调强适形治疗

1、调强适形放射治疗调强适形放射治疗一、适形放疗的定义二、实现条件三、何谓调强四、适形放射治疗的临床价值五、临床适应症六、调强实现方式适形放射治疗定义适形放射治疗定义适形放射治疗为一种治疗技术，使得： 高剂量区的形状在三维方向上 与靶区（病变）的形状一致。 剂量分布靶区适形调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放疗必须满足两个必要条件调强适形放疗必须满足两个必要条件1. 在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的投影 形状一致。2. 射野内诸点的输出剂量率必须按要求的方式进行调整，使 得靶区病变内及表面的剂量处处相等：A 射野形状适形（BEV）B 射野

2、内强度调节PQRS调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义适形放射治疗的分类适形放射治疗的分类n 调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义经典适形和调强适形的比较经典适形和调强适形的比较 经典适形经典适形调强适形调强适形调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义常规放射治疗与经典适形常规放射治疗与经典适形调强适形放疗调强适形放疗(使用不同的目标函数使用不同的目标函数)经典适形与调强适形治疗技术剂量分布的比较经典适形与调强适形治疗技术剂量分布的比较调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射

3、治疗的目的及定义对穿野照射 旋转照射 四野照射 经典适形照射 三野照射 最小靶平均照射 器官最大剂量 器官最小照射调强定义调强定义调强调强: : 将直线加速器或钴将直线加速器或钴-60-60治疗机的均匀剂量治疗机的均匀剂量( (率率) ) 输出的射野变为不均匀剂量输出的射野变为不均匀剂量( (率率) )输出的射野输出的射野 的过程。的过程。调强装置调强装置( (器或方法器或方法): ): 实现调强过程的装置。实现调强过程的装置。调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义为什么要开展为什么要开展IMRTIMRT？ 放疗中约有放疗中约有30%30%的病例是凹形靶区，只

4、有用调强方法的病例是凹形靶区，只有用调强方法才能得到这种形状的高剂量分布，而周围正常组织才能得到这种形状的高剂量分布，而周围正常组织剂量很小。剂量很小。 能够作调强治疗的设备和技术已商业化。能够作调强治疗的设备和技术已商业化。 照射可实现数字化。照射可实现数字化。 CT/MRI/SPECT/PETCT/MRI/SPECT/PET等影像设备等影像设备,可以更加精确地确定靶可以更加精确地确定靶区和周围正常组织、器官的几何结构区和周围正常组织、器官的几何结构 IMRTIMRT的验证和的验证和QAQA技术已经很完善。技术已经很完善。调强适形放射治疗适形放射治疗的临床价值适形放射治疗的临床价值调强适形放

5、射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义IMRT 提高癌症患者生存率的假设提高癌症患者生存率的假设调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义肿瘤局部控制的最低剂量肿瘤局部控制的最低剂量（Fletcher: BJR46; 1973）亚临床病变微小病变 肿瘤病变 cGycmcGycm10000375003cGy5000cGy6000调强适形放射治疗调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗 肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤 因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌

6、瘤 解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹 形靶区形靶区; ; 或多靶点的肿瘤的治疗或多靶点的肿瘤的治疗 常规放疗疗效很好，希望进一步减少放射常规放疗疗效很好，希望进一步减少放射 并发症和改进患者疗后的生存质量并发症和改进患者疗后的生存质量临床适应症临床适应症调强适形放射治疗的目的及定义调强适形放射治疗的目的及定义问题：凸形靶区(70%)IMRT原理问题：凹形靶区(30%)IMRT原理IMRT原理调强适形放射治疗调强实现方法调强实现方法逆向设计与射野强度分布逆向设计与射野强度分布调强适形放射治疗 Forward Calculation正向计算正向计算Inver

7、se Calculation逆向计算逆向计算PositionIntensity调强实现方法调强实现方法调强适形放射治疗剂量计算剂量计算 Forward Calculation正向计算Inverse Calculation逆向计算物理目标函数生物目标函数调强实现方法调强实现方法目标函数的定义1.目标函数表达治疗要求实现的目标，对运算给予一定的限制，目前有物理学目标函数寄生物学目标函数两种。2.物理学目标函数：通过限定靶区和危及器官(OAR)应达到的剂量分布来实现剂量分布的优化，根据放疗剂量学原则量化后应包括下列内容(1)靶区及重要器官内的平均剂量（2）靶区内剂量的均匀性（3）靶区内的最低剂量（4

8、）危及器官内的最高剂量（5）靶区与治疗区的适形度。3.生物学目标函数：限定应达到的治疗效果，通常表达为最大的肿瘤控制率（TCP），同时维持正常组织的并发症（NTCP）到可接受的低水平，或达到无并发症的肿瘤控制率（PUTC）最大。*理论上生物目标函数与治疗效果相关，应当是最佳优化，但实际上，生物学目标函数尚达不到实用效果，目前仍广泛的采用物理学目标函数作为实际应用的优化目标。逆向治疗计划1.常规放疗通常采取的是正向治疗计划，他是通过人工选取参数，依赖于设计者的水平和经验制定的放疗计划,一般方案可接受，但不一定是最佳方案。2.逆向计划：新技术治疗参数太多，尤其是调强，人工优化难以实现，1988年B

9、rahme教授提出了逆向计划的概念。确定预期的物理学目标函数或生物学目标函数，由计算机确定出优化的治疗参数，完成治疗计划。3.逆向计划及其算法涉及复杂的数学和计算技术。目前TPS的计算方法有两种。TPS的计算方法 目前人体组织剂量分布计算方法基本上可以分为两大类，即半经验解析方法和蒙特卡罗方法。 半经验解析方法在病人非均匀组织区域的偏差会很大，可导10%20%的剂量计算偏差。相对来说，蒙特卡罗方法采用直接模拟粒子在非介质中的输运过程而采用较少的近似处理，这些优点使得蒙特卡罗方法成为目前求解粒子输运的最精确的方法，尤其在处理复杂输运几何和复杂照射方案的情况下，蒙特卡罗方法具有更大的优势。 但是蒙

10、特卡罗方法计算费用高昂，目前计算条件下适合于作为校准工具为快速的剂量计算方法提供基本数据。调强适形放射治疗 适形放疗 3D CRT 调强适形放疗 IMRT 2D物理补偿 Physical Compensator 多叶准直器 MLC 断层治疗 Tomotherapy 电磁扫描 Magnetic Scanning 棋盘准直器 NOMOS V olume Box 其它方式 Other Modes 静态 Static 动态 Dynamic 旋转 IMART 步进 Index 螺旋 Spiral 独立准直器 Indepedent Collimator 移动条 Moving Bar 调强治疗实现方式的分类

11、调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实现方法调强实现方法调强适形放射治疗调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实现方法调强实现方法调强适形放射治疗调强方式调强方式: 物理补偿器物理补偿器Intensity强度分布Position调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强适形放射治疗调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity

12、-modulated beams (IMBS调强实现方法调强实现方法调强适形放射治疗(a)(b)子野1Surbeam1子野2Surbeam2子野3Surbeam3子野4Surbeam4子野5Surbeam5子野6Surbeam6调强方式调强方式: MLC静态调强静态调强I(x)X调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强方式调强方式: MLC静态调强静态调强调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强适形放射治疗调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实

13、现方法调强实现方法调强适形放射治疗调强方式调强方式: 动态动态MLC调强调强(Dynamic MLC)Intensity强度分布Position调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强方式调强方式: 动态动态MLC调强调强(Dynamic MLC)调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强适形放射治疗调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实现方法调强实现方法调强适形放射治疗调强方式调强方式: 动态旋转动态旋转(IMAT)Intensity强度分布P

14、ositionGA1GA2GA4GA5GA3GA6调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实现方法调强实现方法调强适形放射治疗调强方式调强方式: MLC(断层断层)调强调强强度分布PositionIntensity步进式螺旋式调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实现方

15、法调强实现方法调强适形放射治疗调强方式调强方式: MLC(断层断层)调强调强强度分布PositionIntensity步进式螺旋式调强治疗实现方法分类调强治疗实现方法分类调强适形放射治疗 适形放疗 3D CRT 调强适形放疗 IMRT 2D物理补偿 Physical Compensator 多叶准直器 MLC 断层治疗 Tomotherapy 电磁扫描 Magnetic Scanning 棋盘准直器 NOMOS V olume Box 其它方式 Other Modes 静态 Static 动态 Dynamic 旋转 IMART 步进 Index 螺旋 Spiral 独立准直器 Indepedent Collimator 移动条 Moving Bar 调强治疗实现方式的分类调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS调强实现方法调强实现方法Whereas IMRT may have initiated the beginning of the end relative to phy