治疗计划的设计与执行

1、精选课件1 治疗计划的设计与执行治疗计划的设计与执行 精选课件2 治疗计划的设计步骤治疗计划的设计步骤 体模阶段体模阶段 计划设计计划设计 计划确认计划确认 计划执行计划执行 精选课件3 1. 体模阶段体模阶段 精选课件4 1. 体模阶段体模阶段 包括：包括：体位确定体位确定、体位固定体位固定、肿瘤定位肿瘤定位 体位的确定体位的确定，需要考虑：，需要考虑： 布野要求布野要求 患者的健康条件患者的健康条件 可重复性可重复性 精选课件5 1. 体模阶段体模阶段 体位固定体位固定：确保照射过程中体位不变，以及摆位重复性高：确保照射过程中体位不变，以及摆位重复性高 精选课件6 高分子低温水解塑料热压成

2、型技术高分子低温水解塑料热压成型技术 将水解塑料投入将水解塑料投入7580温热水中，透明软化后取温热水中，透明软化后取 出放在治疗部位，出放在治疗部位，5分钟后变硬成型。分钟后变硬成型。 主要用于主要用于头颈部头颈部体位的固定体位的固定 精选课件7 U U形面膜形面膜 头肩膜头肩膜 体膜体膜 精选课件8 真空袋成型技术真空袋成型技术 真空袋由一个阀门和一个装入塑料或橡胶袋中的真空袋由一个阀门和一个装入塑料或橡胶袋中的 塑料微粒球组成，躺在真空袋上的患者得到所要求塑料微粒球组成，躺在真空袋上的患者得到所要求 的体位后，抽真空，塑料微球彼此挤压成型。的体位后，抽真空，塑料微球彼此挤压成型。 常用于

3、胸腹部为和儿童患者常用于胸腹部为和儿童患者 精选课件9 肿瘤定位肿瘤定位 靶区的相对范围、靶区与周围重要器官的关系、靶区的相对范围、靶区与周围重要器官的关系、 靶区与体位固定器的关系。靶区与体位固定器的关系。 体位参考标记选择原则体位参考标记选择原则： 参考标记点可以是某一解剖位置参考标记点可以是某一解剖位置，变化小，能显像，射野内，变化小，能显像，射野内 （皮肤标记、内标记）（皮肤标记、内标记）； 对皮下脂肪层较薄的部位，体位固定器与身体形成的刚性较对皮下脂肪层较薄的部位，体位固定器与身体形成的刚性较 好，标记点可设在固定器上；好，标记点可设在固定器上； 对皮下脂肪层较厚的部位，务必选好体罩

4、固定方法对皮下脂肪层较厚的部位，务必选好体罩固定方法 1.标记点距离靶中心越近越好标记点距离靶中心越近越好 精选课件10 治疗计划的设计治疗计划的设计 精选课件11 治疗计划的设计治疗计划的设计 确定一个治疗方案的的量化的过程，包括：确定一个治疗方案的的量化的过程，包括： CT/MRI/DSA等图像的输入及处理；等图像的输入及处理； 医生对治疗方案包括靶区剂量及其分布、重要器官及医生对治疗方案包括靶区剂量及其分布、重要器官及 其限量、剂量给定方式等的要求及实现；其限量、剂量给定方式等的要求及实现； 计划确认及计划执行中精度的检查和误差分析等。计划确认及计划执行中精度的检查和误差分析等。 计划设

5、计是一个对整个治疗过程不断进行量化和计划设计是一个对整个治疗过程不断进行量化和 优化的过程优化的过程 精选课件12 治疗计划的设计治疗计划的设计 设计原则（临床剂量学四原则）设计原则（临床剂量学四原则） 肿瘤剂量要求准确肿瘤剂量要求准确 治疗的肿瘤区域内，剂量分布要均匀治疗的肿瘤区域内，剂量分布要均匀 照射野设计应尽量提高治疗区域内剂量，降低照射照射野设计应尽量提高治疗区域内剂量，降低照射 区正常组织受量范围区正常组织受量范围 保护肿瘤周围重要器官保护肿瘤周围重要器官 精选课件13 治疗部位解剖结治疗部位解剖结 构的三维描述构的三维描述 带立体定位框架标带立体定位框架标 记的记的MRI/CT等

6、影像等影像 射野在三维空间位射野在三维空间位 置的描述、显示置的描述、显示 精选课件14 三维剂量计算三维剂量计算 体外照射剂量体外照射剂量 计算影响因子计算影响因子 三维剂量分布三维剂量分布 及其评估工具及其评估工具 精选课件15 患者治疗部位解剖数据的获得与输入患者治疗部位解剖数据的获得与输入 CT/MRI/PET等等 精选课件16 图像的登记图像的登记 目的目的 通过标记点建立患者的坐标系；通过标记点建立患者的坐标系； 在该坐标系下重建出治疗部位的三维解剖结构，确在该坐标系下重建出治疗部位的三维解剖结构，确 定靶区与周围重要组织和器官的关系；定靶区与周围重要组织和器官的关系； 利用已建立

7、的坐标系，将不同来源的图像进行融合、利用已建立的坐标系，将不同来源的图像进行融合、 叠加和比较；叠加和比较； 融合：首先实现图像融合：首先实现图像A到图像到图像B间的坐标变换，然后按间的坐标变换，然后按 坐标变换格式进行图像相应解剖点或组织结构间的转换坐标变换格式进行图像相应解剖点或组织结构间的转换 1.等剂量分布在不同图像中的相互映射等剂量分布在不同图像中的相互映射 精选课件17 CT与与MRI图像融合图像融合 CT图像图像MRI图像图像融合后融合后CT图像图像 精选课件18 轮廓线平行直接叠放轮廓线平行直接叠放 轮廓线三角连线式连接轮廓线三角连线式连接 患者解剖数据的表达患者解剖数据的表达

8、 为了计算为了计算剂量体积直方图剂量体积直方图 精选课件19 患者解剖数据的表达患者解剖数据的表达 为了为了剂量计算剂量计算 CT图像中，患者数据表示成图像中，患者数据表示成CT值表达的像素（或体素）值表达的像素（或体素） 单元矩阵，转换成以相对电子密度表示成的像素（或体素）单元矩阵，转换成以相对电子密度表示成的像素（或体素） 单元矩阵单元矩阵 精选课件20 计划设计中所使用的工具计划设计中所使用的工具 射野设计工具射野设计工具 计划评估工具计划评估工具 精选课件21 计划设计中所使用的工具计划设计中所使用的工具 射野设计：射野设计： 确定射野方向、形状确定射野方向、形状经验、逆向设计软件经验

9、、逆向设计软件 射野方向观（射野方向观（BEV）:设想医生或计划设计者站在放射源的位设想医生或计划设计者站在放射源的位 置，沿射野中心轴方向观看射野与患者治疗部位之间的相互置，沿射野中心轴方向观看射野与患者治疗部位之间的相互 关系关系 1.计算射野在体内的剂量分布计算射野在体内的剂量分布软件软件 精选课件22 计划设计中所使用的工具计划设计中所使用的工具 剂量分布显示剂量分布显示 等剂量分布等剂量分布 兴趣点（兴趣点（Point of Interests, POI）：靶区内或重要器官：靶区内或重要器官 内特定点的绝对剂量内特定点的绝对剂量 截面剂量分布（截面剂量分布（dose profile）

10、：剂量显示平面（横断：剂量显示平面（横断 面、冠状面、矢状面）内沿某一面、冠状面、矢状面）内沿某一 平行主轴方向上驻点平行主轴方向上驻点 剂量的变化（剂量的变化（crossline、inline） 彩色等剂量面彩色等剂量面、任意斜切面内截面剂量分布任意斜切面内截面剂量分布、多层面多层面 联合剂量分布显示联合剂量分布显示等等 精选课件23 计划设计中所使用的工具计划设计中所使用的工具 计划评估工具计划评估工具 剂量体积直方图剂量体积直方图（Dose Volume Histogram，DVH） 计算和表示出在某一感兴趣的区域内多少体积接受多计算和表示出在某一感兴趣的区域内多少体积接受多 高剂量水平

11、的照射高剂量水平的照射 精选课件24 剂量体积直方图剂量体积直方图 基本形式：某一剂量区间内出现的体积单元数（频率）基本形式：某一剂量区间内出现的体积单元数（频率） 精选课件25 积分积分DVH图（直接图（直接DVH）：位于某一剂量水平以上的：位于某一剂量水平以上的 矩阵单元数或体积的相对数矩阵单元数或体积的相对数 评估不同器官间的剂量分布评估不同器官间的剂量分布 精选课件26 微分微分DVH图图：纵坐标为单位剂量频率：纵坐标为单位剂量频率 评估同一器官内受照体积与剂量间的相对关系评估同一器官内受照体积与剂量间的相对关系 精选课件27 理想的理想的DVH图图 靶区靶区 OAR 精选课件28 O

12、AR的的DVH图图 精选课件29 靶区内靶区内DVH相同相同 精选课件30 OAR内内DVH相同相同 并型组织并型组织 or 串型组织？串型组织？ 精选课件31 DVH图应与下列工具结合评估图应与下列工具结合评估 相应计划的等剂量分布图相应计划的等剂量分布图 肿瘤控制概率肿瘤控制概率（Tumour Control Probability, TCP） 正常组织合并症概率正常组织合并症概率 （Normal Tissue Complication Probability, NTCP） 精选课件32 物理和剂量学数据的获得与输入物理和剂量学数据的获得与输入 射野及机械运动有关的几何数据射野及机械运动有

13、关的几何数据 机架、准直器、治疗床等运动范围及方向、放射源几何直径、机架、准直器、治疗床等运动范围及方向、放射源几何直径、 SAD、SSD、楔形板规格及方向、楔形野大小等表述治疗机的、楔形板规格及方向、楔形野大小等表述治疗机的 物理特征的参数物理特征的参数 射线束及射野剂量学数据射线束及射野剂量学数据 直接测量的剂量学数据：如直接测量的剂量学数据：如PDD、OAR、Sc、Sp等等 由由a)类数据推导出的剂量学数据：如类数据推导出的剂量学数据：如TAR、TMR、SAR等等 a)剂量计算模型所需要的一些参量和系数剂量计算模型所需要的一些参量和系数 精选课件33 Nomos计划系统计划系统计划选择窗

14、口计划选择窗口 Patient namePatient ID Physician name ImagedPlan status Last changed 精选课件34 Nomos计划系统计划系统图像显示图像显示 精选课件35 Nomos计划系统计划系统图像显示图像显示 精选课件36 Nomos计划系统计划系统图像融合图像融合 精选课件37 精选课件38 NomosNomos计划系统计划系统靶区及危及器官的勾画靶区及危及器官的勾画 精选课件39 精选课件40 Nomos计划系统计划系统解剖结构显示设置解剖结构显示设置 精选课件41 精选课件42 Nomos计划系统计划系统 3D显示显示 精选课件

15、43 Nomos计划系统计划系统处方剂量处方剂量 精选课件44 精选课件45 Nomos计划系统计划系统设置照射设置照射 床角、机架角、床角、机架角、MLC等等 精选课件46 精选课件47 Nomos计划系统计划系统结果显示结果显示 精选课件48 精选课件49 Nomos计划系统计划系统 DVH 精选课件50 治疗计划确认治疗计划确认 精选课件51 治疗计划确认治疗计划确认 剂量分布是否满意剂量分布是否满意 机器和患者要求是否满足机器和患者要求是否满足 精选课件52 模拟定位机模拟定位机 组成： X射线发生器； 定位床； 旋转的C形臂机架； 远程控制台； 影像增强器或平板探测器； 其他辅助的设

16、备（激光等中 心定位器、视频显示器部件 等） 精选课件53 模拟定位机模拟定位机 基本功能基本功能 靶区及重要器官的定位靶区及重要器官的定位 确定靶区（或危及器官）的运动范围确定靶区（或危及器官）的运动范围 勾画射野和定位、摆位参考标记勾画射野和定位、摆位参考标记 治疗方案的确认（治疗前模拟）治疗方案的确认（治疗前模拟） 拍摄射野定位片或证实片拍摄射野定位片或证实片 1. 检查射野挡块的形状及位置检查射野挡块的形状及位置 设计前的定位设计前的定位 设计后设计后 模拟与验证模拟与验证 精选课件54 模拟定位机能够精确的给出射野方向观视的优质的模拟定位机能够精确的给出射野方向观视的优质的X射射 线

17、影像，可用作射野设计的线影像，可用作射野设计的定位影像定位影像，也可用作，也可用作模拟验模拟验 证影像证影像。 用作定位影像时，用作定位影像时，X射线平片无法提供患者解剖结构的射线平片无法提供患者解剖结构的 三维信息，故不能用于三维治疗计划的设计，必须借助三维信息，故不能用于三维治疗计划的设计，必须借助 CT断层的功能。断层的功能。 模拟定位机模拟定位机 精选课件55 CT模拟模拟 (CT simulator) CT模拟机模拟机与与虚拟模拟虚拟模拟构成的整个过程称之为构成的整个过程称之为CT模拟模拟 CT模拟机模拟机：CT扫描机扫描机+激光射野模拟器激光射野模拟器 精选课件56 CT模拟模拟

18、(CT simulator) 虚拟模拟虚拟模拟：利用体位固定器和：利用体位固定器和DRR进行射野模拟与验进行射野模拟与验 证的过程证的过程 数字重建的射线影像数字重建的射线影像(digitally reconstructed radiograph, DRR)： 利用治疗部位的利用治疗部位的CT图像用数学方法图像用数学方法 重建出来图像。重建出来图像。 精选课件57 DRR图像的重建图像的重建 将虚线源射线分成好多条扇形将虚线源射线分成好多条扇形 线；线； 每条扇形线所通过的每条扇形线所通过的CT体素单体素单 元的交点，经过插值后获得它元的交点，经过插值后获得它 的的CT值；值； 将每条扇形线上

19、通过的将每条扇形线上通过的CT片上片上 的交点的的交点的CT值转换成电子密度值转换成电子密度 值并累加，求每条扇形线通过值并累加，求每条扇形线通过 患者体厚后相应的有效射线长；患者体厚后相应的有效射线长； 将射线长按灰度分级并显示，将射线长按灰度分级并显示， 形成形成DRR图像图像 精选课件58 忽略了散射线的影响忽略了散射线的影响 精选课件59 在在CT扫描所使用的扫描所使用的kV条件下，主要受光电效应条件下，主要受光电效应 和康普顿散射的影响。因此在计算每条扇形线上和康普顿散射的影响。因此在计算每条扇形线上Rz值值 之前，可以对待定的组织的相对电子密度进行加权处之前，可以对待定的组织的相对

20、电子密度进行加权处 理，以提高理，以提高DRR图像的对比度。图像的对比度。 此时每条扇形线上此时每条扇形线上CT体素单元对应的射线厚度之体素单元对应的射线厚度之 和为：和为： 精选课件60 CT模拟机模拟机 中国医学科学院肿瘤医院螺旋中国医学科学院肿瘤医院螺旋CT模拟机模拟机 精选课件61 4D CT模拟机模拟机-Brilliance CT Big Bore 85 厘米的孔径厘米的孔径 60 厘米的真实扫描视野厘米的真实扫描视野 采用采用CT 操作台上模拟定位软件操作台上模拟定位软件Tumour LOC， 实现实时定位，实现实时定位， 无须外加标志点无须外加标志点 提供拥有全部的呼吸门控技术及

21、原厂的呼吸门控设备提供拥有全部的呼吸门控技术及原厂的呼吸门控设备Bellows 提供具有提供具有4D 功能的治疗计划系统。功能的治疗计划系统。 精选课件62 治疗计划的执行治疗计划的执行 精选课件63 治疗计划的执行治疗计划的执行 内容内容 治疗机物理、几何参数的设置治疗机物理、几何参数的设置 治疗摆位治疗摆位 1.治疗体位的固定治疗体位的固定 精选课件64 治疗计划的执行治疗计划的执行 执行过程中，需不断对治疗计划进行检查执行过程中，需不断对治疗计划进行检查 和修改：和修改： 治疗过程中，肿瘤的范围不断缩小和变化；治疗过程中，肿瘤的范围不断缩小和变化； 体内实际接受的治疗剂量体内实际接受的治

22、疗剂量=治疗计划剂量？治疗计划剂量？ 点剂量验证点剂量验证 空腔电离室、空腔电离室、半导体剂量仪半导体剂量仪和和热释光剂量仪热释光剂量仪 二维剂量验证二维剂量验证 1.胶片剂量仪、电子射野影像系统（胶片剂量仪、电子射野影像系统（EPID） 精选课件65 电子射野影像系统电子射野影像系统 (electronic portal imaging device, EPID) 电子射野影像系统由电子射野影像系统由射线探测射线探测和和射线信号射线信号的计算机处理的计算机处理 两部分组成。两部分组成。 依据射线探测方法的不同，分为：依据射线探测方法的不同，分为： 荧光系统荧光系统 液体电离室液体电离室 固体

23、探测器系统固体探测器系统 精选课件66 荧光系统荧光系统(video based system) 由一个覆盖金属板的荧光屏、由一个覆盖金属板的荧光屏、45角倾斜的反射镜、透角倾斜的反射镜、透 镜和摄像机组成。镜和摄像机组成。 优点：优点： 荧光屏大（荧光屏大（FOV大）大） 荧光屏越厚，空间分辨率越高荧光屏越厚，空间分辨率越高 成像速度快（成像速度快（30帧帧/秒）秒） 缺点：缺点： 系统体积大、光子收集效率低（系统体积大、光子收集效率低（0.1%0.01%）。）。 精选课件67 扫描液体电离室扫描液体电离室 (scanning liquid ionization chamber, SLIC)

24、 精选课件68 扫描液体电离室扫描液体电离室 优点：优点： 结构紧凑、轻便结构紧凑、轻便 各个探测单元位置固定、均匀分布，不会使图像发生几各个探测单元位置固定、均匀分布，不会使图像发生几 何失真何失真 缺点：缺点： 射线利用率低；射线利用率低； 精选课件69 固体探测器系统固体探测器系统 非晶硅非晶硅间接方式间接方式 （Amorphous Silicon） 非晶硒非晶硒直接方式直接方式 （Amorphous Selenium） 精选课件70 非晶硅影像阵列探测器非晶硅影像阵列探测器 精选课件71 非晶硒影像阵列探测器非晶硒影像阵列探测器 精选课件72 固体探测器系统固体探测器系统 优点：优点： 大面积、高分辨率的影像系统大面积、高分辨率的影像系统 缺点：缺点： 射线利用率低；射线利用率低； 精选课件73 EPID临床应用临床应用 位置验证位置验证和和剂量验证剂量验证 （一）位置验证（一）位置验证 几何位置不准确的影响因素：几何位置不准确的影响因素： 患者摆位误差患者摆位误差 患者移动患者移动 照射野设置不正确照射野设置不正确 用于摆位的患者体表标记有位移用于摆位的患者体表标记有位移 1.治疗机的机械误差治疗机的机械误差 精选课件74 位置验证位置验证 在线在线(on-line)