CBCT：不是CT，但也前途一片光明
毫無疑問，1971年誕生的CT是迄今最重要的醫(yī)學發(fā)明之一，因為今天幾乎所有的影像設(shè)備都在學習其斷層成像理念，DR可以做三維重建，乳腺X射線可以做DBT，DSA有類CT成像，牙科領(lǐng)域也出現(xiàn)了口腔CT，骨科領(lǐng)域出現(xiàn)了三維C形臂。
這一切都源于CT衍生出的CBCT，即錐束計算機斷層成像(Cone-Beam Computed Tomography，CBCT)。
1、CBCT技術(shù)優(yōu)勢
從原理上，CBCT的技術(shù)邏輯是X射線設(shè)備利用旋轉(zhuǎn)采集技術(shù)來實現(xiàn)斷層成像，因此只要有球管和探測器就有CBCT成像的潛力，特別是平板探測器的普及，加速了這項技術(shù)的進展。與多排螺旋CT(MSCT，簡稱CT)相比，CBCT的優(yōu)勢體現(xiàn)在：
1）擁有更小的體素尺寸，比CT具有更高的空間分辨率。比如目前常規(guī)CT的最小像素單元是0.5mm，而探測器則普遍在139μm及以下；
2）擁有很寬的且性能極佳的動態(tài)范圍，改善了相鄰體素的密度連續(xù)性；
3）其成像體素是完美立方體，遠非CT所能及，因為CT層厚會對其體素形狀會產(chǎn)生負面影響。因此，無論在哪個方向CBCT都能實現(xiàn)精準成像。
不過，CBCT也有缺點，與CT相比，其密度分辨率的確要低一些，但已能滿足絕大多數(shù)臨床需要。以我們熟悉的DSA的類CT成像為例，其密度分辨率已達到5HU，能分辨出肌肉、視神經(jīng)和出血灶等軟組織，能夠取代CT成像滿足介入診療的需求，特別是在小血管成像等方面，CBCT成像質(zhì)量還明顯優(yōu)于CT，因為其極高的空間分辨率。
因此，由于其巨大的臨床價值，我們可以看到幾乎所有的DSA都具備類CT成像功能，而且越來越成熟。
目前，CBCT最大也最知名的領(lǐng)域是口腔CBCT，不過CBCT在影像引導放射治療(IGRT)領(lǐng)域應(yīng)用也十分廣泛，以及陸續(xù)出現(xiàn)的三維C型臂和CBCT-DR，進一步擴大的CBCT的應(yīng)用領(lǐng)域。
因此，本文書接上回(請參考：CBCT是CT嗎？)，繼續(xù)介紹CBCT家族的其他成員。
2、動態(tài)DR再升級：CBCT-DR
作為X線數(shù)字攝影的重要發(fā)展方向，動態(tài)DR更大的臨床價值在于功能成像，可通過動態(tài)可視化方式觀察人體組織，在胸部及關(guān)節(jié)影像診斷上都有廣闊的應(yīng)用價值場景。
動態(tài)DR的功能成像(來自柯尼卡)
然而，由于其二維屬性，傳統(tǒng)DR的檢出率有限，容易導致漏診誤診。顯然，在三維成像領(lǐng)域，CT更好。然而，受制于其設(shè)備結(jié)構(gòu)，CT很難實現(xiàn)站立位(負重位)下的三維成像，而在骨關(guān)節(jié)的諸多病征中均需要在負重位下才能更好發(fā)現(xiàn)。
為解決上述問題，2017年西門子基于動態(tài)DR和CBCT成像技術(shù)推出了Multitom Rax，這是世界首款具備三維成像功能的DR，即CBCT-DR，可實現(xiàn)多角度的三維成像，對骨科診斷、運動康復、術(shù)后診斷具有極高臨床價值。在國內(nèi)，安健科技推出了類似的設(shè)備：WR-3D。
在實現(xiàn)三維方式上，西門子采用兩支懸吊械臂，能夠自動找到彼此合適的位置和角度，無需挪動患者，可實現(xiàn)站立位、坐位和平躺位下的三維成像；安健則采用了旋轉(zhuǎn)腳踏板帶動病人360°旋轉(zhuǎn)的方式，主要實現(xiàn)站立位下的三維成像。
顯然Multitom Rax的方式更人性化，而WR-3D由于其實現(xiàn)成本低，或許是一種更為可及性的解決方案。
兩種形式的CBCT-DR(來自西門子和安健)
其實，負重位CT成像在國外也很早就進行了嘗試，如佳能醫(yī)療就推出過立式320排CT，用來解決脊柱、膝部、足踝的負重位成像，但其價格昂貴且并未引進入國內(nèi)。
更具性價比的CBCT-DR，在兼容動態(tài)DR性能的同時，不改變DR的拍攝體位及流程就可以獲得三維影像，其低劑量、流程友好、可及性高吸引了臨床。正如其所宣傳的，普放也可以不普通。
320排立式CT(來自佳能醫(yī)療)
3、移動C形臂的必然：3D C-arm
作為手術(shù)室中最重要診療設(shè)備之一，移動C形臂廣泛應(yīng)用于骨科、創(chuàng)傷科、泌尿科、血管外科等領(lǐng)域，因此擁有了巨大的市場，僅我國每年就新增3000以上。
傳統(tǒng)移動C臂不能同時實現(xiàn)正側(cè)位成像，重新定位，其成像也會有盲區(qū)，很多時候需要醫(yī)生憑借經(jīng)驗去尋找定位點。三維C形臂(3D C-arm)的出現(xiàn)，解決術(shù)中實時精確定位的問題，明顯降低操作誤差，達到了精細手術(shù)的要求，堪稱術(shù)中CT。
移動C形臂的三維實現(xiàn)(來自西門子)
與大放異彩的骨科小C不同，外周介入C形臂(Peripheral Interventional C-Arm)，即中C則顯得“冷清”得多，這與臨床未充分認可其臨床價值有關(guān)。
與小C相比，中C不僅大幅提高了X射線系統(tǒng)功率，更重要的是增加了減影等血管機相關(guān)功能，基本可以完成80%的介入手術(shù)需求，可廣泛應(yīng)用在周圍血管科、消化科、婦科、整形科等領(lǐng)域。
此外，CBCT技術(shù)在中C領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。比如西門子Cios Spin“一站式VATS”解決方案，可輔助醫(yī)生完成肺小結(jié)節(jié)的精確定位以及切除手術(shù)，避免了患者在CT和手術(shù)室來回奔波，消除了清醒狀態(tài)下的穿刺痛苦，也大大降低了出血、氣胸等并發(fā)癥的發(fā)生機率。
還比如，與經(jīng)皮有創(chuàng)穿刺活檢相比，傳統(tǒng)支氣管鏡活檢更具前景，但其對醫(yī)生要求很高，在沒有實時圖像引導下，診斷成功率僅有50%左右；三維中C在與機器人系統(tǒng)有機融合后，能將支氣管鏡診斷成功率提高至90%。
由于其精度能夠達到亞毫米級別，外科機器人在復雜手術(shù)中發(fā)揮重要作用，且越來越成熟。因此，如今的三維C形臂已逐漸具備3D導航數(shù)據(jù)接口，能為機器人提供術(shù)中三維圖像引導。
比如，骨科中的智能螺釘聚焦技術(shù)，能使醫(yī)生在手術(shù)臺上依靠C形臂的三維成像功能判斷置釘效果，方便快捷。CBCT+機器人，成為了醫(yī)生的“透視眼”與“穩(wěn)定器”。
目前，智能手術(shù)機器人在口腔、婦科、骨科、呼吸等細分賽道迅速發(fā)展，這意味著具有更精確圖像引導的三維C形臂將會在更多的臨床應(yīng)用場景展示其價值。
移動C臂引導天璣機器人置釘(來自網(wǎng)絡(luò))
4、精準放療的標配：KV—iCBCT
放射治療，也被稱為“無形的手術(shù)刀”，為在殺傷腫瘤的同時盡可能減少正常組織和危及器官的損傷，以直線加速器為代表的腫瘤放射治療，經(jīng)歷了2D/3D CRT—IMRT—IGRT—VMAT/Rapid Arc等技術(shù)階段。
從圖像引導放療(IGRT)開始，加速器的機載CBCT就發(fā)揮著重要作用。早期是利用加速器自帶的MV級X光作為成像光源，其成像效果僅能保證骨組織對位匹配，隨著KV級球管的引進，CBCT的軟組織圖像質(zhì)量得到大大改善，給了IGRT更多的信心。
搭載IGRT的直線加速器(來自瓦里安)
隨著放療治療技術(shù)發(fā)展，醫(yī)生們發(fā)現(xiàn)以腹盆、頭頸等部位腫瘤為代表的癌種，在治療當中或者分次照射之間，腫瘤因為膀胱充盈變化和分次間退縮等因素，傳統(tǒng)IGRT放療已日漸不能滿足放療需求要求。
因此，提出了“所見即所治(Image-plan-treat)”的實時治療，也稱為“在線自適應(yīng)放療(on line ART)”，可根據(jù)病灶變化短時間內(nèi)在線調(diào)整治療。此時，機載影像就成為了捕捉腫瘤變化的核心要素之一，要求軟組織分辨高，偽影小，圖像清晰才可能作為在線再計劃的圖像依據(jù)。
2018年，美國醫(yī)學物理學家協(xié)會(AAPM)雜志刊登了迭代CBCT(iterative-CBCT)，其使用KV級的iCBCT，可以大大改善加速器機載影像質(zhì)量，為自適應(yīng)放療奠定了影像的基礎(chǔ)。
比如，在腹盆腫瘤治療中，膀胱、腸道的識別因為偽影減少和低密度分辨率的提高，給醫(yī)生和物理師提供可供判斷的圖像。
KV級迭代iCBCT圖像改善(來自網(wǎng)絡(luò))
如今，將iCBCT成像整合進一個基于實時成像的人工智能驅(qū)動的在線再計劃精準放射治療系統(tǒng)已經(jīng)進入了商業(yè)化，使得患者從中獲取更大的益處。
日后，機載CBCT是否能滿足放射治療床上的等中心定位要求，即在同一個等中心下，進行定位CT的in room掃描，有待進一步觀察。
5、CBCT有更大的未來
與CT相比，盡管CBCT的圖像質(zhì)量上確實存在一些差異，但是其更低劑量、更高分辨、更高效率、更低成本、甚至可移動的優(yōu)勢，給臨床治療帶來了更多的便利，因此CBCT已在骨科、牙科、乳腺、放療等領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。
此外，從技術(shù)邏輯上，CBCT的圖像質(zhì)量未來是有望比肩CT的。未來，隨著臨床應(yīng)用場景的逐漸增加，CBCT技術(shù)將在不同細分領(lǐng)域有更大的未來，更多不同形態(tài)的CBCT或具備CBCT功能的細分設(shè)備將不斷涌現(xiàn)。。。
