醫(yī)院腫瘤科課件：《三維適形與調(diào)強(qiáng)放療放射治療計劃系統(tǒng)》

三維適形與調(diào)強(qiáng)放療

放射治療計劃系統(tǒng)

放射腫瘤學(xué)是集合了多學(xué)科與高科技技術(shù)的一門獨立學(xué)科。

約有70%的惡性腫瘤病人需要不同程度地接受放射治療，以達(dá)到治愈腫瘤或緩解癥狀、改善生活質(zhì)量的目的。放射腫瘤學(xué)及其地位

目前早期的鼻咽癌、喉癌、直腸癌等腫瘤經(jīng)過單純放射治療后，五年治愈率達(dá)到80-95%以上，其他各期的鼻咽癌、宮頸癌、淋巴瘤、前列腺癌等的五年生存率可達(dá)40-50%。放射腫瘤學(xué)對腫瘤治療的貢獻(xiàn)（1）

放療與手術(shù)、化療等療法相結(jié)合的綜合治療，可使40%的各類癌癥爭取臨床治愈。放療可明顯緩解惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移引起的頑固性疼痛，且能不同程度地達(dá)到腫瘤局部控制的目的。

放射腫瘤學(xué)對腫瘤治療的貢獻(xiàn)（2）放射治療技術(shù)種類射線投照技術(shù):外照射近距離照射直線加速器x-射線(外照射):常規(guī)直線加速器-按射束調(diào)整技術(shù)分為以下幾種:三維適形放射治療適形弧形旋轉(zhuǎn)治療調(diào)強(qiáng)放療(靜態(tài)step-and-shoot,動態(tài)dMLC)容積調(diào)強(qiáng)放療放射外科(伽馬刀GammaKnife,射波刀CyberKnife)斷層放療80年代的二維放射治療技術(shù)放療的晚期毒副作用以腦為例?局灶性損傷壞死

(與高劑量區(qū)有關(guān))–視神經(jīng)病變–垂體功能失調(diào)?神經(jīng)精神病變/認(rèn)知障礙(與全腦劑量有關(guān))–根據(jù)體積,分割,劑量大小,年齡等如何減少放療的晚期毒副作用?局灶損傷(采用更好的適形技術(shù)以減少緊要器官的受照體積和劑量)?神經(jīng)精神病變/認(rèn)知障礙

(改善適形度以及增加照射野以減少高劑量區(qū)的體積)三維適形放射治療

3D-CRT

Three-dimensionalconformalRadiotherapy3DCRT

概念三維適形放療Three-dimensionalConformalRadiationTherapy(3DCRT)是一種外照射治療技術(shù)，其照射野被設(shè)計為只照射含有疾病的體積，同時避開正常組織和緊要器官。3DCRT

方法體積,靶區(qū),邊緣Volumes,Targets,andMargins

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確認(rèn)Definitions

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虛擬模擬VirtualSimulation

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射束確定BeamDefinition劑量計算和計劃評價DoseCalculationandPlanEvaluation治療驗證與實施TreatmentDelivery/Verification

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特殊技術(shù)SpecialTechniques180o310o217o外照射

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調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)近距離放療放射外科-立體定向放療質(zhì)子及重粒子放療PhillipeLambin放射治療的各種方法放射治療技術(shù)演變高分辨調(diào)強(qiáng)多葉準(zhǔn)直器動態(tài)

MLC調(diào)強(qiáng)1960’s1970’s1980’s1990’s2000’s低熔點鉛擋塊電子線擋塊BlockswereusedtoreducethedosetonormaltissuesMLCleadsto3Dconformaltherapywhichallowsthefirstdoseescalationtrials.ComputerizedIMRTintroducedwhichallowedescalationofdoseandreducedcompilations功能顯像IMRTEvolutionevolvestosmallerandsmallersubfieldsandhighresolutionIMRTalongwiththeintroductionofnewimagingtechnologies第一臺直線加速器三維適形放療計劃系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直器ThelinacreducedcomplicationscomparedtoCo60放射治療比From:PerezandBrady放射治療目標(biāo)之一就是增加“治療比”，即腫瘤控制最大化，并發(fā)癥概率最小化。為了達(dá)到更高的治療比需要以下工作：

-準(zhǔn)確地選擇性地確定腫瘤靶體積

-盡可能避開正常組織和緊要器官頭部體位固定裝置虛擬模擬VirtualSimulation影像資料獲取患者應(yīng)附帶相應(yīng)體位固定裝置，以治療體位行影像資料采集激光定位燈三個方位（矢狀面、冠狀面、橫斷面）匯集點應(yīng)在需掃描體積的中心應(yīng)在患者皮膚放置標(biāo)記點以確定病人標(biāo)記點在CT圖像中的位置GTV的確定方法不同窗水平的效果MRIaidsintargetdelineationT1WFLAIRCTCT-MR融合示意圖不同圖像(CT/MRI)融合的效果不同圖像(CT/PET)融合的效果EarlyArterialLateVenousOptimizingcontrast-timingGSBSMedPhysIII

ICRUReports50and62:Prescribing,Recording,andReportingPhotonBeamTherapyICRU62report…andMargins:TheirradiatedvolumesGTV=GrossTumourVolume=MacroscopictumourCTV=ClinicalTargetVolume=MicroscopictumourPTV=PlanningtargetVolumePTVAdvice:AlwaysusetheICRUreportstospecifyandrecorddoseandvolumeGTVCTVPTVTreatedvolumeIrradiated

volume

ICRU50ICRU50and62?TheGTVGrossTumorVolume?TheCTVClinicalTargetVolume?ThePTVPlanningTargetVolume?Margins靶與靶體積胸部腫瘤治療計劃參考限值放射治療計劃系統(tǒng)治療計劃系統(tǒng)treatmentplanningsystem(TPS)能夠讓醫(yī)師、物理師和劑量師高效并且高質(zhì)量地為患者建立、選擇和確認(rèn)一個完整的治療計劃治療計劃系統(tǒng)在放射治療中的作用腫瘤和緊要器官OAR的勾畫正向計劃(三維適形放療,適形弧形旋轉(zhuǎn)治療)射束的設(shè)置(等中心,射束角度等.)劑量計算逆向計劃(調(diào)強(qiáng)放療IMRT,容積調(diào)強(qiáng)放療VMAT)射束的設(shè)置(等中心,射束模式,射束角度/弧度等.)處方劑量劑量計算與計劃優(yōu)化計劃評價,質(zhì)控,輸出等.正向計劃與逆向計劃3DCRT

概念

三維適形放療Three-dimensionalConformalRadiationTherapy(3DCRT)是一種外照射治療技術(shù)，其照射野被設(shè)計為只照射含有疾病的體積，同時避開正常組織和緊要器官。3DCRT

方法體積,靶區(qū),邊緣Volumes,Targets,andMargins

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確認(rèn)Definitions

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虛擬模擬VirtualSimulation

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射束確定BeamDefinition劑量計算和計劃評價DoseCalculationandPlanEvaluation治療驗證與實施TreatmentDelivery/Verification

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特殊技術(shù)SpecialTechniques90年代的三維適形放射治療

3DCRT影像指導(dǎo)的靶區(qū)確定計算機(jī)三維計劃系統(tǒng)多射束照射高度適形周圍緊要器官的保護(hù)

立體定向放射治療技術(shù)（SRT）調(diào)強(qiáng)放射治療調(diào)強(qiáng)放射治療設(shè)想由日本學(xué)者Takahashi在40多年前提出

Takahashietal.ActaRadiol1965;242

三維劑量分布圖非調(diào)強(qiáng)放療調(diào)強(qiáng)放療三維適形調(diào)強(qiáng)放療MLC多頁光闌Clinac直線加速器PortalVision定位驗證系統(tǒng)CadPlanPlus治療計劃系統(tǒng)IMRT現(xiàn)代放療系統(tǒng)XimaVision模擬定位系統(tǒng)VARiS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)SomaVision放射影像綜合系統(tǒng)90年代中期,IMRT開始在一些研究機(jī)構(gòu)

應(yīng)用

直到90年代后期,隨著商業(yè)化IMRT治療

計劃系統(tǒng)的上市，才開始得到廣泛普及

目前有10個商家提供IMRT治療計劃系統(tǒng)

7個商家提供IMRT實施系統(tǒng)傳統(tǒng)放療調(diào)強(qiáng)放療從3D到IMRT三維適形放療幾何適形適形調(diào)強(qiáng)放療劑量適形實現(xiàn)調(diào)強(qiáng)放療的兩個關(guān)鍵前提條件

計算機(jī)智能優(yōu)化逆向治療計劃射線束流強(qiáng)度調(diào)整逆向投影

Z軸方向調(diào)強(qiáng)板

多葉準(zhǔn)直器(MultileafCollimatorMLC)

靜態(tài)多節(jié)段調(diào)強(qiáng)(SMLC-IMRTStepandshoot)

動態(tài)調(diào)強(qiáng)(ashapedslidingwindowDynamicMLC;DMLC-IMRT)二維調(diào)強(qiáng)準(zhǔn)直器(MIMiCPeacock）斷層調(diào)強(qiáng)放療（Tomotherapy）調(diào)強(qiáng)放療的射線強(qiáng)度調(diào)節(jié)方式調(diào)強(qiáng)放療加速器三種出束方式扇形束（FanBeam)MIMiCPeacock

Tomotherapy筆形束（PencilBeam)SMLC-IMRTDMLC-IMRT掃描束（ScanningBeam)MM50傳統(tǒng)放療與調(diào)強(qiáng)放療比較三維劑量分布圖非調(diào)強(qiáng)放療調(diào)強(qiáng)放療

Z軸方向調(diào)強(qiáng)板

多葉準(zhǔn)直器(MultileafCollimatorMLC)

靜態(tài)多節(jié)段調(diào)強(qiáng)(SMLC-IMRTStepandshoot)

動態(tài)調(diào)強(qiáng)(ashapedslidingwindowDynamicMLC;DMLC-IMRT)二維調(diào)強(qiáng)準(zhǔn)直器(MIMiCPeacock）斷層調(diào)強(qiáng)放療（Tomotherapy）調(diào)強(qiáng)放療的射線強(qiáng)度調(diào)節(jié)方式調(diào)強(qiáng)放療加速器三種出束方式扇形束（FanBeam)MIMiCPeacock

Tomotherapy筆形束（PencilBeam)

SMLC-IMRTDMLC-IMRT掃描束（ScanningBeam)MM5019942005NOMOSTomotherapy,Inc.IMRT采用MLCSiemensVarianElektaIMRT:Planning-intensitymapOriginalIntensityMatrixShapeMatrix1ShapeMatrix2ShapeMatrix3ShapeMatrix4Intensitymaptoshapematrices調(diào)強(qiáng)放療三維劑量分布圖不同數(shù)量照射野劑量分布比較體積劑量DVH比較多葉準(zhǔn)直器MLC單層多葉準(zhǔn)直器雙層多葉準(zhǔn)直器單雙層多葉準(zhǔn)直器適形效果

GTV大體可確定其范圍和部位的惡性生長腫瘤的體積這一體積可以通過臨床檢查（觸診、內(nèi)窺鏡）和/或影像學(xué)檢查（CT