CT定位系统与常规模拟定位系统的比较

【摘要】　本文主要介绍了CT模拟定位系统与常规模拟机系统比较的分析，介绍CT模拟定位和常规模拟定位的硬件和软件，以及他们在临床应用中的各项功能与优势。

【关键词】　CT定位系统；　模拟定位；　放射治疗

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2012.20.058

随着现在计算机技术跟医学影像技术的发展，使得肿瘤治疗中三大主要手段之一的放射治疗也进入了更崭新的时代，放射治疗要求越来越精确，靶区定位很关键，模拟机是定位的重要设备。放射治疗需要在精确的靶区和精确的剂量控制下实施，而治疗前的靶区确定就需要通过影像手段来实现，确定准确的靶区，并以二维或者三维的方式体现出来，那就需要通过模拟定位机获取，通常可用常规模拟机与CT模拟机，这两种定位方式各有不同的特点。

1　CT模拟定位系统

放射治疗用的CT与诊断CT不同，CT模拟定位系统成为立体定向放疗、适形放疗乃至调强放疗必不可少的设备。CT模拟定位系统是将CT扫描机、计算机化的模拟定位系统和三维治疗计划系统通过数据传输系统进行网络连接，实现CT扫描、CT数据的获取、进行三维重建、靶区定位、虚拟模拟、治疗计划等过程。随着CT扫描机技术的进步，计算机三维图像重建技术及虚拟技术的兴起和广泛应用，使CT模拟定位技术得到更大的发展。CT模拟定位系统使放射治疗真正做到精确设计和准确定位，制定最佳的照射方案并加以实施，因而有可能使某些肿瘤的控制率得以提高。

CT模拟定位系统兼有常规X线模拟定位机和诊断CT双重功能的定位系统。其通过CT扫描获得患者的定位参数来模拟治疗的机器。CT模拟定位系统由一台CT扫描机、一套虚拟计划及剂量计算系统和一套激光射野模拟系统三部分组成，三大部分通过数据传输系统在线连接。

CT模拟定位扫描机的基本硬件同于诊断用的CT，是采用X线球管和一个探测器一起旋转成像，CT模拟定位系统比诊断CT的扫描层数多，为得到准确的数据，一般选择层厚3 mm或5 mm，每个患者需要40~150层。CT快速扫描采集时间短，可以减少人为误差，尤其在受吞咽运动、呼吸运动及胃肠蠕动等因素影响大的部位如咽喉部、下肺部、肝部，如果不能连续快速扫描，使重建图像发生扭曲，会影响以后的计划计算及治疗[1]。

对于CT模拟定位系统，患者的特殊如乳腺癌患者同侧手臂上举90°弯曲，一般的CT孔径就难以扫描或不得不牺牲准确性和患者的舒适性，这样需要大孔径CT，大孔径CT使其扫描视野从40 cm达到60 cm，可以扫描患者全部轮廓以及体外固定设备上的特殊定位标记。另外，CT模拟定位系统的床要求是平板的，与加速器的床要求一致，床具有精确的二维方向移动及旋转功能，CT模拟定位的图像质量直接关系到靶区及重要器官勾绘的准确性[2]。

CT定位系统配置有激光系统，因为CT图像只提供了空间结构关系，定位所需要的相对原点及坐标系则需要另外建立，临床在CT模拟大多采用常规射野激光定位灯，用以模拟机械等中心指示，用来标记、确定和验证射野等中心。激光系统有CT内置和外置两部分。内置激光在机架内，用于扫描位置的定位。外置激光有更高精确度的要求，垂直和水平激光固定安装在机架旁，冠状激光安装在天花板上，是可移动的。

CT模拟定位系统应具备的主要功能：(1)CT扫描摆位。根据患者的情况及部位，借助辅助设备进行摆位、固定，获取患者的摆位标记。(2)设计照射野及剂量计算。医生及物理师根据肿瘤与周围重要器官的三维空间关系设计照射野。利用BEV显示窗口调整照射野，要充分利用各种显示虚拟模拟功能(DRR、DCR、APR)进行照射野调整，选择治疗参数，即机架、机头、床角、挡块及楔形板等。(3)融合功能：通过CT与MRI、PET、SPECT图像的融合功能，使医生掌握更多信息，在设计照射野时，有助于医生更全面地包括肿瘤区，更有效地保护正常组织及器官。(4)剂量计算功能：医生及物理师设计治疗方案后，CT模拟定位系统应具备快速剂量计算功能，提供剂量体积直方图以评价治疗方案，并在二维、三维和照射野DRR、DCR、MPR上显示剂量分布情况的显示。(5)进行射野验证：做CT模拟定位时洗出DRR、DCR片后，让患者到常规X线模拟机上，在同样的条件下照X线定位片，两者进行比较，直至认可后方可执行此方案。必要时，患者在加速器上照实际射野片与前两者比较、确认[3]。

CT模拟定位系统的临床应用广泛，通过CT重建的三维图像为基础，同样CT模拟定位系统也是三维适形放射治疗的基础。CT模拟定位系统特别适用于形状复杂或与重要器官临近的肿瘤，需要多野照射或旋转照射剂量曲线复杂的肿瘤定位。如：脑胶质瘤、垂体瘤、脑干肿瘤、转移瘤、上颌窦癌、鼻咽癌、肺癌，乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、直肠癌、骨和软组织肿瘤等等。

模拟定位机是以X线机为基础，采用单床单管X线机作为基本构件，配合机械旋转来完成对治疗部位的精确定位，是肿瘤患者在放射治疗前检查、制定、确认放射治疗计划的必需设备。

模拟定位机的组成：机架(包括固定机架、旋转臂、X射线管移动臂、测距灯、影像增强移动臂)，界定器，治疗床，X射线发生装置和医用X射线电视系统。模拟机的主体是由机架、界定器和治疗床组成的机械结构，其各项运动是模拟机各种治疗机在放射治疗中的各种几何条件。各结构的运动由操作中心进行操作和控制。X射线源科产生射野方向观(BEV)X射线影像，该影像由医用电视系统完成接收和显示。

模拟定位机在临床上的主要功能有：靶区及重要器官的定位；确定靶区(或危及器官)的运动范围；治疗方案的确认(治疗前模拟)；勾画射野和定位、摆位参考标记；拍摄射野定位片或验证片；检查射野挡块的形状及位置等。这些功能的实现通过两个步骤来完成：(1)为医生和计划设计者提供有关肿瘤和重要器官的影像信息，区别于来自诊断的X射线机的影像信息，能直接为治疗计划设计用，如治疗距离处射野方向的BEV片，或正侧位X射线片，可以设计出组织补偿器等。这些X射线片还可以通过扫描或者网络系统进入治疗计划系统，直接用于直观比较。(2)用于治疗方案的验证与模拟。经过计划评估后的治疗方案前必须经过验证与模拟，验证和模拟是附加如射野挡块等后按治疗条件进行透视的模拟与验证[4]。