三維立體定向放射治療..doc

1、腫瘤放射治療學(xué)備課筆記（講稿）內(nèi)容教師班級時(shí)間1第八章三維立體定向放射治療目前國內(nèi)外廣泛使用的常規(guī)放射治療技術(shù)是使用單一或多個(gè)照射野從一個(gè)或多個(gè)方向照射，在病人體內(nèi)形成一個(gè)形狀規(guī)則的三維立體高劑量區(qū)來包含在三維形狀上實(shí)際是不規(guī)則的病變，這必然會較多地包及腫瘤周圍的正常組織。因此，常規(guī)外照射存在的主要問題是正常組織損傷和腫瘤未控或復(fù)發(fā)。為了避免造成這些正常組織的過度損傷，照射劑量的提高勢必受到限制，因而使得腫瘤得不到足夠量的照射而造成局部未控或復(fù)發(fā)。這從放射物理和放療技術(shù)的角度上，是腫瘤放射治療的效果長期得不到進(jìn)一步提高的主要原因之一。為了解決這個(gè)問題,推出了三維立體定向放射治療。三維立體定向放

2、射治療包括立體定向放射外科（ stereotactic radiosurgery , SRS主要包括 刀、 X 刀）、立體定向放射治療（stereotactic radiotherapy，SRT）技術(shù)、三維適形放療(3 Dimensional Conformal Radiation Therapy , 3DCRT )、調(diào)強(qiáng)適形放療( IntensityModulated Radiation Therapy , IMRT )、四維調(diào)強(qiáng)適形放療等。三維立體定向放射治療歷史：1951 年 Leksell教授首先提出立體定向放射外科的構(gòu)想，利用立體定向技術(shù)，使用大劑量聚焦的 射線束一次性摧毀需治療的病

3、灶。1959 年日本 Takahashi 提出了適形放射治療的概念及原理（稱原體照射）。 1977 年美國 Bjangard, Kijewski等提出了調(diào)強(qiáng)放射治療的原理。上個(gè)世紀(jì)80 年代末、 90 年代初，由于計(jì)算機(jī)及影像技術(shù)的高速發(fā)展促進(jìn)了精確放療設(shè)備的開發(fā)，如美、德等國相繼開發(fā)了商用的X 刀系統(tǒng)，瑞典開發(fā)了第三代 刀系統(tǒng)。 1994 年， Spirou等人提出了使用動態(tài)多葉準(zhǔn)直器(DMLC)來實(shí)現(xiàn)IMRT，而 Bortfeld和 Boyer則首先進(jìn)行了多個(gè)靜態(tài)野的實(shí)驗(yàn)（SMLC），發(fā)展至今已出現(xiàn)各種束流強(qiáng)度算法及各種調(diào)強(qiáng)方式，并在全身各部位腫瘤進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)， 獲較佳效果。 近年來又出

4、現(xiàn)了各種新型精確放療設(shè)備與技術(shù)，如把放療機(jī)和CT 機(jī)集成到一起的 “斷層放療”（ Tomotherapy ）技術(shù)，以及有影像引導(dǎo)定位和跟蹤功能的機(jī)械手“Cyber-knife”治療機(jī)等。上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，我國的精確放射治療事業(yè)也已不斷地快速發(fā)展。深圳奧沃公司、北京大恒公司、上海拓能公司等也相繼在不同程度上對精確放療技術(shù)進(jìn)行了研究，并開發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品。第一節(jié)刀和 X 刀立體定向放射外科（SRS）指的是采取立體定向等中心技術(shù)把放射線聚集在病灶實(shí)施一次大劑量照射。通過三維空間把線束投照在靶內(nèi)形成高劑量，而周圍正常組織受量低。因等劑量曲線在靶外急劇陡降，病灶與正常組織劑量界限分明，達(dá)到控制、殺滅病

5、變保護(hù)正常組織的目的，猶如外科手術(shù)刀切除病灶一樣。一次照射治療結(jié)束，又似外科手術(shù)當(dāng)日完成。因此，用于放射外科的治療機(jī)如60Co、直線加速器，因使用 線或 X 線治療，故有 刀及 X 刀之稱。SRT 源于 SRS 技術(shù)，在直線加速器上附加三級準(zhǔn)直器，將一次大劑量照射變?yōu)榉执握丈?，使治療范圍從顱內(nèi)良性病灶擴(kuò)展到全身惡性腫瘤的治療。在體部進(jìn)行的SRT被俗稱為“體刀” 。簡而言之， SRS采用立體定向技術(shù)，有創(chuàng)頭架固定，一次大劑量照射，主要用于顱內(nèi)小病灶治療；SRT 同樣采用立體定向技術(shù)，但多用無創(chuàng)體位固定，多分次照射（一般分次次數(shù)比常規(guī)放療要少，單次照射劑量比常規(guī)放療要大），適用于全身各部位圓形規(guī)則

6、小腫瘤的治療。2為敘述方便，將X( ) 射線立體定向放射治療(SRT) 和立體定向放射手術(shù)(SRS)統(tǒng)一簡稱為X( ) 射線 SRT（ SRS）。X( ) 射線 SRT（ SRS）治療一般要經(jīng)過病變定位、計(jì)劃設(shè)計(jì)和治療三個(gè)過程。利用立體定向裝置，CT、 MRI和 X射線數(shù)字減影等先進(jìn)影像設(shè)備及三維重建技術(shù)，確定病變和鄰近重要器官的準(zhǔn)確位置和范圍，這個(gè)過程叫作三維空間定位，也叫立體定向。然后，利用三維治療計(jì)劃系統(tǒng)，確定X( )SRT（ SRS）的射線方向，精確地計(jì)算出一個(gè)優(yōu)化分割病變和鄰近重要器官間的劑量分布計(jì)劃，使射線對病變實(shí)施“手術(shù)”式照射。一、 X( )射線 SRT（ SRS）的實(shí)現(xiàn)方式圖

7、 1-8-1-1示出了 X( ) 射線 SRT（ SRS）實(shí)現(xiàn)多個(gè)小野三維集束照射病變的原理。瑞典 Elekta 刀裝置使用201個(gè) 60Co 源，每個(gè)60Co 源活度為 1.11TBq(30Ci),分布于頭頂北半球的不同緯度和經(jīng)度上，201 個(gè)源經(jīng)準(zhǔn)直后聚焦于一點(diǎn)，該點(diǎn)稱為焦點(diǎn)。源到焦點(diǎn)的距離為39.5cm ，焦點(diǎn)處射野大小為4、8、 14、 18mm。我國奧沃公司（OUR）創(chuàng)造了中國模式，用30 個(gè) 60Co 源螺旋排列成6 組分布于 140 430 之間的緯度上。在經(jīng)度上，每組源間隔600，在緯度上每個(gè)源間隔10。源的直徑為2.6mm， 30 個(gè)源總活度為6000Ci, 源焦距離為39.

8、5cm, 用旋轉(zhuǎn)方法實(shí)現(xiàn)多野集束照射（圖1-8-1-2b）。由于加速器單平面旋轉(zhuǎn)形成的空間劑量分布較差，目前X 射線 SRT（SRS）通常采用4 12 個(gè)非共面小野（圖 1-8-1-1c）繞等中心旋轉(zhuǎn)，達(dá)到 刀集束照射的同樣的劑量分布。每個(gè)旋轉(zhuǎn)代表治療床的一個(gè)位置，即治療床固定于不同位置，加速器繞其旋轉(zhuǎn)一定角度。病變中心（靶區(qū)）一般位于旋轉(zhuǎn)中心（等中心）位置。Elekta 刀機(jī)械等中心精度可以做到0.3mm， X 射線 SRT（ SRS）的等中心精度決定于醫(yī)用直線加速器的等中心精度。目前商售的常規(guī)放療用的醫(yī)用直線加速器的等中心精度只能達(dá)到1mm。 X( ) 射線立體定向治療的治療精度，不僅決定

9、于機(jī)械等中心精度，還決定于下述三個(gè)重要因素：靶定位精度（包括CT/MRI 定位、靶坐標(biāo)重建） 、基礎(chǔ)環(huán)固定系統(tǒng)的可靠性以及治療擺位時(shí)的準(zhǔn)確性。由于CT 掃描層厚對靶區(qū)定位精度影響較大，CT 空間分辯率的誤差遠(yuǎn)大于加速器的等中心精度的誤差。因此，從治療精度看，X 射線 SRT（SRS）和 -SRT（SRS）的相同。 Elekta刀裝置由于受到準(zhǔn)直器頭盔尺寸的限制，等中心處最大射野只能達(dá)到18mm，而 X 射線SRT（ SRS）射野大小可達(dá)到40 50mm。對體積較大的良惡性病變，X 射線 SRT（SRS）適應(yīng)面寬。特別對惡性腫瘤的分次治療， -SRT（ SRS）實(shí)現(xiàn)比較困難。除此之外，X 射線

10、SRT（ SRS）具有比 -SRT（SRS）經(jīng)濟(jì)、靈活等特點(diǎn)。二、 X() 線立體定向治療系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)圖 1-8-1-4示出了與直線加速器配套的X 射線 SRT（ SRS）的基本結(jié)構(gòu)。它包括立體定向系統(tǒng)、治療計(jì)劃系統(tǒng)、治療實(shí)施系統(tǒng)三大部分。立體定向系統(tǒng)和治療計(jì)劃系統(tǒng)是X- 和 -SRT（ SRS）所共有的，它們間的區(qū)別僅在于X 射線 SRT（ SRS）治療實(shí)施是以直線加速器為基礎(chǔ)的，而 -SRT（ SRS）為 刀 60Co 源治療裝置。三大部件的基本任務(wù)是：建立患者治療部位的坐標(biāo)系，進(jìn)行靶區(qū)（病變）及重要器官及組織的三維空間定位和擺位；制定一個(gè)優(yōu)化分割病變（靶區(qū)）和重要器官及組織的治療方案；實(shí)

11、施立體定向照射。三、 SRT/SRS治療腫瘤的適應(yīng)癥1顱內(nèi)小的、深部的動靜脈畸形（AVM）；32顱內(nèi)小的（直徑小于3cm）良性腫瘤（聽神經(jīng)瘤、 垂體瘤、腦膜瘤、顱咽管瘤），并與視神經(jīng)、丘腦下部、腦干等重要結(jié)構(gòu)有間隙者；3. 開顱手術(shù)未能完全切除的良性腫瘤；4. 單發(fā)腦轉(zhuǎn)移灶 , 直徑小于 3.5cm , 適合手術(shù)但病人拒絕或病灶位置較深難以手術(shù)者；5. 顱內(nèi)多發(fā)的 、小的 、邊界清楚的轉(zhuǎn)移瘤 ， 先行全腦照射，后行 SRS；6 病灶較小，一般情況尚好的腦干腫瘤；7 惡性腫瘤直徑小于3.5cm ，適合手術(shù)但病人拒絕或病灶位置較深難以手術(shù)者，有術(shù)后局部殘留或放療后復(fù)發(fā)者；8 病灶較小，邊界清楚的肺

12、、腹腔、盆腔等處的孤立性腫瘤。四、 X() 線立體定向治療的劑量分布特點(diǎn)與常規(guī) X( ) 射線放射治療相比，X( ) 射線 SRT（ SRS）一般使用較小射野，當(dāng)射野逐步變小時(shí)，由于射線束的準(zhǔn)直，單個(gè)小野的離軸比劑量分布逐漸接近高斯形分布形狀。它們在空間集束照射后的合成劑量分布具有下述四大特點(diǎn)：小野集束照射，劑量分布集中；小野集束照射，靶區(qū)周邊劑量梯度變化較大；靶區(qū)內(nèi)及靶區(qū)附近的劑量分布不均勻；靶周邊的正常組織劑量很小。試驗(yàn)測量證明，靶區(qū)定位的1mm之差，可以引起靶周邊最小劑量（參考劑量線劑量）變化約10的量級。由此說明靶區(qū)精確定位和正確擺位是X( ) 射線 SRT（ SRS）治療成功的關(guān)鍵。

13、第二節(jié)三維適形和三維調(diào)強(qiáng)適形放療除了在國內(nèi)外開展的X 刀、 刀的臨床應(yīng)用外, 隨著大型高速計(jì)算機(jī)在制定放療計(jì)劃中的開發(fā)應(yīng)用, 醫(yī)用加速器在數(shù)字化和高劑量率方面的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)控制的精密動態(tài)多葉準(zhǔn)直器(DMLC)的出現(xiàn) , 進(jìn)一步開展了使高劑量分布在三維立體方向與病變（靶區(qū)）形狀完全一致的全新放療技術(shù), 稱為三維適形放射治療(3 Dimensional ConformalRadiation Therapy , 3DCRT)。為了達(dá)到在劑量分布上的三維適形，除了要求在照射方向上，照射野的形狀必須與病變（靶區(qū)）的投影形狀一致以外，而且要使靶區(qū)內(nèi)及表面的劑量處處相等或根據(jù)要求不相等，這就必須要求每個(gè)

14、射野內(nèi)諸點(diǎn)的輸出劑量率能按要求的方式進(jìn)行調(diào)整，即能夠進(jìn)行束流調(diào)節(jié)。能同時(shí)滿足上述兩個(gè)必要條件的三維適形放療稱為三維調(diào)強(qiáng)適形放療 (Intensity Modulated Radiation Therapy , IMRT)（圖 2-8-2-1 ）。這是目前世界上正在開發(fā)的最高技術(shù)檔次的外照射技術(shù)，它被評價(jià)為放射腫瘤史上的一次革命，是本世紀(jì)初放療技術(shù)的主流。（ a）在照射方向上，射野形狀與靶區(qū)形狀一致；（ b）射野內(nèi)諸點(diǎn)輸出劑量率應(yīng)按要求分布一、三維適形調(diào)強(qiáng)放療的適應(yīng)癥1. 腫瘤能明顯勾畫的；2. 危險(xiǎn)器官與靶區(qū)緊密相鄰的；3. 靶區(qū)形狀呈凹陷的；44. 復(fù)發(fā)病灶需局部提高劑量的；5. 功能顯像

15、(PET/SPECT)和生物靶區(qū)定位 ( 分子顯象 / 基因顯象 ) 提示需對靶區(qū)內(nèi)進(jìn)行不等量照射的。二、三維適形和三維調(diào)強(qiáng)放療的設(shè)備要求1三維適形放射治療射野成形設(shè)備形成不規(guī)則適形野的設(shè)備通常有適形鉛擋塊和多葉準(zhǔn)直器（MLC）兩種。使用射野擋塊有許多缺點(diǎn)：制作費(fèi)時(shí)費(fèi)力；在熔鉛和擋塊加工過程中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體和鉛粉不利于工作人員的健康；射野擋塊比較重，治療擺位效率低且操作不方便。使用MLC解決了這些問題，并且還有另外的有點(diǎn)：采用計(jì)算機(jī)后，旋轉(zhuǎn)照射過程中，可用MLC調(diào)節(jié)射野形狀跟隨靶區(qū)的投影形狀。在照射過程中，利用計(jì)算機(jī)控制的葉片運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)MLC的調(diào)強(qiáng)。由于以上原因， MLC已越來越多地

16、使用。目前安裝在加速器機(jī)頭中的MLC 主要有三種方式： （ 1）原有的準(zhǔn)直器不動，直接在下面安裝一組多葉準(zhǔn)直器；（ 2）拆掉原先的一對下層準(zhǔn)直器（X 方向），用多葉準(zhǔn)直器代替； （ 3）用多葉準(zhǔn)直器替換原來的上層（Y 方向）準(zhǔn)直器，但在MLC與 X 方向準(zhǔn)直器之間再加上一對Y 方向的備用準(zhǔn)直器。還有一些外掛式自動或手動微型多葉準(zhǔn)直器。微型多葉準(zhǔn)直器多半在立體定向放射治療中使用。MLC 的構(gòu)成單元是單個(gè)葉片，這些葉片普遍用鎢或鎢合金制成。葉片的寬度為垂直于射線穿射方向和葉片運(yùn)動方向的葉片的物理厚度，它等于葉片兩側(cè)面之間的寬度；葉片長度為平行于葉片運(yùn)動方向的葉片物理長度；葉片頂面為接近放射源一側(cè)的

17、葉片表面；葉片底面為接近病人皮膚一側(cè)的葉片表面；葉片高度為沿射線入射方向的葉片頂面和底面之間的物理高度；葉片深入射野內(nèi)形成射野邊界的表面，叫做葉片端面。相鄰葉片沿寬度方向平行排列，構(gòu)成葉片組，兩個(gè)相對的葉片組組合成MLC。葉片寬度決定了MLC形成不規(guī)則射野與靶區(qū)（PTV）形狀的幾何適合度，葉片寬度越薄，適合度越好；但葉片越薄，制作越困難，造價(jià)也相應(yīng)提高。葉片高度必須使原射線的穿射小于原來強(qiáng)度的5，也就是說，需要45 個(gè)半價(jià)層的高度。由于葉片間存在漏射線，會降低葉片對原射線的衰減效果，葉片高度應(yīng)適當(dāng)加厚，一般需要5cm 厚的鎢合金。葉片邊緣和縱截面的設(shè)計(jì)多數(shù)都考慮到射束的發(fā)散，以便最大限度地減少

18、葉片間的漏射線。葉片間存在兩種漏射線，相鄰葉片間漏射線和相對葉片合攏時(shí)端面間的漏射線。漏射線劑量的截面分布要通過測量才能得到。為了更恰當(dāng)?shù)匦纬蛇m形照射野并實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)功能，單個(gè)葉片的運(yùn)動范圍應(yīng)該能跨過射束中心軸到對側(cè)某一位置。葉片端面的設(shè)計(jì)必須考慮減少它對射野半影的影響，目前基本上有兩種不同類型的設(shè)計(jì)：弧形端面和直立端面。直立端面型葉片，為了使葉片處于任何位置時(shí)的端面與原射線的擴(kuò)散度相切，葉片必須沿以X 射線靶為中心的圓弧形軌跡運(yùn)動。2調(diào)強(qiáng)放射治療實(shí)現(xiàn)方式調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）是在三維適形放射治療基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)的體外三維立體照射技術(shù)，它不僅能使照射野的形狀在照射方向上與病變（靶區(qū)） 的

19、投影形狀一致，而且還可以對照射野內(nèi)各點(diǎn)的輸出劑量進(jìn)行調(diào)制（調(diào)強(qiáng)），從而使其產(chǎn)生的劑量分布在三維方向上與靶區(qū)高度相適形，因此它比3DCRT更先進(jìn)。當(dāng)前IMRT 的實(shí)現(xiàn)方式主5要是在常規(guī)加速器上配置相應(yīng)的軟硬件來實(shí)現(xiàn)，有靜態(tài)子野調(diào)強(qiáng)（SMLC）、動態(tài) MLC調(diào)強(qiáng)（ DMLC）和二維補(bǔ)償器調(diào)強(qiáng)等。 靜態(tài)子野調(diào)強(qiáng)是將射野要求的強(qiáng)度分布分級，利用MLC形成的多個(gè)子野進(jìn)行分步照射（stop and shoot），其特征是每個(gè)子野照射完畢后，照射切斷，MLC 再形成另一個(gè)子野，繼續(xù)照射，直到所有子野照射完畢。所有子野的流強(qiáng)相加，就形成所要求的束流強(qiáng)度分布。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意各子野邊界處的劑量銜接問題。 動

20、態(tài) MLC調(diào)強(qiáng)是利用MLC各對葉片各自的不同相對運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對射野強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。其特征是葉片運(yùn)動過程中，射線一直處于“照射”狀態(tài)。此種調(diào)強(qiáng)方式的準(zhǔn)確度決定于電動MLC對其葉片運(yùn)動速度的精確控制。 二維補(bǔ)償器調(diào)強(qiáng)是根據(jù)射束與物質(zhì)相互作用的衰減原理，用二維衰減器來產(chǎn)生所要求的強(qiáng)度分布。它并不是傳統(tǒng)意義上的照射野擋塊，為獲得所需的劑量分布，其厚度因部位而異，它的主要缺點(diǎn)是給模室制作和治療擺位帶來諸多不便，隨著計(jì)算機(jī)控制的多葉光柵的日益普及，該方式的應(yīng)用已逐漸減少。 斷層治療：利用特殊設(shè)計(jì)的MLC形成的扇形束圍繞患者的縱軸旋轉(zhuǎn)照射，完成一個(gè)切面后，利用床的步進(jìn)或緩慢前進(jìn)，完成下一切面的治療。 電磁掃描調(diào)強(qiáng)

21、：通過計(jì)算機(jī)控制的兩對正交偏轉(zhuǎn)磁鐵電流的大小，改變電子線或電子擊靶方向，產(chǎn)生方向不同或強(qiáng)度各異的電子線或X 射線筆形束，形成要求的劑量強(qiáng)度分布，它是實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)的最好方式。與前幾種比較，不僅光子利用率高，治療時(shí)間少，而且可實(shí)現(xiàn)電子束和質(zhì)子束的調(diào)強(qiáng)治療。3實(shí)現(xiàn)三維適形和調(diào)強(qiáng)放療的的條件概括起來需要以下條件：CT 模擬機(jī)；直線加速器；三維治療計(jì)劃系統(tǒng)(3D-TPS) ；頭或體部固定器；射野形狀及劑量驗(yàn)證系統(tǒng)。具體說來，它對設(shè)備的要求如下： CT 模擬機(jī)要求常規(guī) CT 只能提供二維的信息，病變（靶區(qū)）、器官和組織的三維結(jié)構(gòu)是在治療計(jì)劃系統(tǒng)中通過簡單的坐標(biāo)疊加和勾畫形成，這樣形成的三維輪廓的精度性隨著CT

22、 掃描層厚和間距的加大而變劣，改進(jìn)的方法是利用現(xiàn)代的螺旋CT 和三維重建技術(shù)。配有立體定位框架的螺旋CT 將是作三維適形放療的一種必備的工具，因?yàn)樗芴峁┲苯拥臏?zhǔn)確的病變及器官的三維信息。當(dāng)今隨著MRI、PET等先進(jìn)影像工具的輔助和圖像融合技術(shù)的發(fā)展，使靶區(qū)的三維精確定位上升到一個(gè)更高的階段。 放射治療機(jī)設(shè)備要求1) 準(zhǔn)直器能根據(jù)需要很容易地改變射野的幾何形狀此功能通過多葉準(zhǔn)直器（Muti Leaf Collimator, MLC）完成。目前有兩種： 以 VARIAN公司的產(chǎn)品為代表，光欄為 40cm 40cm大小，由 26、40 或 60 對鉛鎢合金條相對平行排列而成，每根鉛條的進(jìn)退有計(jì)算機(jī)

23、和微型馬達(dá)獨(dú)立控制。根據(jù)射野形狀的要求，計(jì)算機(jī)指令鉛條從光欄兩側(cè)向射野中線移動，并停留在特定的位置，從而組成射野特定的形狀；NOMOS公司出品的Peacock 放療機(jī)上的多葉準(zhǔn)直器，射野大小為20cm 20cm，由 20 對鉛塊組成。即射野劃成40 塊 1cm 1cm 的小射野，每塊也由計(jì)算機(jī)獨(dú)立控制，根據(jù)射野形狀，可要求不同部位的鉛塊進(jìn)入或退出6射野，以形成不同幾何形狀的射野。2）準(zhǔn)直器具有束流調(diào)節(jié)功能, 能進(jìn)行射野內(nèi)的不均勻照射要求裝有獨(dú)立運(yùn)動準(zhǔn)直器，以便實(shí)現(xiàn)非共面相鄰野的劑量銜接和產(chǎn)生動態(tài)虛擬楔形板。更為重要的是要能實(shí)現(xiàn)束流調(diào)節(jié)，此功能也是由多葉準(zhǔn)直器完成；對于Peacock 多葉準(zhǔn)直器

24、而言，計(jì)算機(jī)能控制每個(gè)1cm 1cm葉片滯留于射野內(nèi)的時(shí)間而形成不均勻照射； VARIAN 的多葉準(zhǔn)直器通過類似掃描的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)不均勻照射，即每對葉片開一個(gè)“窗口”，從射野一端向另一端緩慢移動，通過計(jì)算機(jī)控制“窗口”在射野不同部位的停留時(shí)間而達(dá)到不均勻照射。3）能作共面或非共面同中心放療由于腫瘤是一個(gè)不規(guī)則的立體形態(tài)，要達(dá)到高度的同形放療，必須用多野或旋轉(zhuǎn)照射放療，如Peacock 治療機(jī)每間隔 5設(shè)置一個(gè)射野，在270的機(jī)架角內(nèi)共有55 個(gè)射野。 VARIAN多葉準(zhǔn)直器則采用9 野以上照射。為配合動態(tài)治療和非共面動態(tài)旋轉(zhuǎn)，要求治療機(jī)的機(jī)架、準(zhǔn)直器和治療床在照射過程中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的聯(lián)合運(yùn)動。

25、4）對直線加速器精度的要求等中心精度要達(dá)到1mm,具體為 : 大機(jī)架等中心旋轉(zhuǎn)精度1mm；小機(jī)頭等中心旋轉(zhuǎn)精度1mm；治療床等中心旋轉(zhuǎn)精度1mm； X 線能量 6MV；射野平坦度3%；劑量監(jiān)測系統(tǒng)重復(fù)性0.5%；大機(jī)架旋轉(zhuǎn)角 1800 。 治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)1）二維與三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的概念在放射治療中最先使用計(jì)算機(jī)的是治療計(jì)劃系統(tǒng)（TreatmentPlan System， TPS）它利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快的的特點(diǎn)代替手工計(jì)算等劑量線分布。隨著放療精度要求的不斷提高，計(jì)算中需考慮的因素也越來越多，劑量分布計(jì)算已無法手工進(jìn)行而必須采用計(jì)算機(jī)。此外“治療計(jì)劃”這一概念本身也在發(fā)生變化，從過去的“

26、根據(jù)病人輪廓和射野布置計(jì)算等劑量分布”變成“放療醫(yī)師及其同事用以決定病人治療計(jì)劃的所有步驟”，因此治療計(jì)劃的過程包含診斷圖像、劑量計(jì)算、復(fù)合定位和資料歸檔等等，這當(dāng)中的每一步幾乎都離不開計(jì)算機(jī)的參與。20 世紀(jì) 80 年代末、 90 年代初隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，治療計(jì)劃系統(tǒng)已從二維（2D）發(fā)展到三維（3D） , 但它們之間的界線似乎并不十分明確。 通常認(rèn)為二維系統(tǒng)的處理過程是基于病人包含在一個(gè)橫斷面的假設(shè)上，射野中心軸通過這個(gè)平面，劑量計(jì)算的結(jié)果在平面上顯示（2D），由于重要器官往往與靶區(qū)不在同一平面，為了便于觀測這些區(qū)域的劑量分布，系統(tǒng)允許輸入并計(jì)算中心層面之外一層或幾層平行平面的劑量分

27、布，然而射野中心軸仍只能在中心平面移動，計(jì)算的算法也是二維的，這類計(jì)劃系統(tǒng)可稱為“二維半（2.5D ）”系統(tǒng)。所謂三維系統(tǒng)，它的計(jì)劃目標(biāo)應(yīng)是向一個(gè)體積而不是幾個(gè)平面投照殺滅腫瘤的劑量。三維系統(tǒng)的輸入信息應(yīng)是大量的CT信息， 它的射野設(shè)計(jì)應(yīng)該是根據(jù)整個(gè)靶區(qū)體積和減少正常組織受量來設(shè)計(jì)射野大小和入射點(diǎn)，劑量計(jì)算用三維模型對三維體積中的所有體積元（ Voxel ）進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果的表示也應(yīng)該是三維的。此外，它還應(yīng)該能對病人整體的三維不均勻密度進(jìn)行劑量修正，這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜困難的過程，因此，直到目前真正的三維計(jì)劃系統(tǒng)并不多。72）三維治療計(jì)劃系統(tǒng)（3DTPS）的特點(diǎn) : 對于真三維治療計(jì)劃系統(tǒng),CT 的

28、影像數(shù)據(jù)應(yīng)可被輸入計(jì)算機(jī)并轉(zhuǎn)換成電子密度值用于逐點(diǎn)的三維劑量分布運(yùn)算，它們大多依賴蒙特卡羅（Monte Carlo）計(jì)算方法。該方法的原理是用統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法來模擬大量的單個(gè)光子的徑跡和與物質(zhì)之間的作用，這種模擬是通過單能筆型光子束（Pencil Beam ）在體積較大的水模體的劑量分布來完成的。筆型束空間劑量分布稱之為劑量擴(kuò)展陣列（Dose Spread Array）或點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（ Point Spread Function）或更直接稱之為積分核（Kernel ），它反映了原射線與均勻體模內(nèi)體積元（ Voxel ）的作用，次級電子和散射的等劑量的分布陣列。上述的子元分布將用來做復(fù)雜的放射治療劑

29、量計(jì)算, 做法是在治療體積內(nèi) , 將這一子分布按權(quán)重，即某點(diǎn)單位質(zhì)量的能量沉積占總能量的份額, 進(jìn)行疊加求和，此種計(jì)算機(jī)算法技術(shù)稱之為卷積（ Convolution ） , 或稱為筆型束卷積疊加法。由于輻射線與物質(zhì)作用通常會發(fā)生兩次或兩次以上的散射，這種疊加將按不同的X 線能譜和光子通量進(jìn)行多項(xiàng)Kernel積分 , 如用原射線、一次散射和二次散射三項(xiàng)積分核做卷積。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的人體內(nèi)存在著骨、肺、脂肪、軟組織, 它們的有效原子序數(shù)和密度均不相同，因而基于均勻體模（水模體）所測得的標(biāo)準(zhǔn)等劑量線圖都必須進(jìn)行校正。在校正時(shí)所需考慮的因素包括：射線路徑、射野的形狀及大小、非均勻組織的形狀和位置、以及由

30、散射產(chǎn)生的次級電子的失衡等。目前采用的非均勻組織校正方法有: 組織空氣比法； 組織空氣比冪指數(shù)法；有效TAR（ ETAR）法；微分散射空氣比（dSAR）法；筆型束卷積疊加法；高級 Monte Carlo 法。在這幾種算法中，前兩種屬一維校正，用于二維TPS 上。后 4 種算法為真三維模型，其中ETAR法和 dSAR法因?qū)Υ渭壣⑸潆娮拥膭┝筷U述得還不夠清晰，故均把三維體模分解成二維層面處理，即把計(jì)算變成二維半（ 2.5D ）的模式。目前商用的真正三維TPS 所使用的多為筆型束卷積疊加法，至于高級Monte Carlo法雖說是最完善的算法，但由于它對計(jì)算機(jī)硬件要求非常高, 且計(jì)算費(fèi)時(shí)過長，故僅在實(shí)

31、驗(yàn)室研究中使用。3）三維適形與三維調(diào)強(qiáng)放療對TPS的要求對于能夠做三維適形與調(diào)強(qiáng)放療的三維治療計(jì)劃系統(tǒng)（ 3DTPS）必須具有下述幾大特征: 必須使用立體定位框架，確立擺位過程中患者坐標(biāo)系和維持它的不變性；精確重建患者治療部位的三維圖像和給出靶區(qū)及重要器官的三維形狀及體積；安排和設(shè)計(jì)射野時(shí)，能夠模擬常規(guī)模擬定位機(jī)的射野選擇功能，包括準(zhǔn)直器種類（對稱、獨(dú)立、多葉準(zhǔn)直器等） ，利用射野方向觀視（BEV）功能，設(shè)置射野擋塊、MLC 葉片位置等；不僅要采用較為精確的正向劑量算法（特別對散射線和電子平衡失衡的處理）。還必須有逆向算法，給出調(diào)強(qiáng)射線的強(qiáng)度分布；具有多種劑量顯示和計(jì)算評估功能，包括多平面劑量

32、分布顯示、3D 劑量分布顯示、DVH圖顯示、 TCP和 NTCP的計(jì)算與評估等；治療方案，特別是射野的安排，利用DRR能與模擬定位機(jī)和治療機(jī)射野影像系統(tǒng)的射野確認(rèn)片進(jìn)行比較；治療方案確定后，治療條件能夠送到治療機(jī)的控制計(jì)算機(jī)中，其中送達(dá)的數(shù)據(jù)包括機(jī)架、準(zhǔn)直器、治療床的轉(zhuǎn)角與范圍；射野大小、方向、MLC葉片的設(shè)置、運(yùn)動范圍及速度等；治療輔助設(shè)備如擋塊、補(bǔ)償器的制作器上；CT 模擬機(jī)或模擬機(jī)的射野激光指示器上等。 體位固定裝置立體定向技術(shù)是開展X（ ）線立體定向治療的首要條件，是精確治療的基本特征，也是開展適形放療首要條8件之一。因?yàn)闆]有立體定位框架，就不能保證治療過程中患者坐標(biāo)系的一致性；沒有患

33、者坐標(biāo)系的一致性，適形治療將變得毫無臨床意義。一般說來，對于頭部單次照射（即X 刀），精度要求達(dá)到 1mm。而對于頭部或體部分次照射，重復(fù)精度要求達(dá)到3mm。這樣高的精確度，以往的體表畫線配以激光定位標(biāo)記和光學(xué)距離指示的常規(guī)方法是無能為力的，必須使用更為先進(jìn)可靠的的體位固定裝置，以保證從定位到擺位的整個(gè)治療過程中病人的坐標(biāo)系不變。常用的體位固定裝置包括：用于頭部的單次有創(chuàng)或分次無創(chuàng)的頭環(huán)定位系統(tǒng)及擺位框架；熱塑成型面模和體模；立體定位體架，其上帶有三維坐標(biāo)刻度并與真空成型墊配合使用；其他的尚有在病人相對運(yùn)動較少部位（如背部）的皮下植入3-4 枚金粒來建立體內(nèi)坐標(biāo)體系的方法。 射野影像系統(tǒng)治療證

34、實(shí)是適形治療被準(zhǔn)確執(zhí)行的重要保證，包括治療前治療條件的模擬（利用CT 模擬機(jī)和常規(guī)模擬機(jī)） ，治療中治療條件的驗(yàn)證與記錄驗(yàn)證記錄系統(tǒng)；照射中射野及體位的監(jiān)測射野影像系統(tǒng)；患者體內(nèi)劑量監(jiān)測活體劑量測量系統(tǒng)等。射野影像系統(tǒng)是當(dāng)射線束照射靶區(qū)時(shí)，采用電子或非電子方法在射線出射方向獲取圖像的工具，獲得的圖像稱為射野影像。它包括傳統(tǒng)使用的射野照相（port film ）和現(xiàn)代的電子射野影像系統(tǒng)（EPID）兩大類。射野照相有定位照相（ localizationradiography ）、驗(yàn)證照相（ verificationradiography）和雙曝光照相（ duble radiography）三種類型

35、。定位照相是指在正式照射之前數(shù)個(gè)機(jī)器跳數(shù)的照相過程。通過及時(shí)檢查定位片可以發(fā)現(xiàn)和校正大的擺位誤差，但是這個(gè)過程很費(fèi)時(shí)，不適合在每個(gè)分次治療前均采用。驗(yàn)證照相是指在治療開始前將慢感光膠片放好，直至照射結(jié)束才將其取出沖洗的照相過程。這個(gè)過程對治療干擾少，但如有錯誤，也只能等下次治療時(shí)校正。另外照相時(shí)患者體位的細(xì)微變化會降低驗(yàn)證片圖像的質(zhì)量。雙曝光照相是指在正式照射之前將準(zhǔn)直器開到一個(gè)比實(shí)際射野位置大的位置和實(shí)際射野位置時(shí)分別預(yù)照射數(shù)個(gè)機(jī)器跳數(shù)的照相過程。它的優(yōu)點(diǎn)是可以看清射野外的解剖結(jié)構(gòu)，有助于判斷患者體位。射野照相，因拍片、洗片過程費(fèi)時(shí)，進(jìn)行位置驗(yàn)證的頻度較低，不可能每次照射時(shí)都進(jìn)行射野照相。為

36、了解決布野和治療擺位的實(shí)時(shí)驗(yàn)證問題，必須使用電子射野影像系統(tǒng)（EPID）。 EPID 系統(tǒng)有射線探測和射線信息的計(jì)算機(jī)處理兩部分組成。依據(jù)射線探測方法的不同，EPID 系統(tǒng)劃分為熒光、固體探測器、液晶電離室三大類型。 EPID 系統(tǒng)是治療計(jì)劃執(zhí)行階段的重要質(zhì)量保證工具。主要功能是：代替射野照相技術(shù)，進(jìn)行治療擺位的動態(tài)驗(yàn)證；照射中劑量的驗(yàn)證與監(jiān)測。目前它主要用于前者，用于后者的功能正在開發(fā)中。用于治療體位的驗(yàn)證的主要形式有：治療前校正射野、離線評價(jià)患者體位、治療間校正患者體位、治療前校正患者體位四種。三、實(shí)現(xiàn)三維適形和三維調(diào)強(qiáng)步驟放療全過程包括病變（靶區(qū)）和重要器官及組織結(jié)構(gòu)的空間定位、治療計(jì)劃

37、設(shè)計(jì)、治療方案的模擬及治療方案的實(shí)施 4 個(gè)階段。1影像的采集和三維圖像的重建(DRR)使用立體定位體架對病人的體位進(jìn)行固定后, 病人連同體架一起進(jìn)行CT 掃描?？紤]到可能采用非共面照射，CT掃描范圍應(yīng)足夠大，如鼻腔篩竇癌的掃描范圍應(yīng)包括整個(gè)頭顱。掃描層厚應(yīng)根據(jù)病變大小、病變部位而定，一般頭9頸部腫瘤采用層厚3mm，體部5mm。某些情況下需行增強(qiáng)掃描，例如，需要判別縱隔淋巴結(jié)、頸淋巴結(jié)時(shí)，肝癌的CT 模擬定位掃描等。因?yàn)闈夥e在病灶及其周圍的造影劑會對劑量計(jì)算產(chǎn)生影響，造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際治療時(shí)的劑量分布之間的誤差?？稍谠鰪?qiáng)掃描前進(jìn)行非增強(qiáng)掃描，通過CT CT融合技術(shù)在靶區(qū)顯示清晰的增強(qiáng)掃描CT

38、上勾畫靶區(qū)輪廓，在與治療狀態(tài)一致的非增強(qiáng)影像圖上進(jìn)行劑量計(jì)算。CT 掃描結(jié)束后，患者的影像資料可通過磁帶、可讀寫光盤，或直接通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸給TPS進(jìn)行真正意義上的三維圖像重建。2靶區(qū)、人體輪廓結(jié)構(gòu)的確定3D-TPS 對輪廓的確定和處理應(yīng)包括: 外輪廓：它將決定計(jì)算的邊界；內(nèi)結(jié)構(gòu)：如靶區(qū)、骨標(biāo)記、器官等，它們雖不干預(yù)劑量計(jì)算，但勾畫它們有利于觀測射野與它們的位置關(guān)系；不均質(zhì)：如骨、肺、氣腔等，它們的存在會改變劑量的分布；填充物：它的存在會改變病人的輪廓或密度。輪廓的勾畫是三維計(jì)劃過程中一項(xiàng)繁瑣細(xì)致的工作，在物理密度梯度很大的界面上，TPS 可利用密度梯度自動勾畫（如外輪廓、肺、含氣空腔等），

39、然而并非所有界面上都存在著密度梯度，故亦非都能自動勾畫，此時(shí)必須進(jìn)行耐心仔細(xì)的手工勾畫，其中最典型的例子就是靶區(qū)。3放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化（ 1）線束參數(shù)的選定即線束的能量、 線束的方向 （即機(jī)架、 治療床的轉(zhuǎn)角和相互的位置關(guān)系）照射野的數(shù)量， 和通過射野視角 （ BEV）設(shè)計(jì)的照射野的形狀, 如為正向計(jì)劃設(shè)計(jì)，尚需規(guī)定各野的權(quán)重。（ 2）逆向計(jì)劃設(shè)計(jì)即先確定目標(biāo)劑量，包括腫瘤量以及正常組織包括要害器官的限量。然后TPS 通過上述的逆向算法計(jì)算出每野的劑量。合成的等劑量分布由三維立體方式顯示，即不但可在不同的冠狀、矢狀、橫斷面及任意斜切面圖像上顯示等劑量線，并可以在DRR重建的三維圖像上顯示等

40、劑量面。（ 3）放療計(jì)劃的優(yōu)化優(yōu)化過程包括： 計(jì)劃完成后， TPS將通過放射物理的一些評估函數(shù)如“劑量體積直方圖（Dose Volume Histogram,DVH）”表示出腫瘤或正常臟器所受的劑量以及受照體積，并可對不同的計(jì)劃進(jìn)行比較；此外，現(xiàn)代的放療計(jì)劃系統(tǒng)還可以對計(jì)劃進(jìn)行放射生物方面的評估，即進(jìn)行放射生物劑量的疊加后，使用“腫瘤控制率(Tumor ControlProbability , TCP)”、“正常組織的放射并發(fā)癥發(fā)生率(Normal Tissue Complication Probability， NTCP)”，以及所謂“無并發(fā)癥腫瘤控制率(Uncomplicated Tumo

41、r Control Probability , UTCP)”等參數(shù)對計(jì)劃進(jìn)行比較和優(yōu)化；治療模擬及確認(rèn): 放療計(jì)劃的治療模擬實(shí)際是利用信息獲取和信息處理技術(shù)，構(gòu)造人體的三維圖像，逼真再現(xiàn)放射治療的全過程，同時(shí)評估和驗(yàn)證其實(shí)施劑量分布的優(yōu)劣，是放療醫(yī)師實(shí)施治療前評估和預(yù)后校驗(yàn)的過程。治療模擬可在CT 模擬機(jī)上進(jìn)行，如美國Picker公司的 CT 模擬機(jī) ACQSim，它可以直接接受TPS或放療主計(jì)算機(jī)輸出的治療計(jì)劃，進(jìn)行治療模擬并可對計(jì)劃加以修改。治療模擬亦可在數(shù)字化模擬機(jī)上進(jìn)行。計(jì)劃的確認(rèn)可使用射野片（ Portal Film），或更為先進(jìn)的電子射野成像裝置（Electronic Portal

42、 Imaging Device， EPID），以確10保指定的等劑量面包繞整個(gè)靶區(qū)和處方規(guī)定的邊緣。在實(shí)施放療前須經(jīng)過計(jì)劃的治療模擬及確認(rèn)，這是三維適形和調(diào)強(qiáng)放療QA和 QC的要求。4計(jì)劃結(jié)果的輸出和多葉準(zhǔn)直器（MLC）系列文件的形成經(jīng)過優(yōu)化的放療計(jì)劃即可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或磁盤傳輸?shù)椒暖熤饔?jì)算機(jī)（工作站），傳輸?shù)男畔ㄉ鲜龅木€束參數(shù)（線束的能量、方向、射野的數(shù)目和各野的權(quán)重等），以及控制射野形狀的MLC系列文件。如為調(diào)強(qiáng)放療，則需包括束流調(diào)節(jié)的參數(shù)。5治療的實(shí)施適形和調(diào)強(qiáng)放療的實(shí)施由主計(jì)算機(jī)控制，通過治療機(jī)的控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行。放療技術(shù)員將病人連同體位固定器置于標(biāo)準(zhǔn)體位后，計(jì)算機(jī)自動執(zhí)行放療計(jì)劃，

43、包括射野形態(tài)、入射角等，每野的束流調(diào)節(jié)程序，照射的劑量等。照完一野后便自動進(jìn)入第二野照射，直至全部射野照完。治療開始前，醫(yī)師、物理師應(yīng)指導(dǎo)治療師充分理解治療過程，如正確的體位固定方法、射野的方向性等，確保各項(xiàng)治療參數(shù)的正確輸入和準(zhǔn)確執(zhí)行。物理師和主管醫(yī)師必須參與第一次治療，向治療師說明擺位技巧和擺位質(zhì)量控制方法，交待擺位和治療過程的基本要求。治療開始后應(yīng)進(jìn)行每周一次的射野影像檢查以檢測擺位誤差是否在治療是估計(jì)范圍之內(nèi)。劑量監(jiān)測可及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些重大失誤，如忘記組織補(bǔ)償器的放置或放置方向錯誤、MU輸入錯誤等。6三維立體定向放療的“三精原則”三維立體定向放療技術(shù)是一種高精度的放療技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)高精度放療

44、必須貫穿三精原則：精確定位（PreciseLocalization,PL）、精確計(jì)劃 (Precise Planning,PL)、精確治療 (Precise Treatment,PT)于放療全過程。 精確定位：采用有效的體位固定，高清晰CT 定位掃描、增強(qiáng)掃描或CT/MRI 圖像融合以及CT/PET 圖像融合技術(shù)獲取準(zhǔn)確的靶區(qū)范圍即靶區(qū)與周圍重要組織器官的相互關(guān)系。在CT 掃描時(shí)層厚應(yīng)為3 5mm，掃描范圍應(yīng)包括入射線和出射線所涉及的區(qū)域；同時(shí)應(yīng)使病人體位和身體內(nèi)在臟器的狀態(tài)保持和放療時(shí)一致，CT 圖像必須通過網(wǎng)絡(luò)直接傳送到計(jì)劃系統(tǒng)。 精確計(jì)劃：準(zhǔn)確確定肉眼腫瘤（GTV）、亞臨床病灶（CTV）

45、和要害器官（Organs at Risk）是實(shí)現(xiàn)精確計(jì)劃的前提。 在確定計(jì)劃靶區(qū) （ PTV）時(shí)還要充分考慮臟器移動、擺位和機(jī)器誤差因素。在照射野設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分掌握三點(diǎn)：選擇與靶區(qū)最近的方向布野；盡量避開要害器官布野；采用非共面照射野。在計(jì)劃中應(yīng)利用不同的視窗審視2D 和 3D 劑量分布， 利用 DVH評價(jià)計(jì)劃優(yōu)劣和可行性，參照 TCP/NTCP生物模型尋找最佳的放療總劑量和總治療時(shí)間。最后，通過DRR膠片或等中心掃描與實(shí)時(shí)影像驗(yàn)證計(jì)劃精度。 精確治療：治療擺位是落實(shí)高精度放療的最后關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為保證治療精度，首次治療時(shí)醫(yī)生和物理師必須參與擺位，及時(shí)解決治療計(jì)劃中出現(xiàn)的問題和指導(dǎo)技術(shù)員準(zhǔn)確操作。在

46、實(shí)施立體定向三維放療時(shí)，必須有兩個(gè)技術(shù)員同時(shí)進(jìn)行擺位。在擺位中發(fā)現(xiàn)有對位不準(zhǔn)、固定器變形和機(jī)架與治療床碰撞時(shí)，必須立即停止，請經(jīng)治醫(yī)生和物理師糾正后方可執(zhí)行。7結(jié)論11 三維適形和調(diào)強(qiáng)放療系統(tǒng)是由多臺計(jì)算機(jī)組成的一個(gè)復(fù)雜精密的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)； 放療計(jì)劃由放療計(jì)劃設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)（TPS）完成； 主計(jì)算機(jī)（ Work Station）負(fù)責(zé)放療計(jì)劃的提取、輸出、治療計(jì)劃的核準(zhǔn)、實(shí)施、監(jiān)督、記錄； 放療機(jī)由控制治療機(jī)的計(jì)算機(jī)（Controller）控制，同時(shí)又受主計(jì)算機(jī)的監(jiān)督和控制。四、定位技術(shù)1 X 線模擬定位2 CT 模擬定位是目前三維適形放射治療最基本的模擬定位方式。3 MR模擬定位4生物靶區(qū)定位生物靶區(qū)

47、（ Biological Target Volume, BTV ）的定位需依賴生物學(xué)圖像，生物學(xué)圖像涵括了代謝、生化、生理及功能等類別，在目前研究中還包括分子型、基因型及表現(xiàn)型圖像。就放療而言，帶有影響放射敏感性及治療結(jié)果因子（如腫瘤乏氧、潛在倍增時(shí)間 Tpot ）的圖像就被認(rèn)為是放射生物性圖像。生物影像分三類： MRI/MRS,PET生物影像學(xué)、分子影像學(xué) / 放射生物表現(xiàn)類型。使用生物靶區(qū)定位原因：腫瘤形態(tài)是不規(guī)則的；腫瘤內(nèi)部的細(xì)胞具有異質(zhì)性 (放射敏感性、分子生物學(xué)上的異同 ) ；腫瘤內(nèi)細(xì)胞含氧量的不一致；腫瘤內(nèi)有出血、壞死、疤痕等；腫瘤內(nèi)部細(xì)胞的激素受體、腫瘤細(xì)胞增殖率、腫瘤血管生成和

48、腫瘤細(xì)胞凋亡等情況不一致；區(qū)分腫瘤與肺不張或炎性腫塊等。PET 可進(jìn)行功能性顯像, 用放射性核素標(biāo)記物測定激素受體、腫瘤乏氧、腫瘤細(xì)胞增殖率、腫瘤血管生成和腫瘤細(xì)胞凋亡等情況。PET 的誤診率一般在10%以下 , 好的 PET 顯象也存在假陽性( 假陽性率5%以下 ) 、假陰性問題 ( 假陰性率 2%以下 ) ，世界上最好的PET能發(fā)現(xiàn) 2mm以上的腫瘤。是目前臨床使用較多的生物影像。PET( 功能顯象 )與 CT( 形態(tài)影象 ) 的圖像融合能較真實(shí)地反映腫塊內(nèi)部的實(shí)際情況, 需要給予的放射劑量也應(yīng)不同，即放療計(jì)劃的個(gè)體化設(shè)計(jì)。生物靶區(qū)定位， 尤其分子顯象/ 基因顯象技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴 , 且

49、腫瘤內(nèi)的基因異質(zhì)性也使其當(dāng)前難以實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前仍以CT、 MRI 影像學(xué)定位為主要方法。五、四維調(diào)強(qiáng)適形放療三維適形和調(diào)強(qiáng)適形放療都是以腫瘤靜止不動為假設(shè)的，但實(shí)際上腫瘤是隨著呼吸運(yùn)動、器官的蠕動或搏動而隨之上下、前后及左右移動，在照射過程中并不固定在計(jì)劃設(shè)計(jì)的位置上。為解決這個(gè)問題，推出了四維調(diào)強(qiáng)適形放療的概念，也就是放療中的時(shí)空概念。1.影像引導(dǎo)的適形放射治療(Image Guided Radiotherapy，IGRT)通過放射影像的方法,檢測 CTV的位置和區(qū)域的變化, 并對其跟蹤 , 引導(dǎo)放射治療精確地對準(zhǔn)靶區(qū)?？捎靡韵聝煞N方法 :12（ 1）使用不透射線的標(biāo)記，進(jìn)行實(shí)時(shí)透視成像，射

50、線束流形狀(beamlet)受到靶區(qū)運(yùn)動軌跡參數(shù)的調(diào)制，實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)動著的目標(biāo)形狀；(2) 直接用 X 線、 CT 或 MRI實(shí)時(shí)引導(dǎo)的適形放射治療(IGRT) 。2. IGRT 的小結(jié) IGRT 的成像和治療是動態(tài)的，不是靜態(tài)的； IGRT 不是簡單的Cone Beam CT Linac 而是一整套復(fù)雜的技術(shù)集合應(yīng)用； IGRT 的方法 跟蹤 CTV位移，縮小PTV區(qū)域； IGRT 的直接目標(biāo) 減小 Inter-/Intrafraction Motion對設(shè)計(jì) PTV的影響； IGRT 的最終目的 (IMRT 的目的 ) 提高靶區(qū)劑量，減小重要器官的風(fēng)險(xiǎn)。第三節(jié)精確放療時(shí)要考慮的放射生物學(xué)問題

51、一、采用分割放療的依據(jù)立體定向外照射的治療方案一般可分為單次立體放射（SSRS）和分次立體放射（FSRT） 兩種。選擇時(shí)主要是依據(jù)以下放射腫瘤學(xué)和放射生物學(xué)的基本原理：1惡性腫瘤內(nèi)含有一定比例的、對放射相對抗拒的乏氧細(xì)胞，分次照射有利于殺滅乏氧細(xì)胞；2正常組織和不同瘤組織的早反應(yīng)和晚反應(yīng)組織的劑量效應(yīng)關(guān)系有較大差別。分次照射有利于殺滅乏氧細(xì)胞，也有利于保護(hù)晚反應(yīng)正常組織，作為立體定向放射，一般用明顯少于常規(guī)分割照射的次數(shù)（5-7 次）。3 3DCRT可用常規(guī)分割劑量照射。4以腦部腫瘤為例，對于靶區(qū)（腫瘤）應(yīng)區(qū)分以下幾種情況： 晚反應(yīng)靶組織與晚反應(yīng)正常組織混雜共存，如動靜脈畸形（AVM）（其 / 2Gy）； 晚反應(yīng)靶組織被晚反應(yīng)正常組織包圍，如腦膜瘤、神經(jīng)鞘瘤、聽神經(jīng)瘤等； 早反應(yīng)效應(yīng)的腫瘤與晚反