核磁共振引导放射治疗

图像引导放射治疗通过更准确地跟踪肿瘤反应，从而相应地调整治疗，为提高癌症患者的治疗效率提供了巨大的潜力。虽然有许多可用的成像方式，但只有一些已被证明是有效的指导放射治疗的目的。特别是,核磁共振成像作为一种可以为真正的适应性放射治疗提供实时可视化的选择，它引起了人们的极大兴趣。

MRI在放疗规划和验证中的优势

计算机断层扫描(CT)已经成为放疗计划的首选方式，包括锥束CT，它比传统CT提供更大的图像细节。锥束CT虽然有效，但也有几个缺点:

•CBCT图像不能提供高质量的软组织对比，因此很难看到大脑、肝脏和其他器官等部位的肿瘤。即使可以看到肿瘤，也很难将癌变组织与周围的健康组织区分开来;

•在呼吸或吞咽等持续运动的区域，视觉也会受损;而且

•由于锥束CT会使患者接受额外的辐射照射，治疗进展无法频繁地验证。

正是由于这些原因，人们正在对如何将MRI扫描整合到治疗计划和验证过程中进行广泛的研究。它极大地改善了软组织对比度，并通过呼吸门控解决运动问题，持续监测呼吸周期，并在周期的最佳点拍摄图像。

功能成像

虽然MRI的解剖学定义有明显的优势，但作为功能性肿瘤/器官描述的工具，它也提供了巨大的前景。加州大学旧金山分校(UCSF)放射肿瘤学副教授、临床研究副主任Mary U. Feng医学博士表示，目前的研究工作仍处于早期阶段，但初步的发现令人兴奋。冯是2016年北美放射学会(RSNA)年会上的主讲人。功能磁共振成像(fMRI)提供了描绘肿瘤体积和健康组织切片的能力，为剂量计算提供了双重好处:

•在肿瘤体积内，目标是确定哪些部位对辐射最敏感，可以用较低剂量治疗，哪些部位较难处理，需要较高剂量;而且

•对于正常的组织和器官，功能磁共振成像可以识别功能良好的部分——例如，肺中有助于氧合的部分，或肝脏中实际清洁血液的部分——因此可以相应地调整剂量，以避免这些部分。

根据冯教授的说法，研究人员的长期目标是扩大fMRI的应用，以成像空间分布和器官功能。她分享的一个例子是在肝脏中使用动态对比增强MRI (DCE-MRI)来预测肿瘤的哪些部分对辐射有反应，哪些部分是难治的。最终，肝功能信息可用于塑造剂量分布。“如果我们知道肝脏功能不良的部分在哪里，如果你通过辐射剂量，我们可以尝试挽救功能性的肝脏亚单位，而不是通过肝脏的高功能体素，”冯告诉RSNA的观众。

构建MRI-RT系统的挑战

虽然mri引导放射治疗的巨大潜力已经得到了很好的证实，但将这项技术应用于患者的实践却是一个缓慢的过程。

对于MRI提供的所有好处和承诺，这种模态也带来了一些局限性。最大的挑战之一是在磁共振图像与CT配准时可能出现系统错误。“在诊所不经常发生的一件事是评估注册的不确定性，”冯说。她指出，如果这些系统错误中的任何一个——在翻译、旋转和诽谤等方面——导致图像轮廓不佳，“你可能最终处理了错误的区域。”她说，理想的解决方案是转向所有基于mri的治疗计划，完全跳过注册步骤，但这是一个长期目标。

除了治疗计划之外，开发mri引导放射治疗系统的最大障碍之一是管理磁共振扫描仪和辐射发生器之间的相互作用。放射治疗通常是用线性加速器(linac)完成的，它能产生高能x射线。然而，这些光束中的光子会产生自己的电子，这些电子会受到磁场的影响，使处理光束转向或失效。

目前，ViewRay提供唯一一种商用mri引导放射治疗系统，名为MRIdian，该系统在2012年获得美国食品和药物管理局(FDA)批准后首次亮相。MRIdian采用一系列钴远程治疗头进行放射治疗，因为它们产生的伽马射线具有与x射线相同的好处，而没有磁场相互作用问题。为了在MRI侧进行补偿，MRIdian使用了功率较低的0.35T磁铁。

MR-linacs:下一个前沿

虽然MRIdian为临床mri引导放疗提供了商业选择，但ViewRay和其他供应商仍在继续致力于创建基于线性加速器的系统。ViewRay于2016年3月宣布项目启动，并于今年2月获得了MRIdian直线ac的FDA 510(k)批准。美国第一个商业系统于6月在底特律的亨利福特医院安装，圣路易斯华盛顿大学的巴恩斯犹太医院预计也将效仿。

亨利福特癌症研究所放射肿瘤学主席Benjamin Movsas医学博士在一份声明中说:“放射肿瘤学家一直在等待一种将磁共振成像与直线加速器放射递送结合在一起的临床系统的出现，因为这是提高患者放射治疗疗效的重大突破。”

MRIdian直线ac看起来只是进入一个新的细分市场的第一个入口，因为Elekta和飞利浦将在今年晚些时候在他们自己的mr直线ac系统上进行第一次患者治疗。这个为期五年的项目被称为Elekta MR-Linac联盟，聚集了来自世界各地的七家领先机构，帮助开发和测试mri引导的基于线性加速器的放射治疗系统。联盟成员机构包括:

•伦敦癌症研究所(Institute of Cancer Research);

•弗洛德特和威斯康星医学院癌症中心，密尔沃基;

•休斯顿MD安德森癌症中心;

•多伦多Sunnybrook健康科学中心;

•荷兰癌症研究所-安东尼·范·列文虎克医院，阿姆斯特丹;

•荷兰乌得勒支大学医学中心;

•克里斯蒂国家卫生系统(NHS)基金会信托，曼彻斯特，英国;而且

•皇家马斯登NHS信托基金会，伦敦。

Elekta MR-linac RT全球营销主管Greg Trausch博士表示，七个联盟站点中有六个已经安装了该系统。系统采用1.5T磁体，确保高质量成像;磁体强度在直线加速器所在的位置降低。飞利浦公司为核磁共振扫描仪提供了新的磁线圈，可以抵抗光子束，并为光子束提供更多的通过空间。治疗计划系统基于Elekta的Monaco程序——包括用于更精确剂量计算的蒙特卡罗算法——但针对这一特定应用进行了增强。

整个联盟正在研究该技术在九个不同肿瘤部位的潜在应用。每个站点都有一个专门的工作组，由每个机构的团队成员组成。另外四个工作组正在对该系统的技术要素进行研发，包括工作流程、质量保证、MRI问题和适应性放射治疗。

Trausch说，所有地点的大部分临床工作都集中在肿瘤轮廓和剂量测定上。MD Anderson放射肿瘤学部门副主任、研究团队成员Geoffrey Ibbott博士说:“该联盟正在挑选mr引导治疗将受益的临床应用。”伊博特解释说，他的机构的临床研究范围包括头颈癌、胃肠道(GI)肿瘤和泌尿生殖系统(GU)癌症，包括前列腺癌。

按照目前的时间表，该系统的临床推广将于2018年开始。

未来的增长

随着mri引导放射治疗带来的所有好处，该领域的许多人预计该技术将继续占据主导地位，因为它将更广泛地用于临床应用。

伊博特说:“我认为增长的最大驱动力之一将是成功地证明日常治疗适应会带来更好的治疗。”“我们已经有一些证据表明适应性治疗确实提高了治疗质量。”

与任何新技术一样，成本是一个潜在的限制因素。“任何时候你把两个昂贵的设备组合在一起，都会使安装变得昂贵和复杂，”Ibbott继续说。

Trausch总结道:“这比传统的直线加速器更需要投资，但这是我们的用户已经在考虑的事情。”

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