線3D kV CT或MVCT影像；或通過磁共振加速器獲取在線磁共振影像（magnetic resonance imaging，MRI）。臨床應(yīng)用中，2D影像獲取迅速，但只能參考骨性標(biāo)志進(jìn)行擺位修正，但3D影像可以評(píng)估軟組織，包括食管（腫瘤）和OARs，提供更準(zhǔn)確的擺位驗(yàn)證［26］。

2.1 3D CBCT影像引導(dǎo)食管癌放療

CBCT影像引導(dǎo)是指在每次治療前、治療中和治療后獲取患者在線影像，并與計(jì)劃CT影像進(jìn)行配準(zhǔn)，得到配準(zhǔn)結(jié)果，用以移床修正，以校正患者治療擺位誤差。國內(nèi)外學(xué)者分別利用CBCT影像對(duì)食管癌放療的擺位誤差、PTV外擴(kuò)邊界和劑量學(xué)差異分別進(jìn)行研究。有研究發(fā)現(xiàn)在食管癌首次治療中，可通過CBCT引導(dǎo)顯著降低其擺位誤差，且對(duì)于分次間擺位誤差，CBCT也有很好的修正作用［27］。許峰等［28］分析胸部CBCT引導(dǎo)配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示僅有3.4%的擺位誤差在3D方向＜2mm，頭腳（SI）誤差最大可達(dá)18.9 mm。同時(shí)指出在左右（LR）、前后（AP）和頭腳（SI）方向分別外擴(kuò)約6 mm、6 mm和10 mm margin時(shí)，擺位誤差可減少90%。謝志原等［29］分析了食管癌患者146次治療前、擺位后和擺位誤差修正后的CBCT數(shù)據(jù)，得到其首次擺位誤差在X軸方向較小，為（0.85±3.56）mm，在Y和Z方向誤差較為明顯，分別為（-2.31±2.10）mm和（1.82±4.00）mm。李建成等［30］對(duì)CBCT影像＋6D治療床修正引導(dǎo)食管癌放療擺位進(jìn)行研究，指出糾正6D方向誤差的干預(yù)點(diǎn)為：平移＞1 mm，旋轉(zhuǎn)＞0.5°，以提高食管癌放療的準(zhǔn)確性。亦有研究計(jì)算CBCT的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差以及食管癌患者放療擺位的CTV-PTV的外擴(kuò)邊界［31-32］，其中Yamashita指出基于CBCT引導(dǎo)的PTV 邊界應(yīng)在各個(gè)方向上都需要 8 mm［33］。尚凱［34］進(jìn)一步用CBCT影像計(jì)算了食管癌擺位誤差對(duì)放療劑量的影響，提示CBCT引導(dǎo)擺位修正可提高劑量照射精度。

2.2 3D CT影像引導(dǎo)食管癌放療

CBCT是臨床應(yīng)用最多的IGRT技術(shù)之一，但

CBCT 影像獲取時(shí)間長，掃描過程中由于患者呼吸生理運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影，使其空間分辨率降低。CBCT影像易受散射線影響，其質(zhì)量較差，而且CT值不穩(wěn)定。因此CBCT影像在食管癌放療中很難辨別腫瘤靶區(qū)的位置，給醫(yī)生帶了很大挑戰(zhàn)。而隨著CT-onrail系統(tǒng)、聯(lián)影uRT系統(tǒng)和螺旋斷層放療系統(tǒng)出現(xiàn)，可在線獲取kV CT和MV CT影像，相比于CBCT影像，具有更好的軟組織分辨率，可更好地引導(dǎo)食管癌放療擺位，甚至實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)放療。

2.2.1 MV CT影像引導(dǎo)食管癌放療 螺旋斷層放療是一種利用HT系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)節(jié)的放射治療［35］，它通過比較每日MV CT和計(jì)劃CT 影像來引導(dǎo)放療擺位。該斷層治療系統(tǒng)包括使用互信息算法的配準(zhǔn)軟件，用于自動(dòng)配準(zhǔn)MV CT和計(jì)劃CT影像并得到平移和旋轉(zhuǎn)校正數(shù)據(jù)［36-37］。雖然MV CT的影像質(zhì)量，特別是軟組織對(duì)比度，與傳統(tǒng)kV CT相比有一定的不足，但既往研究表明，MV CT獲得的影像足以顯示軟組織、骨性和腫瘤結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)［38-40］。利用體模進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其自動(dòng)配準(zhǔn)常規(guī)能夠在幾秒鐘內(nèi)找到正確的平移和旋轉(zhuǎn)，精確度小于1 mm［38］。Chen等［41］通過每天的MV CT掃描，評(píng)估食管癌放療期間食管的生理運(yùn)動(dòng)及腫瘤變化，結(jié)果顯示，在治療前使用MV CT進(jìn)行影像引導(dǎo)，可以有效地監(jiān)測擺位誤差，從而減少PTV的外擴(kuò)邊界，減少對(duì)重要OARs的輻射劑量，從而降低治療毒性，使得提高靶區(qū)劑量成為可能。另外，對(duì)于局部晚期胸段食管癌患者，MV CT影像可通過周圍肺和椎體的參考對(duì)比來評(píng)估腫瘤位置變化。

2.2.2 kV CT影像引導(dǎo)食管癌放療 相對(duì)于CBCT，診斷級(jí)kV CT影像對(duì)比度與軟組織分辨率更優(yōu)。目前，CT-on-rail和聯(lián)影CT加速器（uRT-linac506c，聯(lián)影醫(yī)療，中國）可以支持每次治療在線掃描CT圖像，為食管癌放療提供了更有效的影像引導(dǎo)工具。薛瑩等［42］利用Siemens Oncor Linac配置的滑軌式安裝的診斷級(jí)CT（kV CT）裝置，獲得靶區(qū)以及OARs的準(zhǔn)確位置信息，來確定出統(tǒng)一準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，從而精確高效評(píng)估并修正擺位誤差，以提高擺位驗(yàn)證 精度。

2.2.3 MRI影像引導(dǎo)食管癌放射治療 MRI具有優(yōu)于CT影像的軟組織分辨率，可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行放療靶區(qū)勾畫及定位［43］，且成像過程沒有額外輻射，可在治療過程中連續(xù)采集患者影像，全程監(jiān)控患者靶區(qū)及周圍器官的運(yùn)動(dòng)和形變［44］。因此MRI引導(dǎo)放療被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的IGRT技術(shù)。最新研究表明，通過在加速器上集成 MRI成像設(shè)備（如ViewRay公 司 的MRIdian系 統(tǒng)［45］、Elekta公 司 的Unity系 統(tǒng)［46］等），支持實(shí)現(xiàn)放療計(jì)劃的調(diào)整和優(yōu)化，實(shí)施MRI引導(dǎo)的放療（MR guided RT，MRgRT），可提高大部分腫瘤的治療獲益［47］，帶來放療技術(shù)的革命性進(jìn)步。食管癌放療中由原發(fā)腫瘤、受累淋巴結(jié)和沿食道的食道周圍脂肪組成的腫瘤臨床靶區(qū)（Clinical target volume，CTV）在CBCT上通常很難區(qū)分，而MRgRT可以解決上述問題。Boekhoff等［26］研究認(rèn)為MRI有助于準(zhǔn)確地定義食管癌的GTV和CTV，使用MRI的直接CTV（或GTV）配準(zhǔn)方法與目前的臨床CBCT-IGRT方案相比，能適度增加靶區(qū)覆蓋率。不過MRI引導(dǎo)食管癌仍有缺點(diǎn)，常規(guī)3D MR掃描所得影像未包含整個(gè)呼吸周期腫瘤的運(yùn)動(dòng)軌跡，很難評(píng)估呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，盡管大多數(shù)患者的呼吸幅度小于10 mm［48-50］，但由于邊界不清，仍會(huì)導(dǎo)致劑量準(zhǔn)確性下降。因此，納入彌散加權(quán)成像可以提高胃食管交界處的識(shí)別準(zhǔn)確度，且在治療前MRI掃描中應(yīng)建立一個(gè)準(zhǔn)確的參考GTV，并通過形變配準(zhǔn)技術(shù)與實(shí)時(shí)MRI上的GTV進(jìn)行融合比較，以引導(dǎo)食管癌放療［51］。

3 4D影像引導(dǎo)食管癌放療

3D影像掃描時(shí)加入時(shí)間軸，稱為四維（4D）影像，采用4D IGRT成為了新的熱點(diǎn)?，F(xiàn)食管癌IGRT技術(shù)有采用4D CBCT、4D CT和4D MR影像引導(dǎo)，即患者治療前、后掃描4D CBCT、4D CT和4D MR，得到與患者呼吸周期對(duì)應(yīng)腫瘤的運(yùn)動(dòng)范圍，并與計(jì)劃4D CT影像進(jìn)行融合配準(zhǔn)，進(jìn)行誤差分析和修正，進(jìn)而提高放療精度。

3.1 4D CBCT影像引導(dǎo)食管癌放療

葛小林等［52］使用4D CBCT引導(dǎo)食管癌放療中的擺位修正，結(jié)果顯示，誤差修正前頭腳（SI）、左右（LR）、前后（AP）方向的擺位誤差分別為（5.6±0.4） mm、（3.4±0.5） mm 及（2.2 ±0.2） mm，經(jīng)過擺位校正后其擺位誤差分別為（1.6 ±0.2） mm、（0.2±0.1） mm 和（0.3±0.2） mm。同時(shí)指出食管癌放療首次擺位精度較差，經(jīng)過4D CBCT擺位修正后，精度可以小于3 mm，保證PTV的覆蓋足夠，提高了放療的準(zhǔn)確性。該研究也發(fā)現(xiàn)相比于3D CBCT引導(dǎo)擺位，4D CBCT引導(dǎo)時(shí)PTV的外擴(kuò)邊界可進(jìn)一步縮小，有效地減少OARs的受照劑量。Tran等［53］研究采用4D CBCT比較不同配準(zhǔn)范圍（骨、靶區(qū)、隆突）對(duì)影像引導(dǎo)的影響，重點(diǎn)研究隆突是否為有效的靶區(qū)替代物，并且還評(píng)估了0.5 cm的PTV 外擴(kuò)邊界是否足夠。研究發(fā)現(xiàn)，與椎體相比，在Y方向隆突能更好的作為靶區(qū)替代品。

3.2 4D CT影像引導(dǎo)食管癌放療

相比于4D CBCT，4D CT的圖像質(zhì)量更好，可以更好地進(jìn)行靶區(qū)位置和體積變化的評(píng)估。Wang等［54］通過模擬CT機(jī)分別在食管癌放療10次和20次后重復(fù)采集4D CT圖像，發(fā)現(xiàn)GTV平均縮小了10%和25%。分次間GTV中心位移在上下方向（中位數(shù)為3.1 mm） 顯著大于左右方向和前后方向（中位數(shù)分別為1.6 mm和1.4 mm，P＜0.01）。有研究每5次放療后重新掃描4D CT，用于分析記錄近端和遠(yuǎn)端標(biāo)記物的內(nèi)位移，并通過圖像融合，可以得到分次內(nèi)的位移［55］。王雪等［56］基于重復(fù)4D CT增強(qiáng)掃描探討了食管癌患者同步放化療療程中心臟體積變化。也有研究用每周4D CT與計(jì)劃CT比較，使用膈肌作為食管癌靶區(qū)的解剖標(biāo)志，結(jié)果指出膈位（偏移）的變化和腫瘤位置的變化與臨床相關(guān)，且這些運(yùn)動(dòng)效應(yīng)可能導(dǎo)致治療錯(cuò)過目標(biāo)體積，造成劑量過量或劑量不足［12］。目前，CT-on-rail和聯(lián)影CT加速器可以支持每次治療在線掃描4D CT圖像，為食管癌放療靶區(qū)的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測提供了更有效的影像工具。但4D CT掃描時(shí)間長，配準(zhǔn)方法復(fù)雜，因此在臨床中應(yīng)用相對(duì)較少。

3.3 4D MRI影像引導(dǎo)食管癌放療

Cine-MRI可獲得具有較高時(shí)間分辨率的連續(xù)圖像，具有實(shí)時(shí)觀測放療中靶區(qū)與OARs的位置變化的功能，在量化評(píng)估放療靶區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)方面具有非凡的價(jià)值［51］，因此Cine-MRI引導(dǎo)放療成為了4D IGRT的技術(shù)之一。Heethuis等［49］采用每周Cine-MRI對(duì)新輔助放化療過程中食道腫瘤的腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)變化進(jìn)行無創(chuàng)量化。評(píng)估了腫瘤在頭腳側(cè)（CC）、前后側(cè)（AP）和左右側(cè)（LR）方向的運(yùn)動(dòng)，并分析腫瘤運(yùn)動(dòng)模式。結(jié)果顯示腫瘤在CC方向的運(yùn)動(dòng)最大，平均峰值運(yùn)動(dòng)為（12.7±5.6） mm，其次是AP方向的平均峰值運(yùn)動(dòng)為（3.8 ±2.0）mm和LR方向的平均峰值運(yùn)動(dòng)為（2.7±1.3） mm。10分鐘的平均腫瘤運(yùn)動(dòng)為（1.5±1.8） mm，最大為11.6 mm。根據(jù)研究結(jié)果還指出放療期間實(shí)時(shí)的腫瘤運(yùn)動(dòng)管理是安全減少PTV外擴(kuò)邊界的先決條件。Boekhoff等［26］用Cine-MRI研究發(fā)現(xiàn)食道腫瘤的呼吸運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致PTV邊緣劑量梯度的銳度下降，主要是在CC方向。目前Elekta公司的Unity系統(tǒng)可以每次行Cine-MRI掃描，支持食管癌患者治療中實(shí)時(shí)監(jiān)測靶區(qū)與OARS的變化。

4 光學(xué)體表影像引導(dǎo)食管癌放療

光學(xué)體表影像引導(dǎo)放療（surface-guided radiotherapy，SGRT） 是一種通過實(shí)時(shí)光學(xué)體表成像（optical surface imaging，OSI）方式，在治療前引導(dǎo)患者放療擺位和治療中實(shí)時(shí)監(jiān)測患者體位變化的IGRT技術(shù)，該技術(shù)成為臨床應(yīng)用中最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。光學(xué)體表成像是一種非電離輻射成像方式，提供具有大視野的實(shí)時(shí)3D表面成像，適用于室內(nèi)患者擺位引導(dǎo)，以及在放療時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測。理想情況下，如果內(nèi)外關(guān)系已知，單獨(dú)使用SGRT就可以在適當(dāng)?shù)陌踩吔缦峦茢嗷颊叩哪[瘤位置。換句話說，當(dāng)內(nèi)外關(guān)系已知時(shí)，OSI視野內(nèi)作為患者定位替代物的感興趣區(qū)域也可以成為腫瘤定位替代物。然而，由于食管癌患者的體表影像不一定能推斷出內(nèi)部腫瘤的位置，SGRT擺位可能仍然需要IGRT通過對(duì)準(zhǔn)內(nèi)部腫瘤或腫瘤替代物來驗(yàn)證和調(diào)整設(shè)置［57］。如果能建立內(nèi)外腫瘤運(yùn)動(dòng)預(yù)測模型，且具有足夠的準(zhǔn)確性和可靠性，OSI則可實(shí)現(xiàn)IGRT。有研究采用統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法建立內(nèi)外運(yùn)動(dòng)關(guān)系［58］?；贠SI的運(yùn)動(dòng)預(yù)測需要更復(fù)雜的方法來處理更全面的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，因此，在深度學(xué)習(xí)技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，它有可能提供更好的臨床解決方案。

5 食管癌IGRT的發(fā)展趨勢

5.1 基于劑量引導(dǎo)放射治療

IGRT不僅僅限于擺位誤差的修正，因目前應(yīng)用的（kV/MV）-CT、（kV/MV）-CBCT和MRI也不僅僅可以提供影像，同時(shí)可以進(jìn)行靶區(qū)劑量分布計(jì)算和累積劑量疊加，可以實(shí)現(xiàn)基于放療劑量引導(dǎo)放療（dose-guided radiotherapy，DGRT），未來將進(jìn)一步提高這些影像軟組織分辨率和實(shí)時(shí)劑量監(jiān)測的能力，實(shí)現(xiàn)影像和劑量雙重引導(dǎo)下的放射治療，以實(shí)現(xiàn)個(gè)體化精準(zhǔn)放療。然而，欲實(shí)現(xiàn)DGRT，還需解決兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題：①在線影像上實(shí)現(xiàn)劑量計(jì)算；②在線影像上實(shí)現(xiàn)靶區(qū)與OARS的快速勾畫。對(duì)于CBCT，其散射偽影大，圖像質(zhì)量低，不能進(jìn)行精準(zhǔn)劑量計(jì)算，且勾畫困難。對(duì)于MRI，無法提供準(zhǔn)確的組織密度信息而無法支持放療劑量計(jì)算。近年來，隨著人工智能，尤其是深度學(xué)習(xí)方法的迅速發(fā)展，為CBCT和MRI影像實(shí)現(xiàn)劑量計(jì)算和快速勾畫提供了解決方案，且達(dá)到了臨床滿意的精度［59-60］。另外，聯(lián)影CT加速器（uRT-linac506c，聯(lián)影醫(yī)療，中國）支持每次在線掃描診斷級(jí)CT圖像，可支持放療靶區(qū)與OARS的勾畫以及劑量精準(zhǔn)計(jì)算，為DGRT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了平臺(tái)和解決方案。

5.2 基于影像組學(xué)引導(dǎo)放射治療

腫瘤存在異質(zhì)性，即使病理類型、分化程度、臨床分期及治療手段相同，不同患者的治療響應(yīng)、放射敏感性及預(yù)后往往不同。在腫瘤放射治療的計(jì)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，利用治療前和治療中采集的功能影像，包括MRI和正電子發(fā)射斷層影像 （Positron emission tomgraphy，PET）等，監(jiān)測腫瘤和其他OARS的變化并進(jìn)行量化分析，用以預(yù)測治療的預(yù)后和引導(dǎo)修改放療計(jì)劃，是目前研究的熱點(diǎn)方向之一。影像組學(xué)分析是近年來新興的一種前沿技術(shù)，其利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，對(duì)CT、MRI和PET等醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行通過聚合向量、統(tǒng)計(jì)分析和高階變換等方法作特征數(shù)據(jù)化處理，轉(zhuǎn)化為具有高分辨率、高維度、可提取的特征數(shù)據(jù)，包括灰度、紋理和幾何形狀等類型的高維空間特征參數(shù)［61］。對(duì)影像的感興趣區(qū)域進(jìn)行分割處理后、對(duì)各個(gè)區(qū)域的特征數(shù)據(jù)可以分別進(jìn)行提取、定量和開展高通量分析，用于監(jiān)測和/或預(yù)測癌癥治療的治療反應(yīng)［62-64］。結(jié)合人工智能深度學(xué)習(xí)方法，將這些影像與臨床結(jié)果進(jìn)行訓(xùn)練，可得到準(zhǔn)確預(yù)測患者臨床療效的模型，并實(shí)現(xiàn)基于影像組學(xué)引導(dǎo)的放射治療。

6 總 結(jié)

IGRT技術(shù)通過在線采集不同模態(tài)影像，實(shí)現(xiàn)了在放療前或放療中引導(dǎo)食管癌患者擺位并監(jiān)測患者放療中位置、體積、劑量和組學(xué)特征等臨床響應(yīng)的變化，為最終實(shí)現(xiàn)個(gè)體化精確自適應(yīng)放療提供了有效的工具和技術(shù)支持。

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