腫瘤放射治療技術(shù)進(jìn)展1課件

1、大家好2021/3/21大家好2021/3/21腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展Advances in Radiation Therapy Technology胡逸民(Y.M.Hu)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院Cancer Institute (Hospital),CAMS, Beijing2021/3/22腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展Advances in Radiat腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展 Advances in Radiation Therapy Technology 一、癌癥三大治療手段比較二、放射治療面臨的問題 30%凹形靶區(qū)的治療 30%腫瘤對X()射線的抗拒三、劑量引導(dǎo)放射治療(DGRT)2021/3

2、/23腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展 Advances in Radia腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展 Advances in Radiation Therapy Technology 一、癌癥三大治療手段比較二、放射治療面臨的問題 30%凹形靶區(qū)的治療 30%腫瘤對X()射線的抗拒三、劑量引導(dǎo)放射治療(DGRT)2021/3/24腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展 Advances in Radia癌癥治療的三大手段腫瘤治療技術(shù)進(jìn)展2021/3/25癌癥治療的三大手段腫瘤治療技術(shù)進(jìn)展2021/3/25三大治療手段在腫瘤治療中的地位CTV 亞臨床病變病理邊界 (手術(shù) 化療 放療)GTV 實(shí)體瘤-影像學(xué)邊界 (手術(shù) 放療)

3、hGTV 乏氧細(xì)胞區(qū)-PET顯像 (手術(shù) 放療)2021/3/26三大治療手段在腫瘤治療中的地位CTV 亞臨床病變病理適形放射治療的臨床價(jià)值癌癥治療五年生存率1900s 1930s 1960s 1990s 5% 15% 30% 45%American Cancer Society: Cancer facts & figures 1995手術(shù)、放療、化療三大手段對癌癥治愈率的相對貢獻(xiàn)外科手術(shù)22% 放射治療18%化學(xué)治療 5%55%未根治的癌癥患者的死亡原因 原發(fā)腫瘤未控18% 遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移未控37% 合 計(jì) 55%Eur J Cancer 1992; 28A:2061-2069Cancer 198

4、3; 51; 2401-2409腫瘤治療技術(shù)進(jìn)展2021/3/27適形放射治療的臨床價(jià)值癌癥治療五年生存率1900s 放射治療的手段放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/28放射治療的手段放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/28腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)Advances in Radiation Therapy Technology 一、癌癥三大治療手段比較二、放射治療面臨的問題 30%凹形靶區(qū)的治療 30%腫瘤對X()射線的抗拒三、劑量引導(dǎo)(DGRT)放射治療2021/3/29腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)Advances in Radiatio腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展一、癌癥三大治療手段比較二、放射治療面臨的問題 30%凹形靶區(qū)

5、的治療 30%腫瘤對X()射線的抗拒三、劑量引導(dǎo)放射治療(DGRT)2021/3/210腫瘤放射治療技術(shù)的發(fā)展一、癌癥三大治療手段比較二、放射放射治療存在的問題 約有30%左右的腫瘤為凹形靶區(qū),周圍有重要器官。 調(diào)強(qiáng)治療(IMRT)可望解決 約有30% 左右的腫瘤對X()射線、電子束和質(zhì)子束抗拒。 期望中子、輕、重離子放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/211放射治療存在的問題 約有30%左右的腫瘤為凹形靶區(qū),周圍提高治療增益比的技術(shù)(歷史)進(jìn)程Conventional RT 常規(guī)放療 3D Conformal RT 適形放療 Intensity Modulation RT 調(diào)強(qiáng)放療20世紀(jì)70年代未2

6、0世紀(jì) 90年代初2021/3/212提高治療增益比的技術(shù)(歷史)進(jìn)程Conventional RIMRT原理2021/3/213IMRT原理2021/3/213GTVITVCTVPhysical Optimization物理優(yōu)化IGRT 及IGRT后時(shí)代的發(fā)展方向IGRT (DGRT)hGTVIMRT (EMRT)Energy optimizationBiological Optimization生物優(yōu)化QMRT (LET Optimization)BGRT2021/3/214GTVITVCTVPhysical Optimization進(jìn)展5：質(zhì)子IMRT(IMPT)Proton IMRTP

7、hoton IMRT2021/3/215進(jìn)展5：質(zhì)子IMRT(IMPT)Proton IMRTPhoBeam 15,16,17Beam 5,6,7,8Beam 1,2,3,4Beam 9,10,11Beams 12,13,14Static MLC fields superimposed at a number of fixed gantry anglesAlready Commercially Available and Clinical IMRT Step and Shoot放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/216Beam 15,16,17Beam 5,6,7,8Beam CO 60 1955197

8、2Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照機(jī)發(fā)展史C形臂單頭設(shè)計(jì)19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照機(jī)發(fā)展史環(huán)形機(jī)架單頭設(shè)計(jì)2005CBCTCommercial Availab

9、ilityHelical TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Verification2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放射治療機(jī)的發(fā)展C形臂單頭設(shè)計(jì)沿用常規(guī)診斷型X-線機(jī)的錐束成像原理環(huán)形機(jī)架單頭設(shè)計(jì)啟發(fā)于CT的扇形束成像的逆原理2021/3/217CO 60 19551972Clinac 41988EPIClinac 4 (1969)Clinac 6-100

10、 & 600c (1970s - 90s) Clinac 1800c(1980s 1990s)Clinac 2300 series (1990s - 2000s)Trilogy“Modern”C-形臂單頭錐束治療機(jī)40年發(fā)展Elekta SynergySiemensArtiste2021/3/218Clinac 4 Clinac 6-100 & 600c CO 60 19551972Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)200

11、8RapidArcIMAT外照機(jī)發(fā)展史C形臂單頭設(shè)計(jì)19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照機(jī)發(fā)展史環(huán)形機(jī)架單頭設(shè)計(jì)2005CBCTCommercial AvailabilityHelical TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Veri

12、fication2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放射治療機(jī)的發(fā)展C形臂單頭設(shè)計(jì)沿用常規(guī)診斷型X-線機(jī)的錐束成像原理環(huán)形機(jī)架單頭設(shè)計(jì)啟發(fā)于CT的扇形束成像的逆原理2021/3/219CO 60 19551972Clinac 41988EPI圖 調(diào)強(qiáng)方式: MLC(斷層)調(diào)強(qiáng)強(qiáng)度分布PositionIntensity步進(jìn)式調(diào)強(qiáng)適形放射治療C-形臂單頭扇形束治療機(jī)2021/3/220圖 調(diào)強(qiáng)方式: MLC(斷層)調(diào)強(qiáng)強(qiáng)度分布Positio強(qiáng)度分布PositionIntensity螺旋式調(diào)強(qiáng)適形放射治療CT環(huán)形

13、機(jī)架扇形束治療機(jī)2021/3/221強(qiáng)度分布PositionIntensity螺旋式調(diào)強(qiáng)適形放射MRI TomographySPEC TomographyPositron EmissionTomographyTomoTherapyThe new standard for Radiation OncologyComputedTomographyNewAll of these new technologies are based on the ring gantry designCT環(huán)形機(jī)架扇形束治療機(jī)2021/3/222MRI SPEC TomographyPositron EmLane Ros

14、en, MD Willis Knighton Cancer Center 2021/3/223Lane Rosen, MD CO 60 19551972Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照機(jī)發(fā)展史C形臂單頭設(shè)計(jì)19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi

15、slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照機(jī)發(fā)展史環(huán)形機(jī)架單頭設(shè)計(jì)2005CBCTCommercial AvailabilityHelical TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Verification2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放射治療的發(fā)展方向C形臂單頭設(shè)計(jì)沿用常規(guī)診斷型X-線機(jī)的錐束成像原理環(huán)形機(jī)架單頭設(shè)計(jì)啟發(fā)于CT

16、的扇形束成像的逆原理環(huán)形機(jī)架多頭設(shè)計(jì)啟發(fā)于X()-刀和CT的錐形束成像的逆原理1968199420012004 Elekta -knifeOUR-knifeTri-beams2007Five-beams外照機(jī)發(fā)展史環(huán)形機(jī)架多頭設(shè)計(jì)Non-coplanar-beams IMRT,IGRT,DGRT2021/3/224CO 60 19551972Clinac 41988EPI Elekta -刀 和 OUR -刀 裝置示意圖 放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/225 Elekta -刀 和 OUR -刀 裝置示意圖 放療SGS-I型超伽治療系統(tǒng)的治療原理2021/3/226SGS-I型超伽治療系統(tǒng)的治療原

17、理2021/3/2262021/3/2272021/3/2272021/3/2282021/3/228X射線立體定向治療(X-刀)2021/3/229X射線立體定向治療(X-刀)2021/3/229腫瘤放射治療設(shè)備Cyber-刀6MV-X FSZ 5mm-60mm Dose Rate: 300cGy/min SAD: 800mm 6 Freedom Robot放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/230腫瘤放射治療設(shè)備Cyber-刀放療技術(shù)進(jìn)展2021/3/23三個(gè)放射源共面互成120交角,線束中心軸聚焦于一點(diǎn),稱為焦點(diǎn)或等中心整個(gè)裝置分內(nèi)、外兩個(gè)環(huán)架。三個(gè)放射源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)共裝于內(nèi)環(huán)架上,內(nèi)環(huán)架可繞外環(huán)架旋轉(zhuǎn)30內(nèi)、外環(huán)架可繞其鉛垂面傾斜30,形成空間聚焦 三源X()調(diào)強(qiáng)治療裝置參考外形2021/3/231三個(gè)放射源共面互成120交角,線束中心軸聚焦于一點(diǎn),稱為焦三個(gè)放射源共面互成120交角,線束中心軸聚焦于一點(diǎn),稱為焦點(diǎn)或等中心整個(gè)裝置分內(nèi)、外兩個(gè)環(huán)架。三個(gè)放射源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)共裝于內(nèi)環(huán)架上,內(nèi)環(huán)架可繞外環(huán)架旋轉(zhuǎn)30內(nèi)、外環(huán)架可繞其鉛垂面傾斜30,形成空間聚焦 三源X()調(diào)強(qiáng)治療裝置參考外形2021/3/232三個(gè)放射源共面互成120交角,線束中心軸聚焦于一點(diǎn),稱為焦IMRTTCFB TechniqueN 80 時(shí) X()-刀 N = 1-10 時(shí) IMRT(3DCRT) 多種