影像引導(dǎo)的放射治療

影像引導(dǎo)的放射治療第1頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四第2頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四管迅行第3頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四影像引導(dǎo)的放射治療(IGRT)是一種四維的放射治療技術(shù)，它在三維放療技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了時序的概念，第4頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四IGRT充分考慮了解剖組織在治療過程中的運(yùn)動和分次治療間的位移誤差，第5頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四如呼吸運(yùn)動、小腸蠕動、膀胱充盈、胸腹水、日常擺位誤差、腫瘤增大/縮小等引起放療劑量分布的變化和對治療計劃的影響等，第6頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四IGRT可從定位、計劃到治療實施和驗證等方面創(chuàng)造各種解決方案。第7頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四患者進(jìn)行治療前、治療中利用各種先進(jìn)的影像設(shè)備對腫瘤及正常器官進(jìn)行實時的監(jiān)控，并能根據(jù)器官位置的變化調(diào)整治療條件使照射野緊緊“追隨”靶區(qū)，使之能做到真正意義上的精確治療。第8頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四目前臨床應(yīng)用的主要幾種IGRT技術(shù)，包括使用B超采集與靶區(qū)定位系統(tǒng)、治療室CT、加速器CT、容積CT和CT加速器（斷層治療）計劃。

第9頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四利用在每次治療時的驗證CT圖像對治療計劃的劑量分布進(jìn)行重新計算和評估，并實時修正治療第10頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四還有利用在加速器上匹配的X線成像系統(tǒng)、電子射野影像系統(tǒng)（EPID）等設(shè)備在每次治療時進(jìn)行位置和劑量強(qiáng)度驗證等。第11頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四實時CT驗證和計算實際劑量

是未來幾年的發(fā)展方向。第12頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四下面介紹幾種IGRT設(shè)備第13頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四賽博刀（Cyberknife）第14頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四賽博刀是一種影像引導(dǎo)的立體定向治療機(jī)，將6MeV直線加速器置于一6自由度的大型機(jī)器人手臂上，以圖像導(dǎo)引系統(tǒng)取代剛性的立體定向用的框架，加速器的等中心可以隨靶區(qū)的變化而同步變化，核心技術(shù)是機(jī)器人和圖像導(dǎo)引系統(tǒng)。第15頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點

目前唯一能夠提供非等中心治療計劃的立體定向外科系統(tǒng)；

1.具有逆向計劃功能；

2.不用頭盔和框架；

3.可單次（singlefraction）、分次（multifractions）治療；

4.圖象實時驗證和高精度跟隨系統(tǒng)；第16頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四5.雕刻式精確靶區(qū)；

6.一次可同時治療多個位置的腫瘤；

7.有治療全身腫瘤的可能性；

8.是目前世界上唯一能在實際治療時對病人的移動作出精確調(diào)整的放射治療手術(shù)系統(tǒng)。第17頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四缺點

1.價格比較昂貴，維護(hù)和維修條件要求很高；

2.驗證系統(tǒng)為X線，屬二維，精度？

3.定位參照物為身體骨骼結(jié)構(gòu)，軀干腫瘤治療受限？第18頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四1.每次治療時間長，機(jī)器利用率低；

2.機(jī)器人承荷能力有限，只能提供6MV光子；

3.系統(tǒng)多用于顱內(nèi)，頭頸部和脊椎治療（92%）；

4.多用于治療小腫瘤，治療大腫瘤費(fèi)時費(fèi)力，可能力不從心，易復(fù)發(fā).第19頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四賽博刀治療中第20頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四最新發(fā)展

最新改型的Cyberknife立體定向放射治療（手術(shù)）系統(tǒng)帶有一種特有的基準(zhǔn)追蹤裝置，該裝置經(jīng)皮埋在需治療的目標(biāo)附近外圍，通過六個數(shù)據(jù)追蹤，用作腫瘤定位的參考點。第21頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四放射治療時，圖像導(dǎo)引系統(tǒng)跟隨該基準(zhǔn)裝置的位置，腫瘤的位置就被傳送到機(jī)器人臂，由此配合患者位置的變化對加速器重新定位。第22頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用情況

該產(chǎn)品在發(fā)達(dá)國家有較好的應(yīng)用前景，美國喬治敦大學(xué)醫(yī)院（花費(fèi)290萬美元）和舊金山醫(yī)學(xué)中心已安裝了這套新系統(tǒng).第23頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四該產(chǎn)品在日本也比較受歡迎，已有四臺在使用，10個醫(yī)院在安裝設(shè)備，還陸續(xù)有一些醫(yī)院在訂購新設(shè)備。日本的一家醫(yī)院已使用13個月，治療患者270余人，他們比較感興趣的是無創(chuàng)傷治療。第24頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四斷層治療機(jī)

（TomotherapyHI-ART）

第25頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四TomotherapyHI-ART由美國威斯康星大學(xué)醫(yī)學(xué)物理系的研究小組經(jīng)過十多年的研究完成，外表與CT掃描機(jī)相似，

第26頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四在其環(huán)形機(jī)架內(nèi)原先裝X線球管的地方安裝了6MV直線加速器，將加速管的能量降低到3MV進(jìn)行斷層扇形束掃描成象，據(jù)此修正擺位及計劃。

第27頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四治療時患者躺在治療床上，治療床連續(xù)移動的同時環(huán)形機(jī)架旋轉(zhuǎn)，直線加速器發(fā)射出扇形光子束，射束成螺旋狀圍繞患者，可以治療大體積腫瘤以及同時治療多個部位，其照射野最大可達(dá)160cm×40cm。第28頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四主要組成

環(huán)狀機(jī)架上原先裝X線球管的地方安裝了6MV直線加速器；

MLC實現(xiàn)扇形束調(diào)強(qiáng)治療；

MV級電子射野影像設(shè)備（EPID）做劑量驗證和位置驗證；

激光定位系統(tǒng)；

有獨(dú)特的驗證／登記計算機(jī)斷層（VRCT）。第29頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點

1.精確規(guī)劃：配有治療計劃優(yōu)化器，比傳統(tǒng)治療計劃系統(tǒng)更方便；

2.精確定位：在對患者的腫瘤實施每個斷層治療之前，使用特殊的兆伏級（3MV）CT精確驗證其位置，使得醫(yī)生能夠及時調(diào)整計劃，保證射線束流真正作用于病灶；第30頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四3.適形與適形避免放療：與傳統(tǒng)放療比較，可采用束流的螺旋傳送實現(xiàn)復(fù)雜的調(diào)強(qiáng)放療，使放射劑量完全集中于腫瘤，避免對周圍健康組織的傷害；第31頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四4.精確驗證：使醫(yī)生在治療過程中驗證放射劑量，根據(jù)需要調(diào)整劑量；

5.系統(tǒng)集成：將傳統(tǒng)的加速器中的模擬機(jī)、治療計劃系統(tǒng)用計算機(jī)、適形塊和補(bǔ)償器及部分圖像系統(tǒng)集成在一起，簡化了流程，降低了成本，提高了效率；第32頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四6.CT孔徑大，加速器在機(jī)架中，減少了病人的恐懼心理。第33頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四缺點

加速器能量僅6MV，臨床應(yīng)用可能受限；

沒有呼吸門控技術(shù)，還不能糾正照射過程中的靶區(qū)移動；CT也未達(dá)到時序CT的程度；第34頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用情況

典型的模擬治療病例有：乳腺癌、前列腺癌、鼻咽癌。

目前全美已有20多臺開始治療病人。我國301醫(yī)院,上海的中山醫(yī)院,山東等三家醫(yī)院已使用.第35頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四最新發(fā)展

真三維空間錐形束CT消除了層的概念，可實現(xiàn)真正意義上的三維空間成像。這種CT與Tomo結(jié)合將發(fā)展成三維立體治療放療機(jī)，實現(xiàn)真正意義的三維適形調(diào)強(qiáng)放療。第36頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四腫瘤定位-治療一體化裝置系統(tǒng)第37頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四

（一）概述

該系統(tǒng)是一個結(jié)合了醫(yī)用直線加速器和CT的系統(tǒng)，體現(xiàn)了影像技術(shù)與放療技術(shù)的完美結(jié)合。在加速器治療室內(nèi)安裝一臺CT，CT與加速器共用同一治療床，使定位與治療一體化，大大提高了治療的準(zhǔn)確性。第38頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四采用這種CT影像引導(dǎo)的放射治療技術(shù)有力地保證了局部劑量增強(qiáng)治療的實施。另外，這一治療系統(tǒng)集影像獲取、計劃設(shè)計、模擬定位及治療實施多環(huán)節(jié)為一體，極大地提高了放療過程的集成度，方便了放療醫(yī)生、物理師和技術(shù)員的工作。第39頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點

1.每次治療前都可以對靶區(qū)快速三維定位，使得調(diào)強(qiáng)治療、療效評估成為可能；

2.能夠糾正擺位誤差和擺位時腫瘤位置的移動；

3.病人在CT上完成圖像采集，建立座標(biāo)系進(jìn)行TPS后，可立即轉(zhuǎn)入加速器治療；第40頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四缺點

不能糾正治療過程中腫瘤的瞬時移動。第41頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用情況

美國有幾家醫(yī)院已成功地將腫瘤定位-治療一體化裝置系統(tǒng)用于臨床，我國也有多家放療中心開始考慮引進(jìn)這一放射治療系統(tǒng)。第42頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四德國癌癥研究中心（DKFZ）和海德堡大學(xué)醫(yī)院利用系統(tǒng)已經(jīng)收腫瘤定位-治療一體化裝置治了500多名癌癥患者。第43頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)展

該系統(tǒng)配套靈活，可以根據(jù)醫(yī)院的不同需求采用不同的配套。新裝系統(tǒng)對治療室的尺寸要求一般9.8m×8.5m。第44頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四腫瘤定位與治療一體化系統(tǒng)第45頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四最新發(fā)展

傳統(tǒng)上放射治療的進(jìn)行都要依賴于治療前所獲得的圖像，有了這種腫瘤定位與治療一體化裝置后，腫瘤的分期、治療計劃的擬定、病人的定位、治療情況的驗證等一系列的措施就能得到更好地協(xié)調(diào)。這些工作流程會在一種更加連續(xù)、更加理想化的環(huán)境中完成。

第46頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四電子射野影像（EPID)系統(tǒng)第47頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四在放射治療工作中,射野位置的準(zhǔn)確性對于提高腫瘤局部控制率有著極其重要的作用.特別是隨著適形放療,調(diào)強(qiáng)放療等復(fù)雜治療技術(shù)在臨床上的推廣應(yīng)用,對射野位置精度的要求越來越高.第48頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四為解決放療過程中器官移動和擺位誤差帶來秒的脫靶和正常組織過量照射，醫(yī)科達(dá)公司將影像與采集系統(tǒng)集成到傳統(tǒng)的直線加速器上，在2003年10月美國放療協(xié)會（ASTRO）年會上，推出ESTM系統(tǒng)，提供了IGRT平臺。并于當(dāng)月獲得FDA的510k認(rèn)證。第49頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四主要組成

1.數(shù)字化直線加速器；

2.MV級錐形束CT，具有容積圖像（X-rayVolumeImage，XVI）功能，可以拍X片、連續(xù)圖像和X線容積圖像；

3.kV級常規(guī)高性能X射線球管（安裝在伸縮臂上，可從滾筒上伸出）；

4.X射線球管對面的電動臂上安裝了平板X線探測器。第50頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四1.一次旋轉(zhuǎn)即可采集到治療位置的三維容積數(shù)據(jù)；對比度和CT一樣，能分辨腫瘤和重要器官等軟組織結(jié)構(gòu)；

2.0.2cGy生成正交放射片，較MV級圖像劑量低；

3.透視圖像功能，定位運(yùn)動頻率高的靶區(qū)，在治療位置評價病人運(yùn)動的影響；

4.可進(jìn)行常規(guī)放療；第51頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四缺點

1.由于增加了伸縮臂，系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定不容忽視；

2.KV級二維掃描圖像三維立體重建，EPID屬二維驗證，無法反映擺位時的三維誤差。第52頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用情況

美國密歇根州、荷蘭阿姆斯特丹、加拿大多倫多、英國曼切斯特和美國費(fèi)城等地的多家醫(yī)院成為首批研究小組。

第53頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四研究表明，重復(fù)掃描腫瘤的位置和運(yùn)動，可以將系統(tǒng)誤差從4～13mm減少到2～6mm。治療前列腺癌靶區(qū)擴(kuò)充由10mm減至5mm。第54頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四電子射野影像（EPID系統(tǒng)治療中)第55頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四目前使用最多的射野位置驗證方法就是拍攝射野膠片.要想有效減少擺位誤差,就需要增加驗證的頻度.這樣既費(fèi)時也費(fèi)力,有時還因機(jī)器跳數(shù)不適合導(dǎo)致爆光過量或欠量,同時膠片法是一種非數(shù)字化的影象系統(tǒng),很難進(jìn)行射野幾何位置偏差的定量分析.第56頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四如今隨著這種電子射野影象系統(tǒng)(EPID)的問世,便可獲取實時的,數(shù)字化的射野影象,如此便可徹底克服膠片法的不足,因此電子射野影象系統(tǒng)將逐步成為當(dāng)今放射治療重要的質(zhì)量保證工具之一.第57頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四瓦里安的三合一的直線加速器第58頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四概述

在同一平臺上綜合高分辨率kV級X射線影像技術(shù)、包括治療床在內(nèi)的全部運(yùn)動的自動遙控及可實施所有放射治療技術(shù)（三維適形、調(diào)強(qiáng)、立體定向）的新一代加速器。第59頁，共67頁，2023年，2月20日，星期四主要組成:

1.常規(guī)X射線；

2.電子線輻射頭；

3.實時治療影像系統(tǒng)；

4.遙控機(jī)械手（150kVX射線發(fā)生器和對側(cè)非晶硅影像平板探測器）

第60頁，共67頁，2