医学图像在放疗中的应用

1、 医学影像在放射肿瘤中的应用2021-12-12中国恶性肿瘤发病率肿瘤治疗的三大手段三大治疗手段的作用地位18951895年，伦琴发现年，伦琴发现X X线线放射肿瘤学现代放疗发展有赖于影像学发展X光透视仪光透视仪- -定位内在骨性标志定位内在骨性标志可见及可触摸的解剖标志可见及可触摸的解剖标志CT断层影像、断层影像、MRI- -靶区精确放疗靶区精确放疗功能功能/ /分子影像介导的放疗分子影像介导的放疗1维时代维时代2维时代维时代3维时代维时代4维时代维时代放疗技术进步8影像学发展带动了放疗的进步CO 60 19551972Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTh

2、erapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照机外照机发发展史展史C形臂形臂单头设计单头设计19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照机外照机发发展史展史环环形机架形机架单头设计单头设计2005CBCTCommercial AvailabilityHelica

3、l TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Verification2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放疗的发展方向C形臂形臂单头设计单头设计沿用常沿用常规诊规诊断型断型X-线线机的机的锥锥束成像原理束成像原理环环形机架形机架单头设计单头设计启启发发于于CT的扇形束成像的逆原理的扇形束成像的逆原理环环形机架多形机架多头设计头设计启启发发于于X()-X()-刀和刀和C

4、TCT的的锥锥形束成像的逆原理形束成像的逆原理1968199420012004 Elekta -knifeOUR-knifeTri-beams2007Five-beams外照机外照机发发展史展史环环形机架多形机架多头设计头设计Non-coplanar-beams IMRT,IGRT,DGRT 医学影像学的组成和主要内容 医学影像在放射治疗中的应用 当前医学影像在放疗中的研究热点医学影像学的组成医学影像的主要内容医学影像的主要内容医学影像按其信息载体可分为以下几种主要类医学影像按其信息载体可分为以下几种主要类型型X X线成像：测量穿过人体组织、器官后的线成像：测量穿过人体组织、器官后的X X线强

5、度线强度 truebeam 机载CBCT成像系统磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号 核素成像：测量放射性药物在体内放射出的射线超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波 医学影像在放射治疗中的应用传统放射治疗对医学影像的使用非常广泛，是诊断 肿瘤范围的主要手段，其方法学主要基于透视影像；现代放射治疗对医学影像的使用更加广泛，方法上 更多的依赖断层影像，“CT/fMR”功能影像手段和 生理运动影像使放射治疗更上了一个台阶；医学影像在肿瘤放射治疗中无可替代的重要。基于超声波的影像，用于盆腔脏器位置跟踪，用于前列腺定位的近距离治疗插置中应用基于X射线投影透视影像:诊断、定位

6、、几何位置控制检测，数字减影技术应用于血管内近距离治疗，动态透视用于校正等；断层影像：诊断，定位、精确放疗几何解剖密度数据获取，核心应用；新技术:动态断层影像4D一CT,IGRT利用CT图像进行的放射治疗计划设计利用4DCT图像指导靶区勾画，以及个体化治疗基于NMR的影像 诊断优势，头颈部、软组织、神经系统等; 高对比度，软组织成像明显高于CT分子生 物学和组织诊断学的提高无骨伪影，无创 伤检查； 临床主要用于CT-MR融合； 新技术:功能性MR供更多肿瘤信息利用CT/MR融合技术，指导靶区勾画图片4d磁共振动态图片利用4D-MRI指导放射治疗靶区勾画将MRI和Linac结合起来称之为MRIG

7、RT,MRI对软组织结构的成像分辨率比XCT高的多，使得放疗中对组织结构的识别更直观和简便。基于药物包含的放射性同位素核探测的影像技术探测对象是核素直接发射的伽马射线， 也可以是核素发射的正电子湮没时发射的两 个方向相反、能量均为0.512MeV的伽马光子；核医学诊断，提前发现或排除转移；PET-CT/MR技术提供更多肿瘤内部功能信息利用PET-CT/MRI图像配准，指导肿瘤靶区勾画利用图像配准技术进行图像引导调强放疗减小摆位误差；治疗摆位是重复模拟定位时的体位，达到计划 设计中靶区及周围组织的位置关系，以保证靶 区准确照射减少治疗分次间的器官位移和形变，进行自适应放疗治疗进行中，肿瘤体积、形

8、状发生变化，靶 区与周围正常组织相对位置改变； 患者在治疗中体重减轻会改变体表标志及内 部器官的位置；治疗中某些器官充盈程度对靶区位置影响， 如消化及泌尿系统。利用加速器机载CBCT图像和配准技术进行放疗位置验证医学影像在放疗中的研究热点多模态医学图像融合是当前医学图像处理领域中的研究热点和难点；单一模态的图像往往不能提供医生所需要的足够信息,通常需要将不同模态的图像融合在一起,得到更丰富的信息以便了解病变组织或器官的综合信息。多模态融合的目的在于充分显示形态成像方法的分辨力高定位准确这一优势，克服功能成像中空间分辨力和组织对比分辨力低的缺点，最大限度地挖掘影像信息；目前多用于神经外科手术的定位和放疗计划设计等。基于图像引导的自适应放疗ART是IGRT发展延伸出得一种新型放疗技术；