醫(yī)學(xué)圖像在放療中的使用

醫(yī)學(xué)圖像在放療中的使用第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四2023/4/4第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四中國惡性腫瘤發(fā)病率第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四腫瘤治療的三大手段第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四三大治療手段的作用地位第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X線放射腫瘤學(xué)第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)代放療發(fā)展有賴于影像學(xué)發(fā)展X光透視儀-定位內(nèi)在骨性標(biāo)志可見及可觸摸的解剖標(biāo)志CT斷層影像、MRI-靶區(qū)精確放療功能/分子影像介導(dǎo)的放療1維時代2維時代3維時代4維時代第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四放療技術(shù)進(jìn)步8第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四影像學(xué)發(fā)展帶動了放療的進(jìn)步第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四CO6019551972Clinac41988EPIDMLC1995SerialTomoTherapy(1stcommercialIMRT)2001IMRT2003CTGuidedIG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照機發(fā)展史—C形臂單頭設(shè)計19923DTreatment19961968(commercializedversions)

1983MRI1992HelicalCT1995HelicalMultisliceCT2002PET/CTusecommonInRT外照機發(fā)展史—環(huán)形機架單頭設(shè)計2005CBCTCommercialAvailabilityHelicalTomoTherapy2003C-ArmsinventedfordiagnosticX-RaysEarly1900s2005AdaptivePlanningDGRTDoseVerification2007StatRTThroughputandReliabilityEnhancements20082003CT外照射放療的發(fā)展方向C形臂單頭設(shè)計沿用常規(guī)診斷型X-線機的錐束成像原理環(huán)形機架單頭設(shè)計啟發(fā)于CT的扇形束成像的逆原理環(huán)形機架多頭設(shè)計啟發(fā)于X(γ)-刀和CT的錐形束成像的逆原理1968199420012004

Elektaγ-knifeOUR-γ-knifeTri-beams2007Five-beams外照機發(fā)展史—環(huán)形機架多頭設(shè)計Non-coplanar-beamsIMRT,IGRT,DGRT第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四￡醫(yī)學(xué)影像學(xué)的組成和主要內(nèi)容

￡醫(yī)學(xué)影像在放射治療中的應(yīng)用

￡當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像在放療中的研究熱點

第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四醫(yī)學(xué)影像學(xué)的組成第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四醫(yī)學(xué)影像的主要內(nèi)容第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四醫(yī)學(xué)影像按其信息載體可分為以下幾種主要類型

X線成像：測量穿過人體組織、器官后的X線強度

第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四

truebeam機載CBCT成像系統(tǒng)第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四磁共振成像：測量人體組織中同類元素原子核的磁共振信號第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四核素成像：測量放射性藥物在體內(nèi)放射出的γ射線第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四超聲成像：測量人體組織、器官對超聲的反射波或透射波第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四醫(yī)學(xué)影像在放射治療中的應(yīng)用

￡傳統(tǒng)放射治療對醫(yī)學(xué)影像的使用非常廣泛，是診斷

腫瘤范圍的主要手段，其方法學(xué)主要基于透視影像；

￡現(xiàn)代放射治療對醫(yī)學(xué)影像的使用更加廣泛，方法上

更多的依賴斷層影像，“CT/fMR”功能影像手段和

生理運動影像使放射治療更上了一個臺階；

￡醫(yī)學(xué)影像在腫瘤放射治療中無可替代的重要。

第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四基于超聲波的影像，用于盆腔臟器位置跟蹤，用于前列腺定位的近距離治療插置中應(yīng)用

第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四基于X射線投影

￡透視影像:診斷、定位、幾何位置控制檢測，數(shù)字減影技術(shù)應(yīng)用于血管內(nèi)近距離治療，動態(tài)透視用于校正等；

￡斷層影像：診斷，定位、精確放療幾何解剖密度數(shù)據(jù)獲取，核心應(yīng)用；

￡新技術(shù):動態(tài)斷層影像4D一CT,IGRT

第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四

利用CT圖像進(jìn)行的放射治療計劃設(shè)計第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四利用4DCT圖像指導(dǎo)靶區(qū)勾畫，以及個體化治療第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四基于NMR的影像

￡診斷優(yōu)勢，頭頸部、軟組織、神經(jīng)系統(tǒng)等;

高對比度，軟組織成像明顯高于CT分子生

物學(xué)和組織診斷學(xué)的提高無骨偽影，無創(chuàng)

傷檢查；

￡臨床主要用于CT-MR融合；

￡新技術(shù):功能性MR供更多腫瘤信息

第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四利用CT/MR融合技術(shù)，指導(dǎo)靶區(qū)勾畫圖片4d磁共振動態(tài)圖片第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四利用4D-MRI指導(dǎo)放射治療靶區(qū)勾畫第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四將MRI和Linac結(jié)合起來稱之為MRIGRT,MRI對軟組織結(jié)構(gòu)的成像分辨率比XCT高的多，使得放療中對組織結(jié)構(gòu)的識別更直觀和簡便。第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四基于藥物包含的放射性同位素核探測的影像技術(shù)

￡探測對象是核素直接發(fā)射的伽馬射線，

也可以是核素發(fā)射的正電子湮沒時發(fā)射的兩

個方向相反、能量均為0.512MeV的伽馬光子；

￡核醫(yī)學(xué)診斷，提前發(fā)現(xiàn)或排除轉(zhuǎn)移；

￡P(guān)ET-CT/MR技術(shù)提供更多腫瘤內(nèi)部功能信息第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四利用PET-CT/MRI圖像配準(zhǔn)，指導(dǎo)腫瘤靶區(qū)勾畫第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四利用圖像配準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行圖像引導(dǎo)調(diào)強放療

￡減小擺位誤差；

￡治療擺位是重復(fù)模擬定位時的體位，達(dá)到計劃

設(shè)計中靶區(qū)及周圍組織的位置關(guān)系，以保證靶

區(qū)準(zhǔn)確照射第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四減少治療分次間的器官位移和形變，進(jìn)行自適應(yīng)放療

￡治療進(jìn)行中，腫瘤體積、形狀發(fā)生變化，靶

區(qū)與周圍正常組織相對位置改變；

￡患者在治療中體重減輕會改變體表標(biāo)志及內(nèi)

部器官的位置；

￡治療中某些器官充盈程度對靶區(qū)位置影響，

如消化及泌尿系統(tǒng)。

第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四利用加速器機載CBCT圖像和配準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行放療位置驗證第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四醫(yī)學(xué)影像在放療中的研究熱點￡多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合是當(dāng)前醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域中的研究熱點和難點；￡單一模態(tài)的圖像往往不能提供醫(yī)生所需要的足夠信息,通常需要將不同模態(tài)的圖像融合在一起,得到更豐富的信息以便了解病變組織或器官的綜合信息。第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四￡多模態(tài)融合的目的在于充分顯示形態(tài)成像方法的分辨力高定位準(zhǔn)確這一優(yōu)勢，克服功能成像中空間分辨力和組織對比分辨力低的缺點，最大限度地挖掘影像信息；￡目前多用于神經(jīng)外科手術(shù)的定位和放療計劃設(shè)計等。第34頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四基于圖像引導(dǎo)的自適應(yīng)放療￡ART是IGRT發(fā)展延伸出得一種新型放療技術(shù)；￡其實施是通過照射方式的改變來