MRI-Linac可视化放疗（患者自主控制的视觉呼吸门控）——磁

日前，首尔国立大学医院（SNUH）的Dr. Jung-in Kim团队创造性地开发了患者自主控制的视觉引导Visual Guidance Patient-Controlled (VG-PC)呼吸门控系统。将一台投影仪放入ViewRay磁共振放疗系统的治疗室内，让患者在出束的过程中同步看到体内的cine MRI解剖电影成像，并让其据此自主地控制其呼吸运动，使体内肿瘤处于照射靶区内（图0）。相关论文于2017年6月26日收录发表在《Medical Physics》, 2017 ,44 (9) :4838上——《Development of patient-controlled respiratory gating system based on visual guidance for magnetic-resonance image-guided radiation therapy》。

图1：患者在ViewRay治疗中实时能看到体内MRI电影投影影像，并据此自主控制呼吸运动， 使体内肿瘤处于照射靶区内

为减少呼吸运动所带来的影像，目前已开发很多种放疗门控技术。以ViewRay为代表的实时磁共振引导放疗能在出束的过程中，同步进行磁共振电影成像。当系统监测看到临床目标（CTV）偏离计划靶区（PTV）时，系统自动停止出束；当CTV回到PTV之内时，系统自动恢复出束。这大大减少了ITV的外扩，例如UCLA在运用ViewRay放射消融（SABR）治疗胰腺癌时，其门控方式为深吸气后屏气技术（DIBH），GTV外扩至PTV仅3 mm（见图1），而其它放疗方式可到（10 mm-20 mm）。

图1

日前，首批ViewRay系统的安装单位，首尔国立大学医院（SNUH）的Dr. Jung-in Kim团队在此系统的基础上，创造性地开发了患者自主控制的视觉引导Visual Guidance Patient-Controlled (VG-PC)呼吸门控系统。将一台投影仪放入ViewRay磁共振放疗系统的治疗室内，让患者在出束的过程中同步看到体内的cine MRI解剖电影成像，并让其据此自主地控制呼吸运动，使体内肿瘤处于照射靶区内（图2、图3）。相关论文于2017年6月26日收录发表在《Medical Physics》, 2017 ,44 (9) :4838上——《Development of patient-controlled respiratory gating system based on visual guidance for magnetic-resonance image-guided radiation therapy》。

图2：放疗中，当呼气膈肌抬升时，肿瘤偏离照射靶区，系统自动停止出束—— 来自ViewRay MR CINE电影成像 图3：放疗中，在吸气末气膈肌下降时，肿瘤落入照射靶区内，系统自动恢复出束——来自ViewRay MR CINE电影成像

实施过程：

ViewRay系统能在出束的过程中同步采集患者体内的cine MRI电影成像，cine MRI影像一方面传输到操作间的治疗操作系统上，另一方面同步通过HDMI分配器（(Next-0102SP, Ez-Net Ubiquitous Co. LTD., Seoul,Korea）传输到治疗室的的投影仪内（LG U+ myBeam, TO21 COMMS Co. Ltd., Seoul, Korea）。具体原理图和现场图见（图4，图5）

图4：原理图 图5：实际图

实际结果：

在治疗室内正常灯光的情况下，患者自主控制的视觉引导Visual Guidance Patient-Controlled (VG-PC)呼吸门控系统依然可以正常运作。虽然加入了VG-PC系统，没有发现有临床可见的影像数据的丢失和延迟。而且，VG-PC系统投射MRI影像的信噪比、均一性、低对比度探测力、高对比度分辨率、空间完整性符合相关规定的要求。也就是，治疗室内加入VG-PC系统没有降低MRI的影像质量。

在评估并认可VG-PC系统后，医院使用它初步试验性治疗了7位患者，具体年龄、癌种、放疗剂量及分割如下，多数为3 mm的外扩（见图6）。 在MRI引导的呼吸门控治疗中，使用和不使用VG-PC，二者出束时间没有发生变化。但因为患者在放疗出束的过程中能直观看到体内肿瘤和靶区随呼吸运动发生的位置变化，所以会自主控制呼吸状态，让肿瘤在落入靶区，减少射线中断时间和中断次数。使用组的平均射线中断时间为830.3±278.2 s，不使用组的为1264.2±302.1 s，使用VG-PC系统平均减少了34%的射线中断时间，(P = 0.005)（图7）。单个患者整个放疗过程的总中断次数，使用组和不使用组分别为195±90次和457±154次，使用VG-PC系统平均减少了57%的射线中断次数，(P ＜ 0.001)。

图6 图7

通过在磁共振影像引导放射治疗（MR-IGRT）中运用患者自主控制的视觉引导Visual Guidance Patient-Controlled (VG-PC)呼吸门控系统，能大大提供治疗的效率。而且，无论是对于医生、技师、亦或是患者自己，放射治疗也变得更加直观，做到真正的可视化放疗。

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