可调制呼吸量的深呼吸屏气技术及3D-CBCT分次内影像引导技术在肺多发转移瘤立体定向体部放射治疗(S...
可调制呼吸量的深呼吸屏气技术(mDIBH)及3D-CBCT分次内影像引导技术(Intra-Fraction)在肺多发转移瘤立体定向体部放射治疗(SBRT)中的临床应用
参与该技术应用的放疗团队
放疗医生：
张文学-主任医师（科主任）
翟静- 主治医师
放疗技师：
吴君 定位技师
陈杰 放疗技师
王鹏 放疗技师
张鑫山 放疗技师
杨金亮 放疗技师
郭志超 放疗技师
放疗物理师：
王克强 物理师
简建波 物理师
设备：
计划系统 ：Monaco
肿瘤信息系统：MOSAIQ 2.62
加速器 ：Infinity
影像引导： XVI5.0
定位CT：Philips Big Bor
天津医科大学总医院自1950年开展放射治疗工作以来，秉承“传承，求实，和谐，创新”的核心价值观，不断引进新的设备和技术，广泛开展多学科交流合作，使精准放疗中心成为重要的临床治疗及科研教学基地。
精准放疗中心配备了国际一流的高端放疗硬件及软件系统，包括2台医用直线加速器（Elekta Infinity、Synergy）、1台大孔径CT-Sim(Philips brilliance CT big bore )、1台后装治疗机(Elekta Flexitron)、多套TPS系统(Pinnacle、 Monaco)、多模态影像处理平台MIM系统以及MOSAIQ信息管理系统；拥有技术精湛的医疗团队（医师、物理师、技师、护师），开展了立体定向放射外科（SRS）、3D/4D CBCT引导的IGRT、配合深吸气屏气的单次大剂量SBRT及自适应放疗（ART）等多项精准诊疗技术；
中心大力开展特色诊疗技术，其中颅脑小病灶的立体定向放射外科、肺癌的放射外科与免疫配合治疗、宫颈癌VMAT外照射加三维精准后装放疗技术等已达到国际先进水平。同时高标准的质量保证和质量控制工作得到国家质控中心及美国影像与放射肿瘤学中心（IROC）的认证。
可调制呼吸量的深呼吸屏气技术
（mDIBH）
是指根据患者自身情况，预先设置深吸气阈值，在深吸气呼吸曲线达到阈值后，系统球囊自动打开，阻断呼吸通路，患者处于屏住呼吸状态，此时呼吸曲线自动触发加速器出束给予放射治疗的一种技术。
相较于其他自由呼吸的门控技术（病人需紧盯呼吸曲线调节吸气量及时间），该技术是患者自主屏气，设备被动接受，且吸入气体量由流量计测量，提高了屏气重复的准确性并大大缩短了患者配合训练的时间。可使胸部肿瘤患者（特别是肺多发转移瘤患者）在放疗中直接受益。
3D-CBCT分次内影像引导技术
（Intra-Fraction）
是指在放射治疗过程中同时采集CBCT影像的技术。
在患者治疗中MV和KV射线同时出束，达到了真正的治疗分次内的图像引导。
大大节省了患者在治疗床上的时间，降低了患者治疗过程中运动偏差影响的概率，保证了治疗的效果。
同时治疗中的实时影像也能真正反馈出治疗过程中病灶的治疗情况，为后续的自适应放疗提供强有力的依据。
ABC软件介绍
我院放疗中心的瑞典Elekta公司Infinity加速器配备了主动呼吸控制系统ABC(Active Breathing Coordinator™ R3.0)。
此系统是利用呼吸气囊阀门开关原理，通过气流监测器监测呼吸运动并计算吸气流量，显示呼吸曲线，在设定吸气容量阈值后，由患者按住手控键及工作人员按下控制键的情况下，患者深吸气达到预设阈值时，呼吸气囊阀门激活，关闭患者呼吸通道，使患者肺内气量不再发生变化，通过医科达Infinity加速器Response系统把ABC的屏气状态信号发送到加速器的 PRF-check侍服系统并触发加速器自动出束，屏气时间结束或者患者释放手控键时，呼吸气囊阀门激活打开，患者恢复自由呼吸，同时加速器停止出束。重复以上过程完成整个mDIBH放射治疗。
天津医科大学总医院放疗中心张文学主任医师、翟静主治医师，物理师团队王克强、简建波物理师及技师团队吴君、郭志超、陈杰、王鹏、张鑫山、杨金亮等协调合作，采用我院最新放疗设备，运用可调制呼吸量的深呼吸屏气技术及分次内影像引导技术对多例肺多发转移瘤患者进行立体定向体部放射治疗，取得了良好的治疗效果。患者治疗及随访如下：
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患者信息 |
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男性患者，40岁，于2016年1月检查确诊为多形性腺瘤伴腺样囊性癌，侵及肌肉和软骨。于2016年2月5日全麻下行鼻内窥镜下鼻咽部肿瘤、斜坡肿瘤、左侧颞下窝肿瘤切除术，并行术后放疗。2016年9月发现肺部结节，考虑转移，于2017年3月、4月分别行左肺、右肺转移癌的粒子植入治疗。 2020年11月复查胸部CT发现肺部新发多个结节，结合病史考虑肺部病变进展，六个病灶均达到1~2cm，双肺多个肺叶均有病灶，最大病灶位于右肺下叶内基底段，因患者腹式呼吸明显，平静状态下呼吸运动幅度较大，考虑到病灶较小，常规定位极易造成脱靶，且病人肺功能相对良好、呼吸稳定、能较好地配合指令进行屏气，考虑给予结合mDIBH技术的SBRT放疗。具体剂量为：GTV：64Gy/10f，每日一次。 |
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图 1 图 2 3D图上显示的６个病灶位置 （图片来自Monaco软件） |
CT模拟定位
患者定位前，先利用ABC3.0系统对患者进行深呼吸屏气训练，帮助患者掌握屏气技巧，并根据患者的呼吸情况设置合适的吸气阈值以及屏气时间，用于患者后续的复位和放疗。
图 3 ABC患者信息设置（图片来自ABC软件）
图 4 ABC软件控制界面（图片来自ABC软件）
患者平躺时，可以通过反射眼镜看到自己当前的实时呼吸幅度和阈值高度，患者可自行控制深呼吸至阈值高度再屏气。在屏气状态下贴铅点以标记CT坐标原点，然后再次屏气，开始CT扫描获取患者深呼吸状态下的影像。完成一次扫描，患者只需屏气一次。并将定位好的图像传至Monaco.
图 5 病人用ABC系统进行定位
Monaco计划设计
患者的治疗方式都为大剂量SBRT，且患者治疗时需要屏气，为了减少患者的屏气时间和屏气次数，提高治疗效率，均采用单一等中心6MV FFF（最高剂量率1400MU/分钟）射束同时治疗所有病灶的技术来制定VMAT放疗计划，再配合Monaco双弧优化功能和 Infinity配备的快速多叶光栅系统Agility 及插指功能，大大提高了计划质量、缩短了治疗时间。
计划按照TG101号报告来进行危及器官限量和评价。由于采用mDIBH方法使得所有病灶在治疗时近似静止，经医生与物理师讨论确定，在所有病灶GTV基础上仅仅外扩5mm形成PGTV（如参见图7至图12红色阴影区为GTV，深红色曲线为PGTV，绿色曲线为100%处方剂量线，蓝色曲线为50%处方剂量线），以便最大化减少靶区周围正常组织损伤。计划得到医生确认后，使用IBA Compass进行治疗前剂量验证，Gamma分析（3mm，2%）的结果达到95%左右。
图 6 患者GTV1靶区及SBRT计划剂量分布图（来自Monaco软件）
图 7 患者GTV2靶区及SBRT计划剂量分布图（来自Monaco软件）
图 8 患者GTV3靶区及SBRT计划剂量分布图（来自Monaco软件）
图 9 患者GTV4靶区及SBRT计划剂量分布（来自Monaco软件）
图 10 患者GTV5靶区及SBRT计划剂量分布（来自Monaco软件）
图 11 患者GTV6靶区及SBRT计划剂量分布图（来自Monaco软件）
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图 12 患者SBRT计划DVH分布图
（来自Monaco软件）
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放疗实施
患者治疗前，使用ABC系统在深呼吸屏气状态下复位，在患者皮肤上贴纹身帖以标记计划等中心点。然后在深呼吸屏气状态下利用 XVI采集3D CBCT图像，进行配准、修正摆位误差。患者在治疗时使用ABC系统配合Infinity加速器Response控制功能，当患者自主控制呼吸到达设定的吸气阈值后，自动屏气并触发加速器自动出束，当患者无法屏气并松开安全开关或屏气时间结束后，患者恢复自主呼吸，同时加速器即刻停止出束，有效地保证患者免受意外照射。重复以上屏气过程，完成整个计划的放疗实施。
为了确保患者在治疗中的位置误差在允许范围以内，需要在计划实施过程中同时采集分次内CBCT影像。为减少病人屏气时间，分次内CBCT采集采用快速扫描方式。在治疗之前，根据计划的机器参数，设置合适的XVI图像采集参数，在计划的第一个弧执行时同时采集分次内三维CBCT图像并进行图像配准，以监测查看治疗时患者所有治疗病灶的位置偏差，患者的分次内位置偏差（X、Y、Z方向）都不超过1.0mm（如图15）
此患者六个病灶同时治疗，且单次6.4Gy，分10次治疗，总剂量达到64Gy，计划总出束时间为829秒，病人分26个呼吸周期进行治疗，治疗前因考虑到患者的屏气时间，采用快速CBCT扫描技术，整个治疗时间约为25分钟。
图 13 患者治疗前3D CBCT配准后位置修正（图片来自XVI软件）
图 14 患者采用治疗中分次内3DCBCT配准后位置修正
（图片来自XVI软件）
治疗前与分次内移床修正摆位偏差比较：
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视频 1 患者结合ABC进行治疗的视频
治疗结束一个月后临床随访结果
图 15 患者GTV1治疗前和1个月后CT对比，
病灶已基本消失，
只有在肺窗还能看到未吸收干净的残留影像
图 16 患者GTV2治疗前和1个月后CT对比，
此病灶已消失，未见毒副反应
图 17 患者GTV3治疗前和1个月后CT对比，
此病灶已消失，未见毒副反应
图 18 患者GTV4治疗前和1个月后CT对比，
此病灶已消失，未见毒副反应
图 19 患者GTV5治疗前和1个月后CT对比，
病灶已基本消失，
只有在肺窗还能看到未吸收干净的残留影像
图 20 患者GTV6治疗前和1个月后CT对比，
病灶在纵隔窗已消失，
在肺窗还能看到未吸收干净的残留影像，
建议定期复查
患者一个月后CT结果显示病灶明显缩退减小，影像学检查无其他不良进展，患者没有感觉到明显的临床症状，医生评估此次治疗临床效果显著，临床PR部分缓解。
结论
此患者肺多发转移瘤在使用Monaco TPS蒙卡算法制订VMAT放射治疗计划的基础上，配合 ABC主动呼吸控制系统，使用Infinity加速器配备的高精度高速度Agility光栅系统、Response功能以及XVI的分次内三维CBCT影像引导监测功能，实施SBRT立体定向体部大分割放射治疗时，全系统精度高，全流程可视化影像引导技术极大保障了治疗位置精准。
经治疗后1个月临床随访评价证实所有治疗病灶基本消失，未见明显毒副作用，效果显著。应用可调制呼吸量的深呼吸屏气（mDIBH）技术实施的SBRT放射治疗，是安全有效稳定的，同时有效降低了患者肺部的毒副作用，临床值得大力推广使用，造福更多患者。
关于医科达
创立于1972年，作为全球精准放疗先锋，医科达遍布全球的4,000名员工致力于为全球的癌症患者提供更精准、更个性化的放射治疗，并让这些患者从中受益。
公司总部设在瑞典斯德哥尔摩，创始人为世界上首台伽玛刀发明者Lars Leksell教授。
目前，医科达的业务范围涉及120多个国家和地区，先进技术和创新解决方案应用于全球6,000多家医疗机构，每天为超过10万名患者提供诊断和治疗服务。