放射治疗计划和治疗实施课件

IMRT IGRT SBRT 1IMRT IGRT SBRT 1放射治放射治疗计划和治划和治疗实施施患者诊断患者诊断/处方剂量处方剂量X-ray 影像影像体积影像和影像融合体积影像和影像融合 平面影像靶体积平面影像靶体积和敏感器官定义和敏感器官定义正向计划设计正向计划设计计划评估计划评估体积影像靶体积体积影像靶体积和敏感器官定义和敏感器官定义正向正向/逆向计划设计逆向计划设计剂量报告剂量报告ICRU 29 定义定义(1979)ICRU 50&62 定义定义(1993,1999)治疗实施治疗实施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国内开展三维放射治放射治疗技技术的的统计三维放射治疗技术三维放射治疗技术开展的单位数（开展的单位数（%）*三维适形治疗三维适形治疗579（60.8%）调强放射治疗调强放射治疗115（12.1%）立体定向放射治疗立体定向放射治疗（X，射射线）486（51.1%）*全国放射治疗单位全国放射治疗单位952952家家殷蔚伯（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（三三维放射治放射治疗的基本技的基本技术特征特征CT模拟技术模拟技术应用三维治疗计划系统应用三维治疗计划系统计算机控制实施治疗技术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4CT模模拟大孔径或常规大孔径或常规CTCT 平面平面定位定位床床模拟机工作站模拟机工作站激光定位系统激光定位系统 5CT模拟大孔径或常规CT5确定叶片位置确定叶片位置确定照射野参数确定照射野参数6确定叶片位置确定照射野参数6治治疗计划系划系统是治是治疗过程的程的 心脏心脏IAEA 430IAEA 4307治疗计划系统是治疗过程的 心脏TPS三三维放射治放射治疗实施施8三维放射治疗实施8治治疗计划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；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（敏感器官），剂量处方（dose prescription),剂量分次剂量分次模式，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；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三三维放射治放射治疗计划系划系统的基本功能的基本功能1.CT影像输入和三维重建影像输入和三维重建,多模式影像融合多模式影像融合2.BEV功能功能,可正向和可正向和/或逆向确定照射野参数或逆向确定照射野参数3.3.准确计算准确计算3D剂量分布剂量分布4.DVH功能，功能，3D剂量分布评估剂量分布评估5.5.生成特定格式的治疗计划文件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,多模现代的放射治代的放射治疗系系统Siemens VarianElektaTomotherapyBrainLabAccuray11现代的放射治疗系统Siemens VarianElektaT利用多叶准直器利用多叶准直器实施施调强治治疗12利用多叶准直器实施调强治疗123DCRT/IMRT技技术特点特点即使复杂形状的靶体积，也可以获得较高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的剂量和适形指数显著降低正常组织及敏感器官的剂量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求比常规照射技术更高的几何位置精度133DCRT/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14IGRT技技术修正器官运修正器官运动15IGRT技术修正器官运动15治治疗过程患者体重和程患者体重和肿瘤瘤变化化对剂量分布量分布的影响的影响16治疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量分布的影响16肿瘤和正常瘤和正常组织随随时间(秒秒,天天,周周)运运动特点特点周期性和可预测性（呼吸运动）周期性和可预测性（呼吸运动）不规则（蠕动）不规则（蠕动）渐变（肿瘤的退缩）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 IGRTIMRT对几何位置准确性的要求，促进了具有平面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，推动治疗机图像技术的优势，推动IMRT技术发展为一技术发展为一新领域新领域图像引导图像引导3DCRT技术技术(简称简称IGRT)IGRT技术可以为减小摆位误差技术可以为减小摆位误差(每一分次治疗间每一分次治疗间),改善器官运动和解剖结构变化的影响改善器官运动和解剖结构变化的影响(同一分次治同一分次治疗中疗中),提供图像信息，以提高治疗效果。提供图像信息，以提高治疗效果。18IMRT IGRTIMRT对几何位置准确性的要求IGRT的作用的作用准确定义准确定义PTV的边界的边界(特定患者和特定患者和/或特定部或特定部位位)准确实施患者摆位准确实施患者摆位便于治疗中靶体积的定位便于治疗中靶体积的定位实时监测解剖结构的变化实时监测解剖结构的变化19IGRT的作用准确定义PTV的边界(特定患者和/或特定部位)IGRT ART(自适自适应放射治放射治疗)IGRT为临床提供了丰富的影像信息，可掌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（天可测试这一动态变化（天/周）周）ART是根据这一动态变化，修正治疗方案，是根据这一动态变化，修正治疗方案，实施个体化治疗实施个体化治疗20IGRT ART(自适应放射治疗)IGRT为临床提供了丰富过大的外放边界过大的外放边界LatSI特定患者的误差修正特定患者的误差修正 ART技术技术患者患者A患者患者B患者患者C患者患者DWilliam Beaumont 21过大的外放边界LatSI特定患者的误差修正 ART技术患者AKVCT治疗计划MVCT治疗CT/计划CT融合图像引像引导实施照射施照射22KVCT治疗计划MVCT治疗 CT/计划 CT 融合图像引1313例例头颈部部肿瘤瘤摆位位误差与差与发生生频数的关系数的关系 张连胜张连胜(2008)肿瘤医院资料肿瘤医院资料2313例头颈部肿瘤摆位误差与发生频数的关系 张连胜(2008)13 13例头颈部肿瘤摆位误差统计例头颈部肿瘤摆位误差统计LR(cm)LR(cm)SI(cm)SI(cm)AP(cm)AP(cm)Rx(deg)Rx(deg)Ry(degRy(deg)Rz(deg)Rz(deg)平均值平均值0.130.130.111.050.870.68标准差标准差0.150.170.140.771.080.89误差误差 -0.390.39-0.460.26-0.360.44-12.7-32.7-31.424 13例头颈部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)A6767例胸部例胸部肿瘤瘤摆位位误差与差与发生生频数的关系数的关系 2567例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系 25 67 67例胸部肿瘤摆位误差统计例胸部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)AP(cm)Rx(deg)Ry(deg)Rz(deg)平均值平均值0.200.340.251.060.850.78标准差标准差0.270.440.311.451.231.08误差误差 0.631.15-1.021.73-0.901.27-5.03.5-5.03.4-3.03.226 67例胸部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)4040例腹部例腹部肿瘤瘤摆位位误差与差与发生生频数的关系数的关系27 40例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系27 4040例腹部肿瘤摆位误差统计例腹部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)AP(cm)Rx(deg)Ry(deg)Rz(deg)平均值平均值0.230.370.271.221.050.98标准差标准差0.300.450.341.561.441.24 范围范围1.240.721.081.051.390.60-4.05.1-4.04.5-3.03.528 40例腹部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(位置位置误差分析差分析系统误差：分次摆位误差的平均值系统误差：分次摆位误差的平均值 离线离线(off-line)方式修方式修正正 随机误差：每分次摆位误差的波动随机误差：每分次摆位误差的波动(标准差标准差)在线在线(on-line)方式修正方式修正 29位置误差分析系统误差：分次摆位误差的平均值29PTV与与CTV之之间的的间隙隙（2系系统误差差+0.7随机随机误差）差）头颈头颈 各方向均为各方向均为5 mm(3.1-3.8mm)*肺癌肺癌 前后、左右前后、左右 5-15mm 上下上下 10-20mm(5.9-10mm)*前列腺前列腺 各方向均为各方向均为10mm(5.6-10mm)*,与直肠或膀胱相邻处缩小为与直肠或膀胱相邻处缩小为5mm *IGRT技技术建建议值30PTV与CTV之间的间隙（2系统误差+0.7随机误差）IGRT技技术修正修正摆位位误差差31IGRT技术修正摆位误差31IGRT技技术修正修正摆位位误差差32IGRT技术修正摆位误差32IGRT在在线工作流程工作流程Patient FlowData Flow作计划作计划CT采集采集XVI图像图像在在 治疗机上摆位治疗机上摆位CT图像到图像到计划系统计划系统治疗计划到治疗机治疗计划到治疗机获得获得XVI图像图像VolumeView 对图像进行登记对图像进行登记33IGRT在线工作流程 Patient FlowData F IGRT在在线工作流程工作流程(续)XVI数据到计划系统数据到计划系统参数到床与加速器参数到床与加速器计划到计划到 Desktop Pro如有必要可再如有必要可再采集图像校验采集图像校验Patient FlowData FlowVolumeView 对图像进行登记对图像进行登记在在 治疗机上进行治疗治疗机上进行治疗病人离开治疗室病人离开治疗室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医科达 VMAT技技术改变机架旋转速度改变机架旋转速度改变改变MLC形状和机头角度形状和机头角度改变剂量率改变剂量率35医科达 VMAT技术改变机架旋转速度35瓦里安瓦里安RapidArc技技术显著降低治著降低治疗时间RapidArcRapidArc传统的传统的传统的传统的77照射野治疗照射野治疗照射野治疗照射野治疗1685 MU1685 MU496 MU496 MU36瓦里安RapidArc技术 新的照射技新的照射技术对治治疗模式的挑模式的挑战常规治疗模式始于二十世纪三十年代：一常规治疗模式始于二十世纪三十年代：一周照射五次，每次照射周照射五次，每次照射1.82.0Gy，持续，持续治疗治疗67周，总剂量周，总剂量6070Gy。采用新的照射技术，可以减小正常组织的采用新的照射技术，可以减小正常组织的剂量，对某些部位和期别的病变，可采用剂量，对某些部位和期别的病变，可采用高分次剂量和总剂量，并且缩短总治疗时高分次剂量和总剂量，并且缩短总治疗时间的治疗模式间的治疗模式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基于生物学原理改变分次模式分次模式(二十世二十世纪八十年代中期）八十年代中期）利用肿瘤组织和正常组织分次敏感性的差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：异改变分次模式：超分割模式超分割模式提高肿瘤总剂量（增加每天剂提高肿瘤总剂量（增加每天剂量）量）加速超分割模式加速超分割模式缩短治疗时间缩短治疗时间38基于生物学原理改变分次模式(二十世纪八十年代中期）基于物理技基于物理技术优势改改变分次模式分次模式(二十世二十世纪九十年代初期）九十年代初期）选择合适的病例，应用选择合适的病例，应用X（）射）射线三维照三维照射技术射技术X（）射）射线立体定向放射治疗、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），缩短量（或分次剂量、生物效应剂量），缩短治疗时间治疗时间39基于物理技术优势改变分次模式(二十世纪九十年代初期）立体定向放射手立体定向放射手术(SRS)和放射治和放射治疗(SRT)高分次治疗模式，肿瘤治疗始于二十世纪高分次治疗模式，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应用这一技术治疗体部病变(SBRT)，始于，始于二十世纪九十年代初期：瑞典（二十世纪九十年代初期：瑞典（1994），），日本（日本（1998），美国（），美国（2003），中国），中国40立体定向放射手术(SRS)和放射治疗(SRT)高分次治疗模式治治疗模式的改模式的改变增加肿瘤的总剂量和分次剂量；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；的总剂量和分次剂量；缩短总治疗时间和减少分次次数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；立体定向治立体定向治疗原理原理42立体定向治疗原理42多靶点立体定向放射治多靶点立体定向放射治疗43多靶点立体定向放射治疗43国外国外现代放射代放射肿瘤学瘤学专著著（介介绍了中国立体定向了中国立体定向治治疗系系统）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）44X（）射）射线立体定向照射技立体定向照射技术开开创了高分次了高分次(hypofractionated)肿瘤放射治瘤放射治疗的先河的先河46X（）射线立体定向照射技术开创了高分次(hypofractLeksell Gamma KnifeLeksell Gamma Knife PerfexionPerfexion47Leksell Gamma Knife PerfexioLeksell Gamma Knife PERFEXIONLeksell Gamma Knife治治疗体体积Leksell Gamma Knife C48Leksell Gamma Knife PERFEXIONLLeksell Gamma KnifeLeksell Gamma Knife CLeksell Gamma Knife PERFEXION49Leksell Gamma KnifeLeksell G中国全身旋中国全身旋转式伽式伽玛射射线治治疗系系统50中国全身旋转式伽玛射线治疗系统50中国全身旋中国全身旋转式伽式伽玛射射线治治疗系系统（续）51中国全身旋转式伽玛射线治疗系统（续）51 加速器立体定向治加速器立体定向治疗系系统准直器托架准直器托架 准直器准直器 治疗床施配器治疗床施配器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52Beitler II,Badine EA,El-sayah D et al IJROBP 65:100,2006Beitler 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非小细胞肺癌立体定向放射治疗(SBRT)结果结果53Beitler II,Badine EA,El-saya545455555656肺部肺部肿瘤瘤图像引像引导SBRT技技术计划计划CT影像影像CBCT影像影像57肺部肿瘤图像引导SBRT技术计划CT影像CBCT影像57 24例例图像引像引导SBRT摆位位误差分差分析析58 24例图像引导SBRT摆位误差分析58SBRT技技术ITV至至PTV的外放的外放边界界校正前校正前5.6-10.2mm校正后校正后2.1-2.3mm59SBRT技术ITV至PTV的外放边界校正前5.6-10.2mSBRT的的实施指南施指南ASTRO，ACR人员组成和资质人员组成和资质SBRT的技术要求的技术要求文件记录文件记录立体定向装置的质量控制立体定向装置的质量控制影像的质量控制影像的质量控制治疗计划系统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过程的模拟和治疗实施随访随访Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004;60:1026-103260SBRT的实施指南ASTRO，ACR人员组成和资质In放射治放射治疗技技术和治和治疗模式的模式的发展展3DCRT/IMRT已逐渐成为放射治疗的常规技术已逐渐成为放射治疗的常规技术先进的先进的IGRT技术开始为越来越多的放射治疗中心技术开始为越来越多的放射治疗中心所应用，所应用，ART技术展示了广阔前景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物理照射技术的发展，提供了改变治疗模式的基础，础，SRT和和SBRT治疗模式（治疗模式（hypofractionated）可能会有较大的发展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