影像技术在放射肿瘤学中的应用
影像技术是放疗定位、计划制定、照射实施和随访评价等必不可少的工具。近年来,功能和分子影像技术的快速发展,提示生物影像引导放射治疗时代已经来临。放射肿瘤学中的影像技术可以分为两大类:提供解剖或形态信息的解剖影像和阐明肿瘤功能或分子异常的功能影像。下面对二者分别进行介绍。
解剖影像
简介
解剖影像可提供空间信息,它依靠形态特征、密度、大小、血管分布、脂肪及水含量等有助于鉴别肿瘤和正常组织。放射肿瘤学中常用的解剖影像技术有X线摄影、CT和常规MRI等。
在放射肿瘤学中的应用
图像引导放射治疗(IGRT)旨在减少分次放疗之间摆位误差和靶区位移误差,监测和校正放疗时肿瘤和正常组织运动引起的误差,通过实时解剖图像校正,把放疗的物理精度推向一个更高的水平。但有时解剖信息本身在区分肿瘤和周围组织时存在困难,不能完全揭示肿瘤的病理生理特征,也无法评价治疗的早期反应。
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1. 肿瘤诊断和特征分析
传统解剖影像多通过病变大小和形状来判断肿瘤良恶性。但是同样大小的肿瘤可有不同的生物学行为。例如,一些增大的淋巴结可能只是反应性的,而一些小淋巴结也可能有转移性病变。因此,淋巴结的大小不是一个完全可信赖的鉴别标准。
2. 放疗计划
在三维适形和调强放疗技术中,精确勾画肿瘤区是优化治疗增益比的关键,要求既不漏掉肿瘤组织,又要最大限度保护正常组织。传统上以CT和MRI为代表的解剖影像是引导放疗的基础,其空间分辨率高,可用来勾画靶区和累及器官,同时CT能反映电子密度信息,用于计划时剂量计算。因此,CT应用最为广泛。MRI在放疗计划中是对CT的补充,勾画软组织尤其是脑部病变和累及器官时较好。但是当组织或肿瘤的密度及形态变化不明显时,解剖影像的作用受限。事实上,如果仅用解剖影像,可能会有部分肿瘤组织漏照而部分正常组织接受了不必要的照射。
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3. 疗效评价
早期疗效评价:早期鉴别出治疗无效的患者,可提前终止无效治疗,更换治疗方案,从而避免过度治疗和治疗不足。病变大小变化要治疗后较长时间才能表现出来。且当存在组织纤维化、水肿或坏死时,鉴别其解剖影像与肿瘤残留或复发比较困难。在治疗的早期就预测疗效对患者有很大的意义。
检测复发:由于治疗导致正常解剖结构和毗邻关系的改变及疤痕组织形成,除非有很明显的解剖体积变化,解剖影像常难以确定手术和放化疗后的肿瘤复发。部分病例直到肿瘤明显增大时才能诊断。
功能影像
简介
肿瘤功能影像指无创伤性的显示肿瘤的代谢、生化、生理、分子、基因型及表型特征。目前的功能显像技术包括正电子发射体层摄影(PET)、单光子发射体层摄影(SPECT)、磁共振波谱(MRS)及光学成像等。
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在放射肿瘤学中的应用
随着功能影像的发展,肿瘤特异性的生理或分子信息可用于放疗计划,精确地确定大体肿瘤区(GTV)和临床靶区(CTV),提高照射剂量的准确性。功能影像已经应用于放射肿瘤学的很多方面,包括治疗前肿瘤诊断和特征分析、放疗计划、评价疗效及检测复发等。与解剖影像相比,它在多方面具有优势。
1. 肿瘤诊断和特征分析
功能影像可无创性地完整显示肿瘤的生物学行为特征,提高诊断、分期和分型的正确性。大量的前瞻性研究显示,FDG-PET能较常规影像方法更准确的评价纵隔淋巴结转移和远处转移情况。肿瘤的分子和生物学特征显像,可作为预后因子预测临床结果或用于筛选特定肿瘤靶向治疗的合适人群。
2. 放疗计划
功能影像可以为放疗计划添加更多重要信息,可使我们更加精确地勾画放疗靶区和危及器官,从而减少边界肿瘤漏照或正常组织多照。还有研究者提出了生物靶区的概念,即由一系列肿瘤生物学因素决定的治疗靶区内放射敏感性不同的区域。例如,肿瘤乏氧显像可以提示是否需要乏氧靶向治疗或通过调强放疗技术实施高剂量照射来克服乏氧区放疗抵抗,其可行性已经得到论证,但需警惕的是,分次放疗的过程中乏氧区域情况会发生变化。功能影像可以通过3条途径影响放射治疗计划:①可能发现CT和MRI未检测到的病变;②可能检测到CT和MRI检测到的病变区域以外的病变;③可在CT和MRI检测到的病变区域内显示生物学活性增加的亚区域或病灶。
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3. 疗效评价
早期疗效评价:代谢变化要早于肿瘤体积的解剖变化,理论上,通过分子和生理学变化预测肿瘤状态和治疗效果也要比解剖影像更精确。因此,功能影像可以弥补解剖影像的不足,提供放疗或化疗方案疗效的早期信息。因此,功能影像应该在治疗早期进行。
检测复发:用功能影像鉴别复发并可以增加成功补救治疗的机会。
功能影像的快速发展,不仅是对放射肿瘤学的推动,而且对肿瘤学的各个方面都产生了重要的影响。通过功能影像对患者肿瘤特征和全身情况进行分析,可使患者选择正确治疗策略,制定个体化的治疗方案。
展望
生物适形调强放射治疗是较大幅度提高肿瘤治疗疗效的希望所在。但是,单一的功能分子影像技术无法全面反映肿瘤的生物学特征。因此,选取几种功能分子显像技术,联合构建生物靶区、指导实施生物适形调强放疗是较为可行的方案。山东省肿瘤医院已经对肿瘤的FDG葡萄糖代谢显像、FETNIM 乏氧显像、EGFR显像等分别进行了系统研究,目前正在进行多种功能分子显像的联合应用研究。联合检测有望较为全面的反映生物靶区的特征,实现个体化的生物适形调强放疗。这将是功能分子影像在放射肿瘤学中应用的重要发展方向。, http://www.100md.com
解剖影像
简介
解剖影像可提供空间信息,它依靠形态特征、密度、大小、血管分布、脂肪及水含量等有助于鉴别肿瘤和正常组织。放射肿瘤学中常用的解剖影像技术有X线摄影、CT和常规MRI等。
在放射肿瘤学中的应用
图像引导放射治疗(IGRT)旨在减少分次放疗之间摆位误差和靶区位移误差,监测和校正放疗时肿瘤和正常组织运动引起的误差,通过实时解剖图像校正,把放疗的物理精度推向一个更高的水平。但有时解剖信息本身在区分肿瘤和周围组织时存在困难,不能完全揭示肿瘤的病理生理特征,也无法评价治疗的早期反应。
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1. 肿瘤诊断和特征分析
传统解剖影像多通过病变大小和形状来判断肿瘤良恶性。但是同样大小的肿瘤可有不同的生物学行为。例如,一些增大的淋巴结可能只是反应性的,而一些小淋巴结也可能有转移性病变。因此,淋巴结的大小不是一个完全可信赖的鉴别标准。
2. 放疗计划
在三维适形和调强放疗技术中,精确勾画肿瘤区是优化治疗增益比的关键,要求既不漏掉肿瘤组织,又要最大限度保护正常组织。传统上以CT和MRI为代表的解剖影像是引导放疗的基础,其空间分辨率高,可用来勾画靶区和累及器官,同时CT能反映电子密度信息,用于计划时剂量计算。因此,CT应用最为广泛。MRI在放疗计划中是对CT的补充,勾画软组织尤其是脑部病变和累及器官时较好。但是当组织或肿瘤的密度及形态变化不明显时,解剖影像的作用受限。事实上,如果仅用解剖影像,可能会有部分肿瘤组织漏照而部分正常组织接受了不必要的照射。
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3. 疗效评价
早期疗效评价:早期鉴别出治疗无效的患者,可提前终止无效治疗,更换治疗方案,从而避免过度治疗和治疗不足。病变大小变化要治疗后较长时间才能表现出来。且当存在组织纤维化、水肿或坏死时,鉴别其解剖影像与肿瘤残留或复发比较困难。在治疗的早期就预测疗效对患者有很大的意义。
检测复发:由于治疗导致正常解剖结构和毗邻关系的改变及疤痕组织形成,除非有很明显的解剖体积变化,解剖影像常难以确定手术和放化疗后的肿瘤复发。部分病例直到肿瘤明显增大时才能诊断。
功能影像
简介
肿瘤功能影像指无创伤性的显示肿瘤的代谢、生化、生理、分子、基因型及表型特征。目前的功能显像技术包括正电子发射体层摄影(PET)、单光子发射体层摄影(SPECT)、磁共振波谱(MRS)及光学成像等。
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在放射肿瘤学中的应用
随着功能影像的发展,肿瘤特异性的生理或分子信息可用于放疗计划,精确地确定大体肿瘤区(GTV)和临床靶区(CTV),提高照射剂量的准确性。功能影像已经应用于放射肿瘤学的很多方面,包括治疗前肿瘤诊断和特征分析、放疗计划、评价疗效及检测复发等。与解剖影像相比,它在多方面具有优势。
1. 肿瘤诊断和特征分析
功能影像可无创性地完整显示肿瘤的生物学行为特征,提高诊断、分期和分型的正确性。大量的前瞻性研究显示,FDG-PET能较常规影像方法更准确的评价纵隔淋巴结转移和远处转移情况。肿瘤的分子和生物学特征显像,可作为预后因子预测临床结果或用于筛选特定肿瘤靶向治疗的合适人群。
2. 放疗计划
功能影像可以为放疗计划添加更多重要信息,可使我们更加精确地勾画放疗靶区和危及器官,从而减少边界肿瘤漏照或正常组织多照。还有研究者提出了生物靶区的概念,即由一系列肿瘤生物学因素决定的治疗靶区内放射敏感性不同的区域。例如,肿瘤乏氧显像可以提示是否需要乏氧靶向治疗或通过调强放疗技术实施高剂量照射来克服乏氧区放疗抵抗,其可行性已经得到论证,但需警惕的是,分次放疗的过程中乏氧区域情况会发生变化。功能影像可以通过3条途径影响放射治疗计划:①可能发现CT和MRI未检测到的病变;②可能检测到CT和MRI检测到的病变区域以外的病变;③可在CT和MRI检测到的病变区域内显示生物学活性增加的亚区域或病灶。
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3. 疗效评价
早期疗效评价:代谢变化要早于肿瘤体积的解剖变化,理论上,通过分子和生理学变化预测肿瘤状态和治疗效果也要比解剖影像更精确。因此,功能影像可以弥补解剖影像的不足,提供放疗或化疗方案疗效的早期信息。因此,功能影像应该在治疗早期进行。
检测复发:用功能影像鉴别复发并可以增加成功补救治疗的机会。
功能影像的快速发展,不仅是对放射肿瘤学的推动,而且对肿瘤学的各个方面都产生了重要的影响。通过功能影像对患者肿瘤特征和全身情况进行分析,可使患者选择正确治疗策略,制定个体化的治疗方案。
展望
生物适形调强放射治疗是较大幅度提高肿瘤治疗疗效的希望所在。但是,单一的功能分子影像技术无法全面反映肿瘤的生物学特征。因此,选取几种功能分子显像技术,联合构建生物靶区、指导实施生物适形调强放疗是较为可行的方案。山东省肿瘤医院已经对肿瘤的FDG葡萄糖代谢显像、FETNIM 乏氧显像、EGFR显像等分别进行了系统研究,目前正在进行多种功能分子显像的联合应用研究。联合检测有望较为全面的反映生物靶区的特征,实现个体化的生物适形调强放疗。这将是功能分子影像在放射肿瘤学中应用的重要发展方向。, http://www.100md.com