图像引导放射治疗（IGRT），是在患者进行治疗前、治疗中利用各种影像设备，对肿瘤及正常器官进行监控，并根据器官位置的变化调整治疗位置、治疗条件，使照射野紧紧“追随”靶区。所以图像引导对于放射治疗的重要性，好比瞄准镜对于狙击步枪，卫星导航定位系统对于远程导弹。

接下来介绍那些不同厂家不同设备的图像引导成像技术。

1、电子射野影像系统（Electronic Portal Imaging Device,EPID）

　　这种成像技术出现比较早，在2006年前是应用最广的成像技术，一般以6MV兆伏级X线进行拍片验证，可用较少的剂量获得较好成像质量。具有体积小、分辨率高、灵敏度高、能响范围宽等优点，临床上摄片操作简单，成本低、容易实现。既可以离线校正验证射野的大小、形状、位置和患者摆位，也可以直接测量射野内剂量，是一种简单实用的二维影像验证设备。
　　缺点是摄野片骨和空气对比度都较低,软组织显像不清晰，太依赖操作人员主观判断。

　　随着技术的发展，基于非晶硅平板探测器的EPID，可以直接测量射野内剂量，是一种快速的二维剂量测量系统，用EPID系统进行剂量学验证的研究开始不断增多，逐渐兴起并推向临床。笔者相信EPID会迎来第二春。

2、KV级锥形束CT（Cone Beam CT,CBCT）

　　这种成像技术是目前应用最广的图像引导技术，它使用大面积非晶硅数字化X射线探测板，机架旋转一周就能获取和重建一定体积范围内的CT图像。这个体积内的CT影像重建后的三维影像模型，可以与治疗计划的患者模型匹配比较,并自动计算出治疗床需要调节的参数。

　　从机器图可以看到CBCT具有体积小、重量轻、开放式架构的特点，可以直接整合到直线加速器上。CBCT的图像质量空间分辨率高，操作简单快捷。放疗中最常使用的容积成像功能，可以快速完成在线校正治疗位置，深得技师喜爱。同时它也具有在治疗位置进行X线透视、摄片等功能，不过这些临床功能使用不多（后续文章会完整介绍CBCT的功能）。

　　它的缺点是密度分辨率较低，尤其是低对比度密度分辨率与先进的临床诊断CT相比，还有一定差距。与MV CBCT相比，它的KV级图像与MV级治疗不是同源。

3、直加+CT组合系统

　　这种成像技术是西门子ONCOR机器的图像引导解决方案，在一台ONCOR直线加速器配备一台多排Somatom CT机，CT机与加速器共用治疗床。

　　该解决方案的优势在于大幅提高了影像的空间分辨率和成像质量，不过该系统相对KV级CBCT复杂很多，国内装机不多。

4、kV级X线摄片和透视

　　这种成像技术把kV级X线摄片和透视设备与治疗设备结合在一起，在病人体内植入金球或者以病人骨性标记为配准标记。与EPID MV级射线摄野片相比，骨和空气对比度都高,软组织显像也非常清晰。
　　国内主要是赛博刀(Cyber knife)系统使用这种方式，使用治疗室内两个交角安装kV级X线成像系统，等中心投照到患者治疗部位，追踪金属标志的位置变化，或者根据拍摄的低剂量骨骼图像，与先前储存在计算机内的图像进行比对，以便决定肿瘤的正确位置, 并将数据输送至控制加速器的计算机。该系统具有6个自由度运动功能的机械臂，可随时调整6MV X射线照射束的方向，从非共面的不同角度照射肿瘤，机械臂非常灵活,这是该系统的优点。

5、MV级锥形束CT

　　Tomo采用这种成像技术，通俗的讲就是一台使用6MV球管的螺旋CT机，治疗和图像引导均采用6MV球管。
　　这种图像引导的最大优势就是图像引导与治疗是同源，影像探测器在治疗时候也可以同时测量出射剂量，还可以进一步实现剂量引导放射治疗。

　　不过MV CT的图像质量空间分辨率低，在低对比度时候分辨率更低。

6、三维超声图像引导

　　这种成像技术是将无创三维超声成像技术与直线加速器相结合，通过采集靶区三维超声图像，辅助靶区的定位并减小分次治疗的摆位误差、分次治疗间的靶区移位和变形的技术。

　　见上图，超声引导在如乳腺癌、前列腺癌、妇科肿瘤和膀胱癌中具有非常大的优势。

7、核磁图像引导

　　这种成像技术有高于CT数倍的软组织分辨能力，图像中对于软组织的对比度可以提高1—3个等级度；成像不会产生CT检测中的骨性伪影；不用造影剂就可得到很好的软组织对比度，而且还避免了造影剂可能引起的过敏反应；不会像CT那样产生对人体有损伤的电离辐射。磁共振不仅有形态学，还具备功能学，可以形成分子影像，影像诊断中很热门的磁共振弥散加权成像（DWI）、磁共振弥散张量成像（DTI）等功能磁共振也可以与放射治疗相结合。

　　目前主要有瑞典公司Elekta研发的核磁加速器和美国公司ViewRay研发的核磁伽马刀。

四维放疗

　　Image Guided Radio Therapy(IGRT)，是指为了解决病人器官移位对放疗剂量和靶区的影响而采用的技术，它主要是利用各种影像工具所获的病人放疗任一时刻靶区所在影像位置和变化来调整放疗源与准直器和射野，以使肿瘤完全在TPS所设计的范围内。随其发展而来的是VGRT（容积影像引导的肿瘤放疗），SGRT（结构影像引导的放疗），DGRT（剂量引导的放疗），虽然定义和技术上与IGRT略有不同，但总体来说都是一个意义。以上各项均可称之为四维放疗。它包括肿瘤的上下，左右，前后，运动四维角度。

　　一、四维放疗技术的由来：肿瘤由于呼吸等器官运动的影响，在放疗过程中各个方向均是运动的，无论Tumor是在头颈部还是在胸部还是腹部，只不过在胸部的运动幅度更大，据报道在胸部的肿瘤平均移动范围可达2-3cm， 且各个方向的幅度也不同，在这种情况下我们在确定PTV时必须在CTV各方向外扩2-3cm，这在肺癌等胸部肿瘤来说是不可能扩这么大范围的，而在进行IMRT治疗时肿瘤的剂量更不确定。
图1、肿瘤在各个方向上的运动示意图：

图2、肿瘤在各个方向上的运动影像图示：

　　二、四维放疗的发展历程（从被动呼吸门控到呼吸引导门控）：
　　Gating technique 是四维放疗技术的基础；
1、被动呼吸门控：现在主要应用的是ABC和DIBH
1－1、ABC(Active Breathing Coordinator）：这种技术在国内已用不少单位应用，主要是利用呼吸罩控制病人呼吸，在射线投照时使患者在一定时间（如10S）呼吸暂时停止的方法，从而控制肿瘤运动。在进行IMRT治疗CT扫描时也必须获得的是在ABC时的图像
图3、ABC控制示意图：

图4:CT扫描时的图像控制验证对比：从左到右依次为1、正常呼吸下的CT图像，2、放疗开始时某一呼吸深度ABC时的图像，3、30分钟后同一呼吸深度ABC时的图像，从图像中我们可以看到肿瘤位移的控制，2与3基本相同?

1－2、DIBH (Deep-Inspiration Breath Hold)：与ABC有所类似，只是将患者呼吸控制在深气状态下。被动呼吸门控虽然减少了正常组织的照射，稳定靶区剂量，但大部分患者无法耐受，据报道仅有10-15%的患者可以接受这种门控，此外，在屏住呼吸时不可能完全消除器官运动。

2、呼吸引导门控(真正意义上的四维放疗）：它就是指在4DCT（四维CT）所获图像基础上采用的4DRT（四维放疗技术）；工作原理是不控制患者呼吸，仅对患者的呼吸进行监测从而控制四维cone-beam　CT的扫描，即在患者不同的呼吸时相采集各自的呼吸图像（如下图5），然后将各时相的图像勾画各自的靶区（GTV、CTV、PTV等），在放疗时同样是对患者的呼吸进行监测以不同的呼吸时相采用不同的照射计划。
图5：四维放疗工作流程示意图：

图6：在不同的呼吸时相的CT扫描图像