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1、IMRT IGRT SBRT,王建国,2012年3月12日,放射治疗计划和治疗实施,患者诊断/处方剂量,X-ray 影像,体积影像和影像融合,平面影像靶体积 和敏感器官定义,正向计划设计,计划评估,体积影像靶体积 和敏感器官定义,正向/逆向计划设计,剂量报告,ICRU 29 定义(1979),ICRU 50 & 62 定义(1993,1999),治疗实施,国内开展三维放射治疗技术的统计,* 全国放射治疗单位952家,殷蔚伯（2007）,三维放射治疗的基本技术特征,CT模拟技术 应用三维治疗计划系统 计算机控制实施治疗技术,CT模拟,大孔径或常规CT 平面定位床 模拟机工作站 激光定位系统,确定
2、叶片位置,确定照射野参数,治疗计划系统是治疗过程的,心脏,IAEA 430,三维放射治疗实施,治疗计划设计,治疗计划设计是一个过程，是使患者得到最优化治疗而确定各种治疗参数的过程； 放射治疗的治疗参数包括：定义靶体积，定义正常组织（敏感器官），剂量处方（dose prescription), 剂量分次模式，患者体位，剂量计算和分布，剂量评估和确认，治疗机设置； 治疗计划设计最终产生一个详细治疗计划，并将在几周内仔细和准确地执行,三维放射治疗计划系统的基本功能,CT影像输入和三维重建,多模式影像融合 BEV功能,可正向和/或逆向确定照射野参数 准确计算3D剂量分布 DVH功能，3D剂量分布评估
3、生成特定格式的治疗计划文件,现代的放射治疗系统,Siemens,Varian,Elekta,Tomotherapy,BrainLab,Accuray,利用多叶准直器实施调强治疗,3DCRT/IMRT技术特点,即使复杂形状的靶体积，也可以获得较高的剂量和适形指数 显著降低正常组织及敏感器官的剂量 实施照射时间相对较长 靶体积和敏感器官间陡峭的剂量分布，要求比常规照射技术更高的几何位置精度,靶体积移动（摆位误差或组织运动）导致误照射,IGRT技术修正器官运动,治疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量分布的影响,肿瘤和正常组织随时间(秒,天,周)运动特点,周期性和可预测性（呼吸运动） 不规则（蠕动） 渐变（
4、肿瘤的退缩）,IMRT IGRT,IMRT对几何位置准确性的要求，促进了具有平面和或体积图像功能治疗机的发展 治疗机图像技术的优势，推动IMRT技术发展为一新领域图像引导3DCRT技术(简称IGRT) IGRT技术可以为减小摆位误差(每一分次治疗间),改善器官运动和解剖结构变化的影响(同一分次治疗中),提供图像信息，以提高治疗效果。,IGRT的作用,准确定义PTV的边界(特定患者和/或特定部位) 准确实施患者摆位 便于治疗中靶体积的定位 实时监测解剖结构的变化,IGRT ART(自适应放射治疗),IGRT为临床提供了丰富的影像信息，可掌握患者位置和解剖结构的动态变化 CBCT可测试这一动态变化
5、（天/周） ART是根据这一动态变化，修正治疗方案，实施个体化治疗,ART技术,患者A,患者B,患者C,患者D,William Beaumont,KVCT,治疗 CT/ 计划 CT 融合,图像引导实施照射,13例头颈部肿瘤摆位误差与发生频数的关系,张连胜(2008) 肿瘤医院资料,67例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系,40例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系,位置误差分析,系统误差：分次摆位误差的平均值 离线(off-line)方式修正 随机误差：每分次摆位误差的波动(标准差) 在线(on-line)方式修正,PTV与CTV之间的间隙 （2系统误差+0.7随机误差）,头颈 各方向均为5 mm(
6、3.1-3.8mm)* 肺癌 前后、左右 5-15mm 上下 10-20mm(5.9-10mm)* 前列腺 各方向均为10mm (5.6-10mm)*, 与直肠或膀胱相邻处缩小为5mm,*IGRT技术建议值,IGRT技术修正摆位误差,IGRT技术修正摆位误差,IGRT在线工作流程,Patient Flow,Data Flow,作计划CT,采集XVI图像,在 治疗机上摆位,CT图像到计划系统,治疗计划到治疗机,获得XVI图像,VolumeView 对图像进行登记,IGRT在线工作流程(续),XVI数据到计划系统,参数到床与加速器,计划到 Desktop Pro,如有必要可再采集图像校验,Pati
7、ent Flow,Data Flow,VolumeView 对图像进行登记,在 治疗机上进行治疗,病人离开治疗室,医科达 VMAT技术,改变机架旋转速度 改变MLC形状和机头角度 改变剂量率,瓦里安RapidArc技术 显著降低治疗时间,RapidArc,传统的7照射野治疗,1685 MU,496 MU,新的照射技术对治疗模式的挑战,常规治疗模式始于二十世纪三十年代：一周照射五次，每次照射1.82.0Gy，持续治疗67周，总剂量6070Gy。 采用新的照射技术，可以减小正常组织的剂量，对某些部位和期别的病变，可采用高分次剂量和总剂量，并且缩短总治疗时间的治疗模式,基于生物学原理改变分次模式 (
8、二十世纪八十年代中期）,利用肿瘤组织和正常组织分次敏感性的差异改变分次模式： 超分割模式提高肿瘤总剂量（增加每天剂量） 加速超分割模式缩短治疗时间,基于物理技术优势改变分次模式 (二十世纪九十年代初期）,选择合适的病例，应用X（）射线三维照射技术X（）射线立体定向放射治疗、三维适形治疗和调强治疗等，在降低正常组织剂量的前提下，提高肿瘤组织的总剂量（或分次剂量、生物效应剂量），缩短治疗时间,立体定向放射手术(SRS)和放射治疗(SRT),高分次治疗模式，肿瘤治疗始于二十世纪七十和八十年代，主要治疗颅内病变 应用这一技术治疗体部病变(SBRT)，始于二十世纪九十年代初期：瑞典（1994），日本（1
9、998），美国（2003），中国,治疗模式的改变,增加肿瘤的总剂量和分次剂量； 保持或尽量减少正常组织特别是敏感器官的总剂量和分次剂量； 缩短总治疗时间和减少分次次数,立体定向治疗原理,多靶点立体定向放射治疗,国外现代放射肿瘤学专著 （介绍了中国立体定向治疗系统）,立体定向放射手术/放射治疗技术 JVan Dyk,立体定向放射手术/放射治疗,钴-60 射线,高能X 射线,质子和重离子,1：刀 Leksell Gammaknife 2：旋转系统 3：多源等中心系统,1：等中心式加速器 2：小型加速器 Cyberknife,回旋加速器,X（）射线立体定向照射技术开创了高分次(hypofractio
10、nated)肿瘤放射治疗的先河,Leksell Gamma Knife Perfexion,Leksell Gamma Knife PERFEXION,Leksell Gamma Knife 治疗体积,Leksell Gamma Knife C,Leksell Gamma Knife,Leksell Gamma Knife C,Leksell Gamma Knife PERFEXION,中国全身旋转式伽玛射线治疗系统,中国全身旋转式伽玛射线治疗系统（续）,加速器立体定向治疗系统,准直器托架,准直器,治疗床施配器,Beitler II, Badine EA, El-sayah D et al I
11、JROBP 65:100,2006,非小细胞肺癌立体定向放射治疗(SBRT)结果,肺部肿瘤图像引导SBRT技术,计划CT影像,CBCT影像,24例图像引导SBRT摆位误差分析,SBRT技术ITV至PTV的外放边界,校正前5.6-10.2mm 校正后2.1-2.3mm,SBRT的实施指南 ASTRO，ACR,人员组成和资质 SBRT的技术要求 文件记录 立体定向装置的质量控制 影像的质量控制 治疗计划系统的质量控制 过程的模拟和治疗实施 随访,Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004;60:1026-1032,放射治疗技术和治疗模式的发展,3DCRT/IMRT已逐渐成为放射治疗的常规技术 先进的IGRT技术开始为越来越多的放射治疗中心所应用，ART技术展示了广阔前景 物理照射技术的发展，提供了改变治疗模式的基础，SRT和SBRT治疗模式（hypofractionated）可能会有较大的发展,展望,新一代的放射肿瘤学家和放射肿瘤物理学家，有着绝好的机会，在世界范围实施高质量的放射治疗，以显著提高治疗效果和降低患者的费用。 James A. Purdy (2007),