醫(yī)院腫瘤科課件：《三維適形與調(diào)強(qiáng)放療放射治療計(jì)劃系統(tǒng)》

三維適形與調(diào)強(qiáng)放療

放射治療計(jì)劃系統(tǒng)

放射腫瘤學(xué)是集合了多學(xué)科與高科技技術(shù)的一門獨(dú)立學(xué)科。

約有70%的惡性腫瘤病人需要不同程度地接受放射治療，以達(dá)到治愈腫瘤或緩解癥狀、改善生活質(zhì)量的目的。放射腫瘤學(xué)及其地位

目前早期的鼻咽癌、喉癌、直腸癌等腫瘤經(jīng)過單純放射治療后，五年治愈率達(dá)到80-95%以上，其他各期的鼻咽癌、宮頸癌、淋巴瘤、前列腺癌等的五年生存率可達(dá)40-50%。放射腫瘤學(xué)對(duì)腫瘤治療的貢獻(xiàn)（1）

放療與手術(shù)、化療等療法相結(jié)合的綜合治療，可使40%的各類癌癥爭(zhēng)取臨床治愈。放療可明顯緩解惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移引起的頑固性疼痛，且能不同程度地達(dá)到腫瘤局部控制的目的。

放射腫瘤學(xué)對(duì)腫瘤治療的貢獻(xiàn)（2）放射治療技術(shù)種類射線投照技術(shù):外照射近距離照射直線加速器x-射線(外照射):常規(guī)直線加速器-按射束調(diào)整技術(shù)分為以下幾種:三維適形放射治療適形弧形旋轉(zhuǎn)治療調(diào)強(qiáng)放療(靜態(tài)step-and-shoot,動(dòng)態(tài)dMLC)容積調(diào)強(qiáng)放療放射外科(伽馬刀GammaKnife,射波刀CyberKnife)斷層放療80年代的二維放射治療技術(shù)放療的晚期毒副作用以腦為例?局灶性損傷壞死

(與高劑量區(qū)有關(guān))–視神經(jīng)病變–垂體功能失調(diào)?神經(jīng)精神病變/認(rèn)知障礙(與全腦劑量有關(guān))–根據(jù)體積,分割,劑量大小,年齡等如何減少放療的晚期毒副作用?局灶損傷(采用更好的適形技術(shù)以減少緊要器官的受照體積和劑量)?神經(jīng)精神病變/認(rèn)知障礙

(改善適形度以及增加照射野以減少高劑量區(qū)的體積)三維適形放射治療

3D-CRT

Three-dimensionalconformalRadiotherapy3DCRT

概念三維適形放療Three-dimensionalConformalRadiationTherapy(3DCRT)是一種外照射治療技術(shù)，其照射野被設(shè)計(jì)為只照射含有疾病的體積，同時(shí)避開正常組織和緊要器官。3DCRT

方法體積,靶區(qū),邊緣Volumes,Targets,andMargins

–

確認(rèn)Definitions

–

虛擬模擬VirtualSimulation

–

射束確定BeamDefinition劑量計(jì)算和計(jì)劃評(píng)價(jià)DoseCalculationandPlanEvaluation治療驗(yàn)證與實(shí)施TreatmentDelivery/Verification

–

特殊技術(shù)SpecialTechniques180o310o217o外照射

+

調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)近距離放療放射外科-立體定向放療質(zhì)子及重粒子放療PhillipeLambin放射治療的各種方法放射治療技術(shù)演變高分辨調(diào)強(qiáng)多葉準(zhǔn)直器動(dòng)態(tài)

MLC調(diào)強(qiáng)1960’s1970’s1980’s1990’s2000’s低熔點(diǎn)鉛擋塊電子線擋塊BlockswereusedtoreducethedosetonormaltissuesMLCleadsto3Dconformaltherapywhichallowsthefirstdoseescalationtrials.ComputerizedIMRTintroducedwhichallowedescalationofdoseandreducedcompilations功能顯像IMRTEvolutionevolvestosmallerandsmallersubfieldsandhighresolutionIMRTalongwiththeintroductionofnewimagingtechnologies第一臺(tái)直線加速器三維適形放療計(jì)劃系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直器ThelinacreducedcomplicationscomparedtoCo60放射治療比From:PerezandBrady放射治療目標(biāo)之一就是增加“治療比”，即腫瘤控制最大化，并發(fā)癥概率最小化。為了達(dá)到更高的治療比需要以下工作：

-準(zhǔn)確地選擇性地確定腫瘤靶體積

-盡可能避開正常組織和緊要器官頭部體位固定裝置虛擬模擬VirtualSimulation影像資料獲取患者應(yīng)附帶相應(yīng)體位固定裝置，以治療體位行影像資料采集激光定位燈三個(gè)方位（矢狀面、冠狀面、橫斷面）匯集點(diǎn)應(yīng)在需掃描體積的中心應(yīng)在患者皮膚放置標(biāo)記點(diǎn)以確定病人標(biāo)記點(diǎn)在CT圖像中的位置GTV的確定方法不同窗水平的效果MRIaidsintargetdelineationT1WFLAIRCTCT-MR融合示意圖不同圖像(CT/MRI)融合的效果不同圖像(CT/PET)融合的效果EarlyArterialLateVenousOptimizingcontrast-timingGSBSMedPhysIII

ICRUReports50and62:Prescribing,Recording,andReportingPhotonBeamTherapyICRU62report…andMargins:TheirradiatedvolumesGTV=GrossTumourVolume=MacroscopictumourCTV=ClinicalTargetVolume=MicroscopictumourPTV=PlanningtargetVolumePTVAdvice:AlwaysusetheICRUreportstospecifyandrecorddoseandvolumeGTVCTVPTVTreatedvolumeIrradiated

volume

ICRU50ICRU50and62?TheGTVGrossTumorVolume?TheCTVClinicalTargetVolume?ThePTVPlanningTargetVolume?Margins靶與靶體積胸部腫瘤治療計(jì)劃參考限值放射治療計(jì)劃系統(tǒng)治療計(jì)劃系統(tǒng)treatmentplanningsystem(TPS)能夠讓醫(yī)師、物理師和劑量師高效并且高質(zhì)量地為患者建立、選擇和確認(rèn)一個(gè)完整的治療計(jì)劃治療計(jì)劃系統(tǒng)在放射治療中的作用腫瘤和緊要器官OAR的勾畫正向計(jì)劃(三維適形放療,適形弧形旋轉(zhuǎn)治療)射束的設(shè)置(等中心,射束角度等.)劑量計(jì)算逆向計(jì)劃(調(diào)強(qiáng)放療IMRT,容積調(diào)強(qiáng)放療VMAT)射束的設(shè)置(等中心,射束模式,射束角度/弧度等.)處方劑量劑量計(jì)算與計(jì)劃優(yōu)化計(jì)劃評(píng)價(jià),質(zhì)控,輸出等.正向計(jì)劃與逆向計(jì)劃3DCRT

概念

三維適形放療Three-dimensionalConformalRadiationTherapy(3DCRT)是一種外照射治療技術(shù)，其照射野被設(shè)計(jì)為只照射含有疾病的體積，同時(shí)避開正常組織和緊要器官。3DCRT

方法體積,靶區(qū),邊緣Volumes,Targets,andMargins

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確認(rèn)Definitions

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虛擬模擬VirtualSimulation

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射束確定BeamDefinition劑量計(jì)算和計(jì)劃評(píng)價(jià)DoseCalculationandPlanEvaluation治療驗(yàn)證與實(shí)施TreatmentDelivery/Verification

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特殊技術(shù)SpecialTechniques90年代的三維適形放射治療

3DCRT影像指導(dǎo)的靶區(qū)確定計(jì)算機(jī)三維計(jì)劃系統(tǒng)多射束照射高度適形周圍緊要器官的保護(hù)

立體定向放射治療技術(shù)（SRT）調(diào)強(qiáng)放射治療調(diào)強(qiáng)放射治療設(shè)想由日本學(xué)者Takahashi在40多年前提出

Takahashietal.ActaRadiol1965;242

三維劑量分布圖非調(diào)強(qiáng)放療調(diào)強(qiáng)放療三維適形調(diào)強(qiáng)放療MLC多頁光闌Clinac直線加速器PortalVision定位驗(yàn)證系統(tǒng)CadPlanPlus治療計(jì)劃系統(tǒng)IMRT現(xiàn)代放療系統(tǒng)XimaVision模擬定位系統(tǒng)VARiS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)SomaVision放射影像綜合系統(tǒng)90年代中期,IMRT開始在一些研究機(jī)構(gòu)

應(yīng)用

直到90年代后期,隨著商業(yè)化IMRT治療

計(jì)劃系統(tǒng)的上市，才開始得到廣泛普及

目前有10個(gè)商家提供IMRT治療計(jì)劃系統(tǒng)

7個(gè)商家提供IMRT實(shí)施系統(tǒng)傳統(tǒng)放療調(diào)強(qiáng)放療從3D到IMRT三維適形放療幾何適形適形調(diào)強(qiáng)放療劑量適形實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)放療的兩個(gè)關(guān)鍵前提條件

計(jì)算機(jī)智能優(yōu)化逆向治療計(jì)劃射線束流強(qiáng)度調(diào)整逆向投影

Z軸方向調(diào)強(qiáng)板

多葉準(zhǔn)直器(MultileafCollimatorMLC)

靜態(tài)多節(jié)段調(diào)強(qiáng)(SMLC-IMRTStepandshoot)

動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)(ashapedslidingwindowDynamicMLC;DMLC-IMRT)二維調(diào)強(qiáng)準(zhǔn)直器(MIMiCPeacock）斷層調(diào)強(qiáng)放療（Tomotherapy）調(diào)強(qiáng)放療的射線強(qiáng)度調(diào)節(jié)方式調(diào)強(qiáng)放療加速器三種出束方式扇形束（FanBeam)MIMiCPeacock

Tomotherapy筆形束（PencilBeam)SMLC-IMRTDMLC-IMRT掃描束（ScanningBeam)MM50傳統(tǒng)放療與調(diào)強(qiáng)放療比較三維劑量分布圖非調(diào)強(qiáng)放療調(diào)強(qiáng)放療

Z軸方向調(diào)強(qiáng)板

多葉準(zhǔn)直器(MultileafCollimatorMLC)

靜態(tài)多節(jié)段調(diào)強(qiáng)(SMLC-IMRTStepandshoot)

動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)(ashapedslidingwindowDynamicMLC;DMLC-IMRT)二維調(diào)強(qiáng)準(zhǔn)直器(MIMiCPeacock）斷層調(diào)強(qiáng)放療（Tomotherapy）調(diào)強(qiáng)放療的射線強(qiáng)度調(diào)節(jié)方式調(diào)強(qiáng)放療加速器三種出束方式扇形束（FanBeam)MIMiCPeacock

Tomotherapy筆形束（PencilBeam)

SMLC-IMRTDMLC-IMRT掃描束（ScanningBeam)MM5019942005NOMOSTomotherapy,Inc.IMRT采用MLCSiemensVarianElektaIMRT:Planning-intensitymapOriginalIntensityMatrixShapeMatrix1ShapeMatrix2ShapeMatrix3ShapeMatrix4Intensitymaptoshapematrices調(diào)強(qiáng)放療三維劑量分布圖不同數(shù)量照射野劑量分布比較體積劑量DVH比較多葉準(zhǔn)直器MLC單層多葉準(zhǔn)直器雙層多葉準(zhǔn)直器單雙層多葉準(zhǔn)直器適形效果

GTV大體可確定其范圍和部位的惡性生長(zhǎng)腫瘤的體積這一體積可以通過臨床檢查（觸診、內(nèi)窺鏡）和/或影像學(xué)檢查（CT