放射物理讲义.ppt

1、放射治疗的计划设计（放射物理第一部分）中南大学湘雅医院肿瘤科 杨 振,概 要,计划设计的基础知识 ICRU靶区定义 CRT计划设计 IMRT计划设计 CRT和IMRT混合计划设计,计划设计定义,计划设计是根据临床要求，优化确定一个治疗方案的全过程, 是整个放射治疗过程中的一个重要环节。,计划设计过程,输入患者图像信息 计划师 配准和融合图像 医 师 定义解剖结构 医 师 确定射野参数(和DV约束条件) 计划师 评价剂量分布 医师 输出治疗计划报告和电子文件 计划师,任务 人员,计划设计方式,正向 逆向,计划归一方法,归一决定了处方剂量给定的点或者体积。 常用的归一方法有点归一和体积归一。 点归

2、一即为处方剂量给定的点 体积归一为处方剂量给定的体积例如：通常在CRT和 IMRT中，把处方剂量 给在95%的靶体积上 注意在动态调强治疗（sliding windows）中，优化完成 后，一定要先归一再 计算叶片运动,矢状面,横断面,计划评价工具: 2D、3D剂量分布显示,冠状面,计划评价工具: 剂量体积直方图,剂量体积直方图(Dose Volume Histogram, DVH)是描述一个解剖结构中，照射剂量水平和照射体积之间的统计学关系的直方图。,DVH的应用,对靶区而言 积分DVH曲线越陡表示靶区剂量分布越均匀 积分DVH曲线越靠右表示靶区受照剂量越高 对危及器官而言 如果一个计划的D

3、VH曲线总是在另一个计划的DVH曲线的左侧，则前一个计划优于后一个计划 如果两条曲线交叉，则优劣判断要依器官类型而定,DVH的局限性,无空间位置信息，不能说明剂量热点或冷点的位置。,ICRU 62 的区域定义图示,实体肿瘤(GTV),内靶区(ITV),计划靶区(PTV),治疗区,照射区,临床靶区(CTV),ICRU 69:正常组织结构分类,串型组织 (如:脊髓) 并型组织 (如:肺) 串-并型组织 (如:心脏) 混合型组织 (如:肾小球),GTV的确定,一般由放疗医师依据多种模式的影像确定GTV GTV的确定受多种因素的影响 医师知识和经验 影像模式 影像参数的设置,窗宽、窗位对GTV定义的影

4、响,Purdy, Seminars on Radiation Oncology, 14 (1): 27-40, 2004,CTV的确定,在确定GTV后，根据肿瘤的扩散特点可以确定在GTV周围的亚临床灶和在远处可能侵犯的范围 在确定CTV时只考虑静态影像和肿瘤的生物学行为，不考虑器官运动、摆位误差和将要采用的治疗技术,例:CTV的确定,ITV的确定,在CTV的基础上外放一定间距(internal margin, IM)，补偿在治疗过程中因为运动引起的CTV的位置和形状的变化。 在采用4D影像技术获取的不同时相的多套3D影像序列中分别勾画CTV，再叠加得到ITV.,治疗中的误差 脏器运动 治疗间的

5、误差 患者体位变化 患者身体状况，如体重变化 激光灯、光距尺、射野等带来的误差,影响PTV与CTV间距的因素,外放间距的方法：2D vs. 3D,Purdy, Seminars on Radiation Oncology, 14 (1): 27-40, 2004,PTV与CTV之间的间距,一般经验 头颈 各方向均为5 mm 肺癌前后、左右 5-15mm 上下 10-20mm 前列腺 前后10mm,与直肠或膀胱相邻处5mm 上下 10mm 左右 5mm,概 要,计划设计的基础知识 ICRU靶区定义 CRT计划设计 如何选择射野方向? 如何选择能量? 如何确定射野形状? 如何确定射野权重和楔形板?

6、 如何评价治疗计划的质量? IMRT计划设计 CRT和IMRT混合计划设计,CRT的临床适应症,射野形状适合靶区投影形状应视为放疗的基本要求，CRT应作为放疗的常规，适应于所有不需要做IMRT的情况。,布野原则,就近布野 靶区长轴方向布野 避开危及器官 拉大相邻射野夹角 优势权重就近原则 合理应用对穿野 注意可实施性 射野要有主次之分(主野使靶区达到或接近处方要求，次野用来进一步改善剂量分布）,头颈部肿瘤，能量选择=8 MV 胸部肿瘤由于肺的影响，拟采用低能而不是高能，RTOG建议4-12 MV 腹部肿瘤，拟采用高能，如15、 18 MV,如何选择射野能量?,由于射野边缘有半影,需加5-8 m

7、m间隙使挡块或MLC自动适合靶区投影形状，才能保证靶区剂量分布均匀,如何选择射野形状?,采用挡块适形时，准直器角度对射野与靶区投影形状的适合度无影响,如何选择射野形状?,MLC适形准直器 0O,如何选择射野形状?,MLC适形准直器 20O,如何选择射野形状?,两野夹角,扫描图 Med Phys,如何确定射野权重和楔形板?,普遍解 临床常用解,三野共面1. 三野分布在超过1800的范围,不加楔形板可保证靶区剂量均匀,如何确定射野权重和楔形板?,三野共面2. 三野分布在不超过1800的范围,1, 90o,2,180o,3,230o,必须加楔形板,使射野剂量梯度偏转至超过1800才能保证靶区剂量均匀

8、；可考虑1、3野加楔形板，2野不加,如何确定射野权重和楔形板?,三野共面3: 1、3野对穿与2野垂直,1, 90o,2,180o,3,270o,如何确定射野权重和楔形板?,示例1: 两野夹角,如何确定射野权重和楔形板?,示例2: 三野共面,如何确定射野权重和楔形板?,CRT计划实战,从三个方面评价治疗计划,治疗计划是否可以实施和实施效率 治疗计划是否满足临床的处方剂量要求 治疗计划是否已无改进的余地,如何评价治疗计划的质量?,概 要,计划设计的基础知识 ICRU靶区定义 CRT计划设计 IMRT计划设计 CRT和IMRT混合计划,IMRT的临床适应症,固定效果好，器官运动幅度较小的肿瘤 解剖结

9、构复杂(周围有多种重要器官)、形 状比较复杂(凹形)，或多靶点的肿瘤 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,IMRT的主要应用病种,头颈部肿瘤 上段食管癌 乳腺 前列腺 全盆腔淋巴节,M T G Urbano & C M Nutting. BJR 77:88-96,2004 BJR 77:177-82,2004,IMRT计划设计,与CRT计划设计比较，IMRT计划设计的特点有： 需要定义剂量成形结构 (Dose shaping structure) 选择射野方向的规则不同 选择能量的规则不同 确定射野形状的规则相同 评价治疗计划质量的指标有所不同 计划验证的方法有

10、所不同,器官运动和IMRT治疗实施的相互影响,两种优化方式,两步法： 设定优化目标 射野强度分布 叶片运动序列 一步法,包围靶区的壳,剂量成形结构,定义在靶区凹形区的扇形,剂量成形结构,剂量热点/冷点,在孤立的剂量热点或冷点定义小的结构，给予适当的剂量或剂量体积约束，可以消除这些热点或冷点。,剂量成形结构,射野方向选择,以采用奇数射野对称分布为起点布置射野，不需要避开危及器官。 鼻咽癌采用7/9个共面等机架角均分的布野方案 前列腺癌采用5-7个射野 颅内肿瘤可采用非共面布野,射野方向选择,IMRT射野的能量选择,头颈部、胸部肿瘤的能量选择与CRT相同 腹部肿瘤可考虑用低能代替高能,评价治疗计划质量的指标,子野数目和MU是评价实施效率的重要指标 靶区剂量均匀度的要求可适当放松,IMRT 计划验证位置验证,模拟机下透视影像和TPS DRR 比较 CT扫描和定位CT比较 加速器在线验证（2D,3D),IMRT 计划验证剂量验证,模体替代法 点剂量验证 扇线剂量验证（ dose profile ） 2D 等剂量线验证（胶片法） 通量验证（胶片法，二维矩阵） 活体验证,调强计划举例,CRT和IM