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          OCT,精准治疗眼内肿瘤的一剂良药

          发布时间:2018-09-03 阅读数:405

          眼睛是人类感官中最精细▄■▓、最重要的器官之一,读书认字、看图赏画、看人物▄▓、欣赏美景等无不用它。现在,近视眼、白内障▓█、青光眼等眼部病症已十分常见,但眼内肿瘤还是让人谈之色变。以往,医学上常采用放射技术来治疗眼部肿瘤█■▄,随着现代科技和医学的发展,医患双方都在寻求一种更精准、更安全、更绿色的放疗技术来提高肿瘤的局控率███,改善患者的生存质量,减少放疗并发症的发生,保护视功能。在浙江省自然科学基金的资助下▓▓,温州医科大学的金献测博士团队开展了“光学CT图像引导的眼内肿瘤自适应放疗研究”项目,在综合研究了国内外眼部肿瘤放疗技术的情况下,提出了一种精准治疗眼内肿瘤的方法▄■▄,目前该研究已经顺利通过了结题验收,进入临床试验阶段。

          金献测博士,毕业于美国托莱多大学肿瘤放射治疗物理学专业■■■,现为温州医科大学附属第一医院放化疗科科副主任,高级工程师,硕士生导师。金博士是浙江省抗癌协会放射物理专委会副主任委员▄■▄■、浙江省肿瘤诊治质控中心放疗质控专家组成员、中华医学会放射肿瘤学浙江省分会委员,还是国际医学物理协会全球物理师认证工作组(IMPCB)董事会成员▓▄▓▄、国际医学物理协会(IOMP)专业关系委员会委员。他长期从事肿瘤放射治疗物理和放射治疗生物基础研究工作,取得了多项研究成果▄▓。

                   

                                金博士团队正在开展研究

           

          从患者“固守▓█▄■”到医生“进击”

          眼睛虽小但结构复杂。人眼直径大约是2.5cm,重8克▄■▓,但包含200万个工作原件用于维持正常的视觉功能。

          在临床上,理想的精确放射治疗是给予肿瘤靶区足够大的放射剂量,并在肿瘤外周有陡峭的剂量梯度规避肿瘤周边的正常组织(如视神经▄▓、黄斑、睫状体和晶体等)。然而在实际治疗中▓█,人的眼睛随时会有不自主的运动,例如成人每分钟无意识眨眼20次左右,而眼球的任何运动都会导致原计划的高剂量区落到周围正常组织上,从而造成肿瘤区不可接受的低剂量和周围正常组织和器官的过剂量照射█■▄。因此,如何对眼内肿瘤放疗靶区进行无创、准确定位并对其进行自适应性的放射治疗就成为现代眼科临床和放射治疗亟待解决的重要问题。

                                      

                              眼部肿瘤放射治疗计划剂量梯度图███,红的是高剂量区

           

          根据眼球的刚性理论,眼球在转动过程中,眼内肿瘤与眼组织结构(如角膜、虹膜▓▓、巩膜、晶状体等)的位置关系不会改变。因此▄■▄,如果能够对眼球组织结构进行实时追踪和定位,然后根据眼球结构和肿瘤的位置关系,便可精确定位眼内肿瘤的放疗靶区。眼球运动追踪理论给眼内肿瘤自适应放疗带来新的思路■■■。如何让这个理论变成现实?金博士团队通过长时间的研究发现,光学相干断层扫描技术(OCT)可以较好解决这一问题▄■▄■,并表现出独特优势。

          OCT是继X射线、CTMRI和超声诊断技术之后的又一种医学影像技术▓▄▓▄。它是近年来发展起来的一种基于光学干涉原理的非接触式的成像技术,是通过测量生物组织的后向散射和反射光来得到高分辨率的反映组织内部微结构信息的图像,具有非接触性、非侵入性断层成像的优点▄▓。通过医生操作OCT采集装置▓█▄■,搭配与放射治疗装备一体的辅助放疗装置,实现靶区和OAR的自动适配,可以变患者“固守”接受到医生“进击▄■▓”抓取,有效地对眼内肿瘤进行放射治疗。

           

                                                 从常规CT到新兴的OCT

          常规CT采用X光扫描,其最大扫描分辨率大约1-2mm▄▓,相对我们的眼球和晶体来说精细度不够。而OCT采用红外光线扫描,其最大扫描分辨率相比CT提高了近1000倍。OCT的光学干涉成像原理所达到的1-15μm空间分辨率▓█,比目前临床上常用的超声、CT 等断层成像技术要高出一至两个数量级;决定了其在医学成像尤其是眼睛上具有独特的优势;新一代频域OCT系统(Spectral domain OCT, SD-OCT)的发展█■▄,使OCT 系统的成像速度大幅提高,可实现人眼眼球组织结构的四维成像,同步实现高采集密度、较大视野和深度范围的功能███;OCT由于结构简单微小,易与显微镜头、手持式探头及内窥镜等整合,结构其活体和实时成像特点▓▓,在手术引导、活体组织检查和治疗效果的动态研究等方面发挥重要作用。

          金博士团队通过改进和提升现有的SD-OCT系统,与放射治疗系统固定装置整合▄■▄,建立了眼内肿瘤位置的追踪系统;完成了OCT CT 两种不同模态眼前节图像配准方法,确立眼内肿瘤与基于OCT图像眼前节组织的坐标位置关系;实施了基于OCT 眼前节组织特征信息(如虹膜■■■、晶状体等)的图像分割和配准算法,通过配准参数实时确定眼内肿瘤位置,实现放疗过程中非损伤▄■▄■、更为精确定位和实时追踪眼内肿瘤的目的。

          金博士说,从CTOCT最大的问题是算法不同,如何打破两种不同模态之间的壁垒▓▄▓▄,是研究团队一直在思考的问题。幸运的是,金博士的夫人沈梅晓博士(现为温州医科大学附属眼视光医院OCT实验室负责人)是专门从事OCT开发和应用的研究人员▄▓,在这一课题上也有独到的见解▓█▄■,通过夫妻间不断的交流获得灵感,顺利克服了这一难题。

                               课题组主自研究的OCT成像系统

           

          眼内肿瘤的精准治疗走向

           

          精准医疗必然是未来医学的大方向,眼内肿瘤的精准治疗方式为未来医学发展带来了曙光▄■▓。“我们的研究可以达到两方面明显的效果,一方面是提高眼部肿瘤的精准定位和治疗的精度,实现有效的靶区覆盖;另一方面▄▓,通过精准的配准,精确地控制照射的剂量和区域。”金博士在接受记者采访的时候说到▓█,“精准定位不仅可以提高肿瘤放射的疗效,还可以减少对正常部位的照射,更好地保护正常组织。以往放疗所需要的剂量在很大程度上依据的都是以往病例经验数据█■▄,是个预判,但如果我们能更精确地确定肿瘤和正常组织所受的照射剂量,就可能建立更为准确的个体化放疗剂量模型,实现个体化的精准放疗███。”

          随着现代科学技术的不断发展,OCT的功能将更加的科学。据▓▓《生命时报》介绍,OCT采用的光是“绿色的”,对人体没有任何伤害▄■▄,再加上其分辨率高,可以达到0.005毫米,能够用来检查眼睛等比较精细的部位,帮助患者更早■■■、更准确地诊断和治疗青光眼、角膜疾病、老年黄斑病变等。这与绿色医疗的走向相一致▄■▄■。

          金博士说,下一步会在计算机大数据的帮助下,建立数据库,利用人工智能手段更加准确的采集数据和进行合理评估▓▄▓▄,使眼内肿瘤治疗更安全、更绿色、更精准。

           

          (浙江省科技信息研究院今日科技 刘晓燕▄▓;通讯员 林思达  周丽敏  徐达文▓█▄■)

           

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