放射治療的計(jì)劃設(shè)計(jì)

1、放射治療的計(jì)劃設(shè)計(jì),本節(jié)課的主要內(nèi)容,計(jì)劃設(shè)計(jì)的定義、臨床劑量學(xué)原則 靶區(qū)及靶區(qū)劑量的規(guī)定 放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的步驟 體位的選擇及體位固定器的應(yīng)用,第一節(jié) 臨床劑量學(xué)原則,放射治療的基本目標(biāo),放射治療的根本目的在于給予腫瘤區(qū)域很高的治愈劑量而其周圍組織和器官接受的劑量卻最少，即提高放射治療的治療增益比。 治療增益比：因某種治療技術(shù)致成的腫瘤控制率與周圍正常組織損傷率之比。,計(jì)劃設(shè)計(jì)定義,計(jì)劃設(shè)計(jì)定義為確定一個(gè)治療方案的全過(guò)程。 傳統(tǒng)上，它通常被理解為計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的患者治療部位的解剖材料及相關(guān)組織的密度等，安排合適的射野 (如體外照射) 或合理布源 (如近距離照射) ，包括使用楔形濾過(guò)板、射野擋

2、塊或組織補(bǔ)償器等進(jìn)行劑量計(jì)算，得到所需要的劑量分布。,從廣義上，上述定義應(yīng)理解為：確定一個(gè)治療方案的量化的過(guò)程，包括ctmri/dsa等圖像的輸入及處理；醫(yī)師對(duì)治療方案包括靶區(qū)劑量及其分布、重要器官及其限量、劑量給定方式等的要求及實(shí)現(xiàn)；計(jì)劃確認(rèn)及計(jì)劃執(zhí)行中精度的檢查和誤差分析等。顯然按照這種理解，計(jì)劃設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)是一個(gè)對(duì)整個(gè)治療過(guò)程不斷進(jìn)行量化和優(yōu)化的過(guò)程。 治療計(jì)劃系統(tǒng)成為整個(gè)治療過(guò)程的有機(jī)連結(jié)體中的一個(gè)重要紐帶。,臨床劑量學(xué)原則,一個(gè)較好的治療計(jì)劃應(yīng)滿足下列四項(xiàng)條件： 1、腫瘤劑量要求準(zhǔn)確，照射野應(yīng)對(duì)準(zhǔn)所要治療的腫瘤區(qū)即靶區(qū)。 2、治療的腫瘤區(qū)域內(nèi)，劑量分布要均勻，劑量變化梯度不能超過(guò)5，即

3、要達(dá)到90的劑量分布。 3、射野設(shè)計(jì)應(yīng)盡量提高治療區(qū)域內(nèi)劑量，降低照射區(qū)正常組織受量范圍。 4、保護(hù)腫瘤周圍重要器官免受照射，至少不能使它們接受超過(guò)其允許耐受量的范圍。 以上四點(diǎn)，簡(jiǎn)稱臨床劑量學(xué)四原則。,第二節(jié) 靶區(qū)劑量分布的規(guī)定,外照射靶區(qū)劑量分布的規(guī)定,腫瘤區(qū) (gross target volume, gtv ) 臨床靶區(qū) (clinical target volume, ctv ) 內(nèi)靶區(qū) (internal target volume, itv ) 計(jì)劃靶區(qū) (planning target volume, ptv ) 治療區(qū) (treatment volume, tv ) 照射區(qū)

4、(irradiation volume, iv ),腫 瘤 區(qū) (gtv),指腫瘤的臨床灶，為一般的診斷手段 (包括ct和mri) 能夠診斷出的可見(jiàn)的具有一定形狀和大小的惡性病變的范圍，包括轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)和其他轉(zhuǎn)移的病變。,臨床靶區(qū) (ctv),指按一定的時(shí)間劑量模式給予一定劑量的腫瘤的臨床灶 (腫瘤區(qū))亞臨床灶以及腫瘤可能侵犯的范圍。 ctv 包括gtv和亞臨床灶,內(nèi)靶區(qū) (itv),在患者坐標(biāo)系中，ctv(gtv)的位置是在不斷變化的 ，由于呼吸或器官運(yùn)動(dòng)或照射中ctv體積和形狀的變化所引起的ctv外邊界運(yùn)動(dòng)的范圍，稱為內(nèi)邊界(im)。內(nèi)邊界 (im)的范圍，定義為內(nèi)靶區(qū)itv。,計(jì)劃靶區(qū)

5、(ptv),ptv是考慮到治療過(guò)程中器官和病人的移動(dòng)、射野誤差及擺位誤差而提出的一個(gè)靜態(tài)的幾何概念。ptv包括ctv和考慮到上述因素而在ctv周圍擴(kuò)大的范圍。 ptv margin: 靶區(qū)的移動(dòng)； 射野和擺位誤差。 itv=ctv+ ptv=ctv+ + ,靶區(qū)定位的不確定度sdtl 器官運(yùn)動(dòng) 醫(yī)學(xué)影像設(shè)備分辨能力的局限 患者擺位誤差sdps 患者體位變化 患者身體狀況，如體重變化 激光燈和光距尺的誤差 射野位置誤差sdbs,影響ptv與ctv間距的因素,治療區(qū) （tv）,對(duì)一定的照射技術(shù)及射野安排，某一條等劑量線面所包括的范圍。 通常選擇以90等劑量線為代表的靶區(qū)最小劑量dmin作為治療區(qū)范

6、圍的下限。一個(gè)好的治療計(jì)劃，應(yīng)該使其劑量分布的形狀與計(jì)劃靶區(qū)的形狀相一致。但由于目前照射技術(shù)的限制，不能達(dá)到這一點(diǎn)，這是定義治療區(qū)的原因之一；另外治療區(qū)的形狀和大小與計(jì)劃靶區(qū)的符合程度，也可提供醫(yī)師一個(gè)很好的評(píng)價(jià)治療計(jì)劃的標(biāo)準(zhǔn)。,照射區(qū) （iv）,對(duì)一定的照射技術(shù)及射野安排，50等劑量線面所包括的范圍。照射區(qū)的大小，直接反映了治療方案設(shè)計(jì)引起的體積積分劑量即正常組織劑量的大小。,危及器官 (oar),指可能卷入射野內(nèi)的重要組織或器官，它們的放射敏感性(耐受劑量)將顯著地影響治療方案的設(shè)計(jì)或確定靶區(qū)處方劑量的大小。,各區(qū)域定義圖示,腫瘤區(qū)(gtv),內(nèi)靶區(qū)(itv),計(jì)劃靶區(qū)(ptv),治療區(qū),

7、照射區(qū),臨床靶區(qū)(ctv),靶區(qū)定義：例,左側(cè)乳腺局部切除后術(shù)后放療,各種類型、不同期別腫瘤的致死劑量,正常組織耐受劑量,第三節(jié) 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)涉及的 設(shè)備,治療計(jì)劃設(shè)計(jì)涉及的設(shè)備,治療計(jì)劃系統(tǒng)（tps) 模擬定位機(jī) ct模擬定位機(jī),1. 治療計(jì)劃系統(tǒng),圖像處理: 可輸入和處理患者圖像 射野布置：可設(shè)定照射野相對(duì)于患者坐標(biāo)系的空間位置 逆向計(jì)劃：根據(jù)臨床處方劑量要求，定義最優(yōu)化問(wèn)題并 求解 劑量計(jì)算：可計(jì)算患者治療部位的劑量分布 計(jì)劃評(píng)價(jià)：可利用等劑量分布、劑量體積直方圖等工具 評(píng)價(jià)計(jì)劃,治療計(jì)劃系統(tǒng)是設(shè)計(jì)治療計(jì)劃的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)，主要有四/五個(gè)功能模塊組成：,3d治療計(jì)劃系統(tǒng),3d圖像: 可

8、輸入多種模式的患者斷層圖象，可配 準(zhǔn)不同模式的圖像，可重建患者患者3d 假體 3d布野：可設(shè)定共面和非共面射野 3d計(jì)算：可采用3d劑量計(jì)算模型計(jì)算患者治療 部位的劑量分布 3d顯示：可3d顯示患者解剖結(jié)構(gòu)、射野布置和 劑量分布,2. 模擬定位機(jī),模擬定位機(jī)的功能,靶區(qū)及重要器官的定位; 確定靶區(qū)(或危及器官)的運(yùn)動(dòng)范圍; 治療方案的確認(rèn)(治療前模擬); 勾畫(huà)射野和定位、擺位參考標(biāo)記; 拍攝射野定位片或證實(shí)片; 檢查射野擋塊的形狀及位置;,歸結(jié)起來(lái)完成兩件事情：,為醫(yī)師和計(jì)劃設(shè)計(jì)者提供有關(guān)腫瘤和重要器官的影像信息，直接為作治療計(jì)劃設(shè)計(jì); 用于治療方案的驗(yàn)證與模擬。,第三節(jié) 治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的步驟,

9、放療基本流程圖,收集病人材料 確定治療方針,模擬機(jī)下 預(yù) 定 位,ct(mri) 定 位,治療計(jì)劃設(shè) 計(jì),治療計(jì)劃 確 認(rèn),鉛?；蚰０逯谱骰螂妱?dòng)mlc系統(tǒng),加速器 照 射,射野驗(yàn)證 劑量驗(yàn)證,放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的步驟,影 像 學(xué) 資料輸入,勾 畫(huà) 輪 廓,照射野 的設(shè)計(jì),劑量計(jì)算與 顯 示,計(jì)劃評(píng)價(jià),射野修改,計(jì)劃優(yōu)選處方劑量,計(jì)劃驗(yàn)證,影像學(xué)資料輸入,將帶有立體定位框架標(biāo)記的ctmri等影像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或光盤(pán)等方式輸入到治療計(jì)劃系統(tǒng), 作為計(jì)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),勾 畫(huà) 輪 廓,勾畫(huà)體輪廓 勾畫(huà)gtv、ctv、ptv、oar,照射野的設(shè)計(jì),正向設(shè)計(jì)： 根據(jù)放射物理學(xué)知識(shí)、射野設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、靶區(qū)與危險(xiǎn)器官的位置

10、關(guān)系、醫(yī)師對(duì)靶區(qū)的劑量要求和對(duì)危險(xiǎn)器官的劑量限制等，合理選擇射線性質(zhì)、能量、射野多少、入射方向、組織補(bǔ)償?shù)葏?shù)，再計(jì)算劑量分布的設(shè)計(jì)方式。,逆向設(shè)計(jì) 先設(shè)定劑量分布，再由tps自動(dòng)設(shè)計(jì)治療參數(shù)，優(yōu)化和選擇照射計(jì)劃的設(shè)計(jì)方式。 逆向設(shè)計(jì)是調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)方式。,計(jì)劃設(shè)計(jì)方式,正 向 逆 向,正向手工布野,從入射面到靶區(qū)中心距離短 避開(kāi)危及器官 射野邊平行于靶區(qū)的最長(zhǎng)邊 與相鄰射野夾角大,如何選擇射野方向?,劑量計(jì)算與顯示,計(jì)算劑量 顯示等劑量分布 二維橫切面、冠狀切面、矢狀切面劑量分布圖；三維劑量分布圖；,計(jì)劃評(píng)價(jià),二維橫切面、冠狀切面、 矢狀切面劑量分布圖； 三維劑量分布圖； dvh圖；

11、 劑量統(tǒng)計(jì)表(dmax、dmin、平均劑量等) 適形指數(shù)(ci) 生物學(xué)指標(biāo),二維橫切面、冠狀切面、矢狀切面劑量分布圖,矢狀面,橫斷面,計(jì)劃評(píng)價(jià)工具: 2d、3d劑量分布顯示,冠狀面,三維劑量分布圖,計(jì)劃評(píng)價(jià)工具: 劑量體積直方圖,劑量體積直方圖(dose volume histogram, dvh)是描述一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)中，照射劑量水平和照射體積之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系的直方圖。,劑量統(tǒng)計(jì)表,射野修改,修改射束方向； 修改射野形狀； 修改射野權(quán)重； 修改射線性質(zhì)和/或能 量； 5. 修改射野修飾。,計(jì)劃優(yōu)選處方劑量,多個(gè)方案進(jìn)行比較，從中選出最優(yōu)的治療計(jì)劃。,計(jì) 劃 驗(yàn) 證,位置精度的驗(yàn)證 等中心精度 距離精度 劑量精度的驗(yàn)證 等中心絕對(duì)劑量 等劑量分布,第四節(jié) 治療體位及體位固定技術(shù),治療體位及體位固定技術(shù),體位固定的目的 保證患者從腫瘤定位到治療計(jì)劃設(shè)計(jì)、模擬、確認(rèn)及每天重復(fù)治療的整個(gè)定位、擺位過(guò)程中，患者體位的一致性。即提高擺位時(shí)體位的重復(fù)性和治療的準(zhǔn)確性。,治療體位的選擇,合適的體位既要考慮到布野要求，又要考慮到患者的一般健康條件和每次擺位時(shí)體位的可重復(fù)性。在確定患者治療體位時(shí)，要首先根據(jù)治療技術(shù)的要求，借助治療體位固定器讓患者得到一個(gè)較舒適的、重復(fù)性好的體位。,頭頸部固定裝置,體位固定裝置,真空袋,體位固定裝置,擺位時(shí)用的各種面模、體模、氣墊 ：檢查是否存在漏氣，了