醫(yī)學圖像在放療中的應用

1、 醫(yī)學影像在放射腫瘤中的應用2021-11-11中國惡性腫瘤發(fā)病率腫瘤治療的三大手段三大治療手段的作用地位18951895年，倫琴發(fā)現(xiàn)年，倫琴發(fā)現(xiàn)X X線線放射腫瘤學現(xiàn)代放療發(fā)展有賴于影像學發(fā)展X光透視儀光透視儀- -定位內(nèi)在骨性標志定位內(nèi)在骨性標志可見及可觸摸的解剖標志可見及可觸摸的解剖標志CT斷層影像、斷層影像、MRI- -靶區(qū)精確放療靶區(qū)精確放療功能功能/ /分子影像介導的放療分子影像介導的放療1維時代維時代2維時代維時代3維時代維時代4維時代維時代放療技術(shù)進步8影像學發(fā)展帶動了放療的進步CO 60 19551972Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTh

2、erapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照機外照機發(fā)發(fā)展史展史C形臂形臂單頭設(shè)計單頭設(shè)計19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照機外照機發(fā)發(fā)展史展史環(huán)環(huán)形機架形機架單頭設(shè)計單頭設(shè)計2005CBCTCommercial AvailabilityHelica

3、l TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Verification2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放療的發(fā)展方向C形臂形臂單頭設(shè)計單頭設(shè)計沿用常沿用常規(guī)診規(guī)診斷型斷型X-線線機的機的錐錐束成像原理束成像原理環(huán)環(huán)形機架形機架單頭設(shè)計單頭設(shè)計啟啟發(fā)發(fā)于于CT的扇形束成像的逆原理的扇形束成像的逆原理環(huán)環(huán)形機架多形機架多頭設(shè)計頭設(shè)計啟啟發(fā)發(fā)于于X()-X()-刀和刀和C

4、TCT的的錐錐形束成像的逆原理形束成像的逆原理1968199420012004 Elekta -knifeOUR-knifeTri-beams2007Five-beams外照機外照機發(fā)發(fā)展史展史環(huán)環(huán)形機架多形機架多頭設(shè)計頭設(shè)計Non-coplanar-beams IMRT,IGRT,DGRT 醫(yī)學影像學的組成和主要內(nèi)容 醫(yī)學影像在放射治療中的應用 當前醫(yī)學影像在放療中的研究熱點醫(yī)學影像學的組成醫(yī)學影像的主要內(nèi)容醫(yī)學影像的主要內(nèi)容醫(yī)學影像按其信息載體可分為以下幾種主要類醫(yī)學影像按其信息載體可分為以下幾種主要類型型X X線成像：測量穿過人體組織、器官后的線成像：測量穿過人體組織、器官后的X X線強

5、度線強度 truebeam 機載CBCT成像系統(tǒng)磁共振成像：測量人體組織中同類元素原子核的磁共振信號 核素成像：測量放射性藥物在體內(nèi)放射出的射線超聲成像：測量人體組織、器官對超聲的反射波或透射波 醫(yī)學影像在放射治療中的應用傳統(tǒng)放射治療對醫(yī)學影像的使用非常廣泛，是診斷 腫瘤范圍的主要手段，其方法學主要基于透視影像；現(xiàn)代放射治療對醫(yī)學影像的使用更加廣泛，方法上 更多的依賴斷層影像，“CT/fMR”功能影像手段和 生理運動影像使放射治療更上了一個臺階；醫(yī)學影像在腫瘤放射治療中無可替代的重要?；诔暡ǖ挠跋?，用于盆腔臟器位置跟蹤，用于前列腺定位的近距離治療插置中應用基于X射線投影透視影像:診斷、定位

6、、幾何位置控制檢測，數(shù)字減影技術(shù)應用于血管內(nèi)近距離治療，動態(tài)透視用于校正等；斷層影像：診斷，定位、精確放療幾何解剖密度數(shù)據(jù)獲取，核心應用；新技術(shù):動態(tài)斷層影像4D一CT,IGRT利用CT圖像進行的放射治療計劃設(shè)計利用4DCT圖像指導靶區(qū)勾畫，以及個體化治療基于NMR的影像 診斷優(yōu)勢，頭頸部、軟組織、神經(jīng)系統(tǒng)等; 高對比度，軟組織成像明顯高于CT分子生 物學和組織診斷學的提高無骨偽影，無創(chuàng) 傷檢查； 臨床主要用于CT-MR融合； 新技術(shù):功能性MR供更多腫瘤信息利用CT/MR融合技術(shù)，指導靶區(qū)勾畫圖片4d磁共振動態(tài)圖片利用4D-MRI指導放射治療靶區(qū)勾畫將MRI和Linac結(jié)合起來稱之為MRIG

7、RT,MRI對軟組織結(jié)構(gòu)的成像分辨率比XCT高的多，使得放療中對組織結(jié)構(gòu)的識別更直觀和簡便?；谒幬锇姆派湫酝凰睾颂綔y的影像技術(shù)探測對象是核素直接發(fā)射的伽馬射線， 也可以是核素發(fā)射的正電子湮沒時發(fā)射的兩 個方向相反、能量均為0.512MeV的伽馬光子；核醫(yī)學診斷，提前發(fā)現(xiàn)或排除轉(zhuǎn)移；PET-CT/MR技術(shù)提供更多腫瘤內(nèi)部功能信息利用PET-CT/MRI圖像配準，指導腫瘤靶區(qū)勾畫利用圖像配準技術(shù)進行圖像引導調(diào)強放療減小擺位誤差；治療擺位是重復模擬定位時的體位，達到計劃 設(shè)計中靶區(qū)及周圍組織的位置關(guān)系，以保證靶 區(qū)準確照射減少治療分次間的器官位移和形變，進行自適應放療治療進行中，腫瘤體積、形

8、狀發(fā)生變化，靶 區(qū)與周圍正常組織相對位置改變； 患者在治療中體重減輕會改變體表標志及內(nèi) 部器官的位置；治療中某些器官充盈程度對靶區(qū)位置影響， 如消化及泌尿系統(tǒng)。利用加速器機載CBCT圖像和配準技術(shù)進行放療位置驗證醫(yī)學影像在放療中的研究熱點多模態(tài)醫(yī)學圖像融合是當前醫(yī)學圖像處理領(lǐng)域中的研究熱點和難點；單一模態(tài)的圖像往往不能提供醫(yī)生所需要的足夠信息,通常需要將不同模態(tài)的圖像融合在一起,得到更豐富的信息以便了解病變組織或器官的綜合信息。多模態(tài)融合的目的在于充分顯示形態(tài)成像方法的分辨力高定位準確這一優(yōu)勢，克服功能成像中空間分辨力和組織對比分辨力低的缺點，最大限度地挖掘影像信息；目前多用于神經(jīng)外科手術(shù)的定位和放療計劃設(shè)計等?；趫D像引導的自適應放療ART是IGRT發(fā)展延伸出得一種新型放療技術(shù)；