放射治疗计划和治疗实施课件.ppt

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1、IMRT IGRT SBRT,1,IMRT IGRT SBRT 1,放射治疗计划和治疗实施,患者诊断/处方剂量,X-ray 影像,体积影像和影像融合,平面影像靶体积和敏感器官定义,正向计划设计,计划评估,体积影像靶体积和敏感器官定义,正向/逆向计划设计,剂量报告,ICRU 29 定义(1979),ICRU 50 & 62 定义(1993,1999),治疗实施,2,放射治疗计划和治疗实施患者诊断/处方剂量X-ray 影像体积,国内开展三维放射治疗技术的统计,* 全国放射治疗单位952家,殷蔚伯（2007）,3,国内开展三维放射治疗技术的统计三维放射治疗技术开展的单位数（,三维放射治疗的基本技术特

2、征,CT模拟技术应用三维治疗计划系统计算机控制实施治疗技术,4,三维放射治疗的基本技术特征CT模拟技术4,CT模拟,大孔径或常规CT 平面定位床模拟机工作站激光定位系统,5,CT模拟大孔径或常规CT5,确定叶片位置,确定照射野参数,6,确定叶片位置确定照射野参数6,治疗计划系统是治疗过程的,心脏,IAEA 430,7,治疗计划系统是治疗过程的 心脏,TPS,三维放射治疗实施,8,三维放射治疗实施8,治疗计划设计,治疗计划设计是一个过程，是使患者得到最优化治疗而确定各种治疗参数的过程；放射治疗的治疗参数包括：定义靶体积，定义正常组织（敏感器官），剂量处方（dose prescription),

3、剂量分次模式，患者体位，剂量计算和分布，剂量评估和确认，治疗机设置；治疗计划设计最终产生一个详细治疗计划，并将在几周内仔细和准确地执行,9,治疗计划设计治疗计划设计是一个过程，是使患者得到最优化治疗而,三维放射治疗计划系统的基本功能,CT影像输入和三维重建,多模式影像融合BEV功能,可正向和/或逆向确定照射野参数准确计算3D剂量分布DVH功能，3D剂量分布评估生成特定格式的治疗计划文件,10,三维放射治疗计划系统的基本功能 CT影像输入和三维重建,多模,现代的放射治疗系统,Siemens,Varian,Elekta,Tomotherapy,BrainLab,Accuray,11,现代的放射治疗

4、系统Siemens VarianElektaT,利用多叶准直器实施调强治疗,12,利用多叶准直器实施调强治疗12,3DCRT/IMRT技术特点,即使复杂形状的靶体积，也可以获得较高的剂量和适形指数显著降低正常组织及敏感器官的剂量实施照射时间相对较长靶体积和敏感器官间陡峭的剂量分布，要求比常规照射技术更高的几何位置精度,13,3DCRT/IMRT技术特点即使复杂形状的靶体积，也可以获得,靶体积移动（摆位误差或组织运动）导致误照射,14,靶体积移动（摆位误差或组织运动）导致误照射14,IGRT技术修正器官运动,15,IGRT技术修正器官运动15,治疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量分布的影响,16,治

5、疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量分布的影响16,肿瘤和正常组织随时间(秒,天,周)运动特点,周期性和可预测性（呼吸运动）不规则（蠕动）渐变（肿瘤的退缩）,17,肿瘤和正常组织随时间(秒,天,周)运动特点周期性和可预测性,IMRT IGRT,IMRT对几何位置准确性的要求，促进了具有平面和或体积图像功能治疗机的发展治疗机图像技术的优势，推动IMRT技术发展为一新领域图像引导3DCRT技术(简称IGRT)IGRT技术可以为减小摆位误差(每一分次治疗间),改善器官运动和解剖结构变化的影响(同一分次治疗中),提供图像信息，以提高治疗效果。,18,IMRT IGRTIMRT对几何位置准确性的要求,IGRT

6、的作用,准确定义PTV的边界(特定患者和/或特定部位)准确实施患者摆位便于治疗中靶体积的定位实时监测解剖结构的变化,19,IGRT的作用准确定义PTV的边界(特定患者和/或特定部位),IGRT ART(自适应放射治疗),IGRT为临床提供了丰富的影像信息，可掌握患者位置和解剖结构的动态变化CBCT可测试这一动态变化（天/周）ART是根据这一动态变化，修正治疗方案，实施个体化治疗,20,IGRT ART(自适应放射治疗)IGRT为临床提供了丰富,ART技术,患者A,患者B,患者C,患者D,William Beaumont,21,过大的外放边界LatSI特定患者的误差修正 ART技术患者A,KVC

7、T,治疗计划,MVCT,治疗 CT/ 计划 CT 融合,图像引导实施照射,22,KVCT治疗计划MVCT治疗 CT/ 计划 CT 融合图像引,13例头颈部肿瘤摆位误差与发生频数的关系,张连胜(2008) 肿瘤医院资料,23,13例头颈部肿瘤摆位误差与发生频数的关系 张连胜(2008),24,13例头颈部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)A,67例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系,25,67例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系 25,26,67例胸部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm),40例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系,27,40例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系27,28,40例

8、腹部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(,位置误差分析,系统误差：分次摆位误差的平均值 离线(off-line)方式修正 随机误差：每分次摆位误差的波动(标准差) 在线(on-line)方式修正,29,位置误差分析系统误差：分次摆位误差的平均值29,PTV与CTV之间的间隙（2系统误差+0.7随机误差）,头颈 各方向均为5 mm(3.1-3.8mm)*肺癌 前后、左右 5-15mm 上下 10-20mm(5.9-10mm)*前列腺 各方向均为10mm (5.6-10mm)*, 与直肠或膀胱相邻处缩小为5mm,*IGRT技术建议值,30,PTV与CTV之间的间隙（2系统误差+0.7随机误差）,IG

9、RT技术修正摆位误差,31,IGRT技术修正摆位误差31,IGRT技术修正摆位误差,32,IGRT技术修正摆位误差32,IGRT在线工作流程,Patient Flow,Data Flow,作计划CT,采集XVI图像,在 治疗机上摆位,CT图像到计划系统,治疗计划到治疗机,获得XVI图像,VolumeView 对图像进行登记,33,IGRT在线工作流程 Patient FlowData F,IGRT在线工作流程(续),XVI数据到计划系统,参数到床与加速器,计划到 Desktop Pro,如有必要可再采集图像校验,Patient Flow,Data Flow,VolumeView 对图像进行登记

10、,在 治疗机上进行治疗,病人离开治疗室,34,IGRT在线工作流程(续)XVI数据到计划系统参数到床与加,医科达 VMAT技术,改变机架旋转速度改变MLC形状和机头角度改变剂量率,35,医科达 VMAT技术改变机架旋转速度35,瓦里安RapidArc技术 显著降低治疗时间,RapidArc,传统的7照射野治疗,1685 MU,496 MU,36,瓦里安RapidArc技术,新的照射技术对治疗模式的挑战,常规治疗模式始于二十世纪三十年代：一周照射五次，每次照射1.82.0Gy，持续治疗67周，总剂量6070Gy。采用新的照射技术，可以减小正常组织的剂量，对某些部位和期别的病变，可采用高分次剂量和

11、总剂量，并且缩短总治疗时间的治疗模式,37,新的照射技术对治疗模式的挑战常规治疗模式始于二十世纪三十年代,基于生物学原理改变分次模式(二十世纪八十年代中期）,利用肿瘤组织和正常组织分次敏感性的差异改变分次模式： 超分割模式提高肿瘤总剂量（增加每天剂量） 加速超分割模式缩短治疗时间,38,基于生物学原理改变分次模式(二十世纪八十年代中期）,基于物理技术优势改变分次模式 (二十世纪九十年代初期）,选择合适的病例，应用X（）射线三维照射技术X（）射线立体定向放射治疗、三维适形治疗和调强治疗等，在降低正常组织剂量的前提下，提高肿瘤组织的总剂量（或分次剂量、生物效应剂量），缩短治疗时间,39,基于物理技

12、术优势改变分次模式 (二十世纪九十年代初期）,立体定向放射手术(SRS)和放射治疗(SRT),高分次治疗模式，肿瘤治疗始于二十世纪七十和八十年代，主要治疗颅内病变应用这一技术治疗体部病变(SBRT)，始于二十世纪九十年代初期：瑞典（1994），日本（1998），美国（2003），中国,40,立体定向放射手术(SRS)和放射治疗(SRT)高分次治疗模式,治疗模式的改变,增加肿瘤的总剂量和分次剂量；保持或尽量减少正常组织特别是敏感器官的总剂量和分次剂量；缩短总治疗时间和减少分次次数,41,治疗模式的改变增加肿瘤的总剂量和分次剂量；,立体定向治疗原理,42,立体定向治疗原理42,多靶点立体定向放射治

13、疗,43,多靶点立体定向放射治疗43,国外现代放射肿瘤学专著（介绍了中国立体定向治疗系统）,44,国外现代放射肿瘤学专著（介绍了中国立体定向治疗系统）44,立体定向放射手术/放射治疗技术 JVan Dyk,立体定向放射手术/放射治疗,钴-60 射线,高能X 射线,质子和重离子,1：刀 Leksell Gammaknife 2：旋转系统3：多源等中心系统,1：等中心式加速器2：小型加速器 Cyberknife,回旋加速器,45,立体定向放射手术/放射治疗技术,X（）射线立体定向照射技术开创了高分次(hypofractionated)肿瘤放射治疗的先河,46,X（）射线立体定向照射技术开创了高分次

14、(hypofract,Leksell Gamma Knife Perfexion,47,Leksell Gamma Knife Perfexio,Leksell Gamma Knife PERFEXION,Leksell Gamma Knife治疗体积,Leksell Gamma Knife C,48,Leksell Gamma Knife PERFEXIONL,Leksell Gamma Knife,Leksell Gamma Knife C,Leksell Gamma Knife PERFEXION,49,Leksell Gamma KnifeLeksell G,中国全身旋转式伽玛射线治疗

15、系统,50,中国全身旋转式伽玛射线治疗系统50,中国全身旋转式伽玛射线治疗系统（续）,51,中国全身旋转式伽玛射线治疗系统（续）51,加速器立体定向治疗系统,准直器托架,准直器,治疗床施配器,52,加速器立体定向治疗系统准直器托架 准直器 治疗床施配器52,Beitler II, Badine EA, El-sayah D et al IJROBP 65:100,2006,非小细胞肺癌立体定向放射治疗(SBRT)结果,53,Beitler II, Badine EA, El-saya,54,54,55,55,56,56,肺部肿瘤图像引导SBRT技术,计划CT影像,CBCT影像,57,肺部肿瘤图

16、像引导SBRT技术计划CT影像CBCT影像57,24例图像引导SBRT摆位误差分析,58,24例图像引导SBRT摆位误差分析58,SBRT技术ITV至PTV的外放边界,校正前5.6-10.2mm校正后2.1-2.3mm,59,SBRT技术ITV至PTV的外放边界校正前5.6-10.2m,SBRT的实施指南ASTRO，ACR,人员组成和资质SBRT的技术要求文件记录立体定向装置的质量控制影像的质量控制治疗计划系统的质量控制过程的模拟和治疗实施随访,Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004;60:1026-1032,60,SBRT的实施指南ASTRO，ACR人员组成和资质In,放射治疗技术和治疗模式的发展,3DCRT/IMRT已逐渐成为放射治疗的常规技术先进的IGRT技术开始为越来越多的放射治疗中心所应用，ART技术展示了广阔前景物理照射技术的发展，提供了改变治疗模式的基础，SRT和SBRT治疗模式（hypofractionated）可能会有较大的发展,61,放射治疗技术和治疗模式的发展3DCRT/IMRT已逐渐成为放,展望,新一代的放射肿瘤学家和放射肿瘤物理学家，有着绝好的机会，在世界范围实施高质量的放射治疗，以显著提高治疗效果和降低患者的费用。 James A. Purdy (2007),62,展望 新一代的放射肿瘤学家和放射肿瘤物理学家，有着,