医学图像在放疗中的使用

医学图像在放疗中的使用第1页，共36页，2023年，2月20日，星期四2023/4/4第2页，共36页，2023年，2月20日，星期四中国恶性肿瘤发病率第3页，共36页，2023年，2月20日，星期四肿瘤治疗的三大手段第4页，共36页，2023年，2月20日，星期四三大治疗手段的作用地位第5页，共36页，2023年，2月20日，星期四1895年，伦琴发现X线放射肿瘤学第6页，共36页，2023年，2月20日，星期四现代放疗发展有赖于影像学发展X光透视仪-定位内在骨性标志可见及可触摸的解剖标志CT断层影像、MRI-靶区精确放疗功能/分子影像介导的放疗1维时代2维时代3维时代4维时代第7页，共36页，2023年，2月20日，星期四放疗技术进步8第8页，共36页，2023年，2月20日，星期四影像学发展带动了放疗的进步第9页，共36页，2023年，2月20日，星期四CO6019551972Clinac41988EPIDMLC1995SerialTomoTherapy(1stcommercialIMRT)2001IMRT2003CTGuidedIG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照机发展史—C形臂单头设计19923DTreatment19961968(commercializedversions)

1983MRI1992HelicalCT1995HelicalMultisliceCT2002PET/CTusecommonInRT外照机发展史—环形机架单头设计2005CBCTCommercialAvailabilityHelicalTomoTherapy2003C-ArmsinventedfordiagnosticX-RaysEarly1900s2005AdaptivePlanningDGRTDoseVerification2007StatRTThroughputandReliabilityEnhancements20082003CT外照射放疗的发展方向C形臂单头设计沿用常规诊断型X-线机的锥束成像原理环形机架单头设计启发于CT的扇形束成像的逆原理环形机架多头设计启发于X(γ)-刀和CT的锥形束成像的逆原理1968199420012004

Elektaγ-knifeOUR-γ-knifeTri-beams2007Five-beams外照机发展史—环形机架多头设计Non-coplanar-beamsIMRT,IGRT,DGRT第10页，共36页，2023年，2月20日，星期四￡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

第11页，共36页，2023年，2月20日，星期四医学影像学的组成第12页，共36页，2023年，2月20日，星期四医学影像的主要内容第13页，共36页，2023年，2月20日，星期四医学影像按其信息载体可分为以下几种主要类型

X线成像：测量穿过人体组织、器官后的X线强度

第14页，共36页，2023年，2月20日，星期四

truebeam机载CBCT成像系统第15页，共36页，2023年，2月20日，星期四磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号第16页，共36页，2023年，2月20日，星期四核素成像：测量放射性药物在体内放射出的γ射线第17页，共36页，2023年，2月20日，星期四超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波第18页，共36页，2023年，2月20日，星期四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。

第19页，共36页，2023年，2月20日，星期四基于超声波的影像，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

第20页，共36页，2023年，2月20日，星期四基于X射线投影

￡透视影像:诊断、定位、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

第21页，共36页，2023年，2月20日，星期四

利用CT图像进行的放射治疗计划设计第22页，共36页，2023年，2月20日，星期四利用4DCT图像指导靶区勾画，以及个体化治疗第23页，共36页，2023年，2月20日，星期四基于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

第24页，共36页，2023年，2月20日，星期四利用CT/MR融合技术，指导靶区勾画图片4d磁共振动态图片第25页，共36页，2023年，2月20日，星期四利用4D-MRI指导放射治疗靶区勾画第26页，共36页，2023年，2月20日，星期四将MRI和Linac结合起来称之为MRIGRT,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。第27页，共36页，2023年，2月20日，星期四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第28页，共36页，2023年，2月20日，星期四利用PET-CT/MRI图像配准，指导肿瘤靶区勾画第29页，共36页，2023年，2月20日，星期四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

区准确照射第30页，共36页，2023年，2月20日，星期四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。

第31页，共36页，2023年，2月20日，星期四利用加速器机载CBCT图像和配准技术进行放疗位置验证第32页，共36页，2023年，2月20日，星期四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。第33页，共36页，2023年，2月20日，星期四￡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。第34页，共36页，2023年，2月20日，星期四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；￡其实施是通过照射方式的改变来