医学物理-肿瘤放射治疗

1、医学物理 肿瘤放射治疗,医学物理简介,医学物理学是把物理学的原理和方法应用于人类疾病的预防、诊断、治疗和保健的一门交叉学科。,医学物理,医学物理包括放疗物理、影像物理、核医学物理、保健物理、激光和超声物理等子学科。,激光治疗机,直线加速器,超声,PET-CT,CT,放射治疗的武器,电子,重离子,射线（X和）,放射治疗原理,通过”感染”水分子破坏DNA链,间接作用,直接作用,直接击断DNA链,放射治疗目标,肿瘤,肿瘤,尽可能提高肿瘤所受剂量,同时降低周围正常组织所受剂量,放疗技术发展里程碑1,1895年伦琴发现X射线并用于人体摄像 1901年获诺贝尔奖,放疗技术发展里程碑2,1898年居里夫人发

2、现放射性元素镭并用于肿瘤的治疗,治疗前,治疗后,放疗技术镭,镭管、镭针、镭模等，用于治疗皮肤癌和比较表浅的恶性肿瘤。,放疗技术X线治疗机,20世纪30、40年代：KV级X线治疗机的出现成就了外照射技术（远距离治疗）的发展。,放疗技术钴治疗机,20世纪50年代，钴-60远距离治疗机的出现标志着兆伏级放疗时代的开始。,放疗技术加速器,20世纪60年代，医用电子加速器的出现，拓展了放射治疗技术发展的广阔前景。,基于加速器的放疗常规放疗,常规放疗照射技术：以X线模拟定位影像为指导，二维放射治疗。,基于加速器的放疗三维适形,三维适形：在三维空间的任何方向上, 照射野几何投影的形状都与肿瘤的形状相一致,基

3、于加速器的放疗调强放疗,调强放疗：利用逆向治疗计划系统和计算机控制的动态准直器(MLC), 将射线束细分为数个(数十)很小的子野并调节每个子野的剂量强度, 雕刻出与肿瘤相匹配的高度适形的剂量曲线。,调强实现方式MLC,多叶准直器（MLC）,容积调强旋转治疗（VMAT）,VMAT=IMAT+IMRT，拉弧治疗的同时剂量率、机架速度、MLC等非均匀可调,断层放射治疗（TOMO）,断层放疗是一种影像引导的调强放射治疗，是直线加速器和螺旋CT扫描机的结合。,影像引导的放射治疗（IGRT）,影像引导的放射治疗(IGRT)与3D-CRT、IMRT 不是平行的概念, 而是实施和完善这些技术的重要手段，是精确

4、放疗的更高层次的发展。,MV-EPID,MV-CBCT,KV-CBCT,IGRT在线校准,每次治疗时摆位完成，采取患者2D/ 3D图像与参考图像（模拟定位图像或计划图像）比较，确定误差，实时予以校正。,Elekta Synergy,Varian Trilogy,在线校准等中心移位技术(Isocenter-Shift Technique),治疗室内CT(CT-on-rails-Siemens),PRIMUS or PRIMART,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,Gantry Moves During Slice Acquisition,Rails,Stat

5、ionary CarbonFiber Tabletop,PRIMUS or PRIMART,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,Stationary CarbonFiber Tabletop,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,Rails,Stationary CarbonFiber Tab

6、letop,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,在线校准超声引导摆位系统(BAT),自适应放疗,自适应放疗是根据治疗过程中的反馈信息，对治疗方案作相应调整的治疗技术或模式。,治疗中的呼吸运动管理ABC,Active Breathing Coordinator (ABC),患者主动参与并进行深吸- 深呼- 再次深吸- 屏气这一过程的呼吸训练，在屏气时靶区暂时停止运动，给予放射治疗,治疗中的呼吸运动管理RPM,RPM 门控系统，通过监测呼吸运动使得射线束的照射周期与呼吸周期同步，只在呼吸某一特定时相内开启射线束进行放疗,D放射

7、治疗影像,4D图像：在一个呼吸或其他运动周期的每个时相采集一套图像，所有时相的图像构成一个时间序列，按不同时相分为多套3D图像，从而得到图像采集部位在一个呼吸周期的完整的运动图像。,4D放射治疗计划设计,4D计划设计：根据4D影像数据，优化确定一套带有时相标签的射野参数。,4D放射治疗治疗实施,基本设想：治疗时用4D影像定位所用的相同的呼吸监测装置监测患者的呼吸，当呼吸进行到某一呼吸时相时，治疗机调用该时相的射野参数实施照射。,注意：从监测到呼吸时相变化调用新的射野参数完成新参数的设置需要时间，也就是治疗实施时呼吸时相的变化有响应时间，需要有预测软件减少响应时间引入的误差。 目前4D影像技术较

8、为成熟，已商品化，而4D计划设计和4D治疗实施技术还在研究阶段。,实时跟踪技术,实时跟踪技术（Real-time Tumor Tracking）随着成像技术，多叶光栅以及机械控制技术的发展，实时跟踪肿瘤运动使射线束实时跟随目标肿瘤,成为肿瘤运动补偿问题的发展方向。 最常用的直接跟踪方法是通过X 射线透视成像对运动肿瘤实时成像。通常为了增加肿瘤与周围软组织的图像对比度， 常在患者体内植入金属标记物。,赛博刀系统中的同步呼吸跟踪系统（RTS）,射波刀系统介绍,Synchrony camera 同步追踪器,Treatment couch 治疗床,Linear Accelerator 直线加速器,Manipulator 机械手臂,Image Detectors 高速照相机,X-ray sources X光射源,Targeting System 定位