调强放疗计划的剂量验证课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,调强放疗计划的剂量验证,调强放疗计划的剂量验证,1,主要内容,必要性,测量设备,模体计划,测量过程,数据分析,替代方法,发展趋势,主要内容必要性测量设备模体计划测量过程数据分析替代方法发展趋,2,什么是,IMRT,？,剂量验证的必要性,什么是IMRT？剂量验证的必要性,3,IMRT,使用众多的小照射野实现剂量适形,小野缺乏侧向电子平衡，射野内剂量梯度较大,输出因子采用灵敏体积小的电离室测量，不确定度高,子野衔接造成剂量偏差,MLC,透射线对剂量贡献增大,IMRT,与,3D-CRT,的差别,剂量验证的必要性,.,IMRT使用众多的小照射野实现剂量适形IMRT与3D-CRT,4,设计计划时射野布置不同，,IMRT,可通过强度调节减少对重要器官的照射，,3D-CRT,通过调整射野方向避开对重要器官的照射,IMRT,照射野内剂量输出非均匀，高剂量区内也存在高剂量梯度,IMRT,除要求保证靶区达到处方剂量，还必须保证照射野内受照器官的剂量满足临床限值，故,IMRT,对剂量准确性要求更高,IMRT,与,3D-CRT,的差别,剂量验证的必要性,设计计划时射野布置不同，IMRT可通过强度调节减少对重要器官,5,放射治疗的基本目标是提高治疗增益比，即提高肿瘤控制概率的同时，尽可能减小正常组织的并发症概率。,放疗剂量准确性的要求,剂量验证的必要性,From Peter Metcalfe,ICRU 24#:,剂量不确定度,5%,放射治疗的基本目标是提高治疗增益比，即提高肿瘤控制概率的同时,6,计划阶段,加速器建模,剂量算法,剂量网格,患者数据,数据传输,实施阶段,加速器机械精度,加速器输出状态,患者摆位,器官位移和运动,不确定度的来源,剂量验证的必要性,输出因子,PDD,离轴曲线,MLC,透射因子,MLC,端面,半影区,等中心精度,MLC,到位,输出量,平坦度,对称性,计划阶段加速器建模剂量算法剂量网格患者数据数据传输实施阶段加,7,纽约州,2001-2008,的放射治疗共发生,621,例错误或事故,IMRT,相关的放射事故,剂量验证的必要性,整个靶区或部分靶区未受照射,调强剂量出错,治错病人,其它,次数,284,133,50,154,比例,45.7%,21.4%,8.0%,24.8%,纽约州2001-2008的放射治疗共发生621例错误或事故,8,建立,IMRT,计划的剂量验证规程,AAPM TG119 IMRT commissioning: Multiple institution planning and dosimetry comparisons,AAPM TG120 Dosimetry tools and techniques for IMRT,AAPM TG142 Quality assurance of medical accelerators,AAPM TG53 Quality Assurance for Clinical Radiotherapy Treatment Planning,.,剂量验证的必要性,建立IMRT计划的剂量验证规程AAPM TG119 IMRT,9,剂量和,MU,计算准确度,数据从,RTP,传输到,R&V,的准确性,计划执行的准确性,IMRT,计划的质量保证,剂量和MU计算准确度数据从RTP传输到R&V的准确性计划执行,10,在加速器上执行患者计划，通过剂量仪测量患者受照的实际剂量，对比,TPS,计算值，按照一定的标准判定两者是否相符。,IMRT,计划的剂量验证,IMRT,计划验证,在加速器上执行患者计划，通过剂量仪测量患者受照的实际剂量，对,11,将患者计划移植到模体，在加速器上执行模体计划，通过剂量仪测量模体受照的实际剂量，对比,TPS,计算值，按照一定的标准判定两者是否相符。,IMRT,计划的剂量验证,IMRT,计划验证,将患者计划移植到模体，在加速器上执行模体计划，通过剂量仪测量,12,采用膜体计划的优劣,优势,可以提前验证剂量,易操作,缺点,忽略患者摆位、,器官运动造成的误差,膜体剂量误差无法,反映真实患者剂量误差,计划参数可能与,患者计划存在差异,IMRT,计划验证,采用膜体计划的优劣优势可以提前验证剂量易操作缺点忽略患者摆位,13,点剂量验证,面剂量验证,常用验证方法,IMRT,计划验证,点剂量验证面剂量验证常用验证方法IMRT计划验证,14,点剂量验证设备,点剂量,验证,电离室,半导体探头,TLD,IMRT,计划验证,点剂量验证设备点剂量验证电离室半导体探头TLDIMRT计划验,15,优势,可以测量绝对剂量,稳定性好,剂量线性好,方向依赖性小,能量响应差别小,缺点,对模体的扰动,体积平均效应,电离室用于,IMRT,验证,点剂量验证,优势可以测量绝对剂量稳定性好剂量线性好方向依赖性小能量响应差,16,电离室尺寸的选择,点剂量验证,选择灵敏体积大的电离室，如,0.6cc Farmer,电离室，对模体扰动和体积平均效应的影响大。测量点应选择在剂量均匀区域。,选择灵敏体积小的电离室，如尖点电离室，漏电和噪声对结果影响较大。应做漏电修正,R.,Alfonso, Med,. Phys. 35 (,11), 2008,电离室尺寸的选择点剂量验证选择灵敏体积大的电离室，如0.6c,17,模体计划,点剂量验证,射野等中心放置在模体中心,射野方向和准直器角度均保持与原计划相同,射野等中心放置在模体,5cm,深度，,SSD=95cm,射野方向、准直器和治疗床角度均设为,0,度,TPS,计算剂量可以是单点剂量，也可以是电离室有效体积的平均剂量,将患者计划移植到模体后的计划，子野序列和跳数与原计划一致,仿真模体,水模体,模体计划点剂量验证射野等中心放置在模体中心射野等中心放置在模,18,测量过程,点剂量验证,测量所有射野的合成剂量,电离室应放置在剂量均匀区域,:,电离室有效长度内剂量差异不超过,5%,电离室附近剂量差异不超过,10%/2mm,至少测量两个点的剂量：高剂量高梯度区和低剂量低梯度区各一个。,测量过程点剂量验证测量所有射野的合成剂量,19,Region,Confidence Limit (P=0.05),Action Level,High dose, small dose gradient,3%,5%,Low,dose, small dose gradient,4%,7%,剂量偏差限值,Palta et.al. AAPM Summer School, 2003,点剂量验证,RegionConfidence Limit (P=0.05,20,面剂量验证,面剂量验证,21,面剂量验证设备,面剂量验证,二维探测矩阵,胶片,EPID,面剂量验证设备,面剂量验证设备面剂量验证二维探测矩阵胶片EPID面剂量验证设,22,常用二维探测矩阵,面剂量验证设备,MapCHECK (Sun Nuclear),MapCHECK 2 (Sun Nuclear),Matrixx,(IBA),Seven 29 (PTW),常用二维探测矩阵面剂量验证设备 MapCHECK (S,23,模体计划,模体计划,照射野入射角度、准直器角度和治疗床角度均置为,0,度,子野序列与跳数与原计划一致,面剂量计算网格间距,2mm,导出每个照射野探头所在深度处的面剂量文件,模体计划模体计划照射野入射角度、准直器角度和治疗床角度均置为,24,面剂量计算深度,MapCHECK2 Setup,Source,Source,1.2,3.0,SDD=100,SSD=95.8,5.0,SDD=100,SSD=95.0,Flat Phantom Setup,模体计划,Planar Dose,Detectors,将治疗计划移植到,MapCheck2,将治疗计划移植到水模体,面剂量计算深度MapCHECK2 SetupSourceSo,25,测量摆位,测量过程,机架角、准直器角度置为,0,度,调整治疗床高度，使,AB,横向激光灯与探头标记线重合。此时,SPD=100cm,。,调整,MapCheck2,，使其中心轴与灯光野中心轴重合。,测量摆位测量过程机架角、准直器角度置为0度,26,准备工作,本底修正,本底修正,灵敏度修正,绝对剂量刻度,Raw Count,Absolute Dose,准备工作本底修正本底修正Raw CountAbsolute,27,本底修正,本底修正,暗电流主要来源：,本底辐射,漏电流,电子热运动,修正方法：,本底信号随测量时间累积，可测量一段时间内的本底，计算单位时间内的本底信号,本底修正本底修正暗电流主要来源：修正方法：,28,灵敏度修正,灵敏度修正,Y: 32.0,X: 26.0,共,1527,个探头，每个探头的灵敏度均不同。,高能射线轰击半导体探头会导致其发生晶格畸变，灵敏度降低。,修正方法：以中心点探头的灵敏度为参考值，进行归一。,灵敏度修正灵敏度修正Y: 32.0X: 26.0共1527个,29,灵敏度校准,照射野保持不变，旋转或平移阵列,4,次，得到,5,个探头计数矩阵,比较探头计数得出相对灵敏度因子,机架,0,37X37,200MU,SSD=100,灵敏度修正,照射野内各点剂量不同，校准过程中摆位要准确,校准过程中室温要保持稳定,不同能量需分别校准,灵敏度校准照射野保持不变，旋转或平移阵列4次，得到5个探头计,30,灵敏度检验,照射野保持不变,阵列旋转与不旋转,180,各测一次,计算剂量分布差异,机架,0,37X37,200MU,180,180,灵敏度修正,灵敏度检验照射野保持不变机架0180180灵敏度修正,31,绝对剂量刻度,10X10,使用,Mapcheck2,测量绝对剂量分布时，需先对中心探头进行刻度,不同能量需分别刻度。,机架,0,度，照射野,10X10,，,SPD=100cm,，,MU=100,电离室测量水模体,5cm,深度处的绝对剂量,Dose,MapCheck2,测量相同条件下中心探头计数,Count,校准因子,F=Dose/Count,绝对剂量刻度,绝对剂量刻度10X10使用Mapcheck2测量绝对剂量分布,32,修正流程,Raw Count,Absolute Dose,Corrected Count 1,Corrected Count 2,本底修正,灵敏度修正,绝对剂量刻度,修正流程Raw CountAbsolute DoseCorr,33,膜体计划测量过程,逐野进行测量，保存每个照射野的剂量文件，并通过软件合成所有照射野的累积剂量分布。,测量过程,膜体计划测量过程逐野进行测量，保存每个照射野的剂量文件，并通,34,数据分析,数据分析,测量,计划,比对结果,数据分析数据分析测量计划比对结果,35,定义感兴趣区,Threshold (,阈值,),数据分析,参与分析的数据点所应满足的最小值,通常定义为最大剂量点的,10%,定义感兴趣区 Threshold (阈值)数据分析参与分析的,36,评判条件,数据分析,剂量偏差,DD,吻合距离,DTA,评判条件数据分析剂量偏差DD吻合距离DTA,37,Dose difference (DD),数据分析,同一位置处，测量值和计算值之间的剂量偏差,X(mm),0,1,2,-1,-2,230,235,240,Dose(cGy),(0,0,235.54),(0,0,237.67),DD=(Dm-Dc)/Dc,=(235.54-237.67)/237.67,=0.9%,Y=0,测量值,计算值,Dose difference (DD)数据分析同一位置处，,38,Dose difference - Van Dyk,数据分析,测量值和计算值之间的剂量偏差按某一给定值,(,通常为最大值,),进行归一,X(mm),0,1,2,-1,-2,230,235,240,Dose(cGy),(0,0,235.54),(0,0,237.67),DD=(Dm-Dc)/Dnom,=(235.54-237.67)/239.44,=0.9%,Y=0,测量值,计算值,归一点,(2,0,239.44),Dose difference - Van Dyk数据分析测,39,Distance to agreement (DTA),数据分析,具有相同剂量的测量点与计算点的最近距离,X(mm),0,1,2,-1,-2,230,235,240,Dose(cGy),(0,0,235.54),(-0.6,0,235.54),DTA=0.6mm,Y=0,Distance to agreement (DTA)数据分,40,剂量分布比较模式,数据分析,绝对剂量比较模式,相对剂量比较模式,剂量分布比较模式数据分析绝对剂量比较模式相对剂量比较模式,41,绝对剂量比较模式,数据分析,测量值与计算值按绝对剂量进行比对,186.55,214.66,239.51,195.34,235.54,240.12,220.90,254.49,253.63,191.49,223.54,247.97,199.84,237.67,245.32,223.29,258.83,258.53,单位,cGy,测量,计算,-2.58%,-3.97%,-3.41%,-2.25%,-0.90%,-2.12%,-1.07%,-1.68%,-1.89%,DD,绝对剂量比较模式数据分析测量值与计算值按绝对剂量进行比对18,42,相对剂量比较模式,数据分析,测量值与计算值剂量归一后进行比对,剂量归一点通常定义在最大剂量的,90%,等剂量线内且剂量梯度较小的区域内。,剂量归一点,相对剂量比较模式数据分析测量值与计算值剂量归一后进行比对剂量,43,二维剂量分布的分析方法,数据分析,DD,分析,DTA,分析,DD&DTA,分析,Gamma,分析,二维剂量分布的分析方法数据分析DD分析DTA分析DD&DTA,44,DD,分析,Pass,Yes,No,Not Pass,可以快速给出剂量偏高或偏低的区域，但在高剂量梯度区过于敏感。,DD分析PassYesNoNot Pass可以快速给出剂量偏,45,DTA,分析,Pass,Yes,No,Not Pass,适用于高剂量梯度区域的评估，对低剂量梯度区域过于敏感。,DTA分析PassYesNoNot Pass适用于高剂量梯度,46,DD&DTA,分析,数据分析,Pass,Yes,Yes,No,Not Pass,No,对高剂量梯度和低剂量梯度区域的评估均适用。但两个数据之间的吻合程度未能进行数值化。,DD&DTA分析数据分析PassYesYesNoNot Pa,47,Gamma,分析,数据分析,Pass,Yes,Not Pass,No,通过与计划剂量分布进行比对，可以计算出每一个测量点的,Gamma,值，利于进一步分析,Gamma分析数据分析PassYesNot PassNo通过,48,分析方法比较,DD&DTA,数据分析,Gamma,分析通过率比,DD& DTA,通常更高一些,Gamma,Low, Med Phys 1998,分析方法比较DD&DTA 数据分析Gamma分析通过率比DD,49,参数设置,数据分析,剂量阈值,TH=10%,绝对剂量比较模式,Van Dyk,剂量偏差,DD&DTA,分析方法,3 mm/3%,通过率, 90%,参数设置数据分析剂量阈值TH=10%,50,通过率的影响因素,数据分析,计划阶段,加速器模型,剂量算法,剂量网格,患者数据,数据传输,实施阶段,加速器机械精度,加速器输出状态,患者摆位,器官位移和运动,模体摆位,通过率的影响因素数据分析计划阶段加速器模型剂量算法剂量网格患,51,独立剂量计算核对程序,Monte Carlo,计算,加速器日志文件,替代方法,独立剂量计算核对程序Monte Carlo计算加速器日志文件,52,从,2D,到,3D,从离线到在线,发展趋势,从2D到3D从离线到在线发展趋势,53,谢 谢,谢 谢,54,