影像学在肿瘤放疗中的应用课件

医学影像在肿瘤放疗中应用 2002年12月 放射治疗发展时期 1维根据临床判断和经验 及体表标志来设野 剂量计算只能选择 感兴趣点 2维设野依据X片所显示的 解剖结构 等剂量曲线 3维根据3维图像进行设野剂量显示为体积剂 量并可作统计分析 计划验证计划验证 图像采集图像采集 现代肿瘤放疗流程图 计划设计 网络 传输 质控 计划实施计划实施 常用于放疗的医学影像 X线 同位素图像（单光子和双光子） MRI/MRS 超声图像 电子射野成像（EPID) Localization Virtual SimulationVerification CT AcquisitionCT Acquisition Data transferred to AcQSIM console Pilot Contour RTP Isocenter Manager Isocenter Manager Preview Contour while transferring scans Adjust fields Patient Marked Patient Leaves Virtual Fluoro Select Beam Parameters Optimize DRRs/DCRs Isocenter Manager Print DRRs/DCRs Block Menu Print DRRs/DCRs Import RTP Data Contour (if required) 确定病人体位及固定装置 病人的体表标记 CT扫描 将CT图像传输到CT虚拟模拟工作站 原始坐标的确立 靶区的勾画和等中心确立 根据新的等中心来进行病人体表标记 勾画治疗靶区和关键器官 射野的确定 将治疗计划传输到TPS中进行计划计算 准备治疗的文件材料 必要的射野和治疗计划的验证 CT模拟定位步骤 二维与三维模拟定位差异 能勾画肿瘤和正 常组织/器官的 轮廓 常规模拟与CT模拟的比较 常规模拟CT模拟 图像获得常规X光透视CT扫描，虚拟透视 图像显示单一，平面任意切面，三维显示 等中心确定骨性标志，气腔等系统自动确定 模拟过程患者始终保持治疗位完成CT扫描后可离开 靶区及危险器官图像获取常较差清晰显示，任意角度 射野间关系不能显示不同角度任意显示 计划设计简单复杂，多野非共面 图像处理、融合 功能 无有 剂量计算、DVH简单，误差大，无复杂，误差小，有 动态图像 有 无，DRR图像质量差 成本 低,直接显示病人与治疗床关系 高，无法显示 不同模拟定位技术优缺点的定量比较 定位CT扫描诊断CT扫描 平板床 与治疗床一致，降低图像信息采集 能与一些固定装置相联 激光定位装置 必需，还有内坐标系统 CT值精确性 要求高 层厚 有利于三维重建和DRR 造影剂 有利于肿瘤确定，但影响剂量计算 假体 影响图像质量,靶区确定,剂量计算 弧形床 提供较好的图像信息采集 不能 激光定位装置 非必需 CT值精确性 要求不高 层厚 降低伪影，提高诊断准确性 造影剂 常用，提高肿瘤诊断准确性 假体 影响图像质量和诊断 不同CT扫描的条件及要求的异同点 定位CT扫描诊断CT扫描 病人的扫描体积和重建区域 会影响剂量计算准确性 感兴趣区域在重建区域外影响图像 质量 器官扫描时充盈状态 常需要充盈 病人体位 常依赖于病人治疗体位 呼吸状态 自由呼吸，降低了图像质量 固定装置 需要，以降低摆位误差 扫描时间 长，需要高散热球管 病人的扫描体积和重建区域 不影响 相同影响 器官扫描时充盈状态 通常无影响 病人体位 从提高图像质量方面考虑 呼吸状态 深吸气后屏气，提高图像质量 固定装置 不需要，或用于儿童病人 扫描时间 短，一般球管也行 不同CT扫描的条件及要求的异同点（续） PET图像在肿瘤放疗中的应用 PET的发展现状 PETPET应用重点的改变应用重点的改变 8080年代中期年代中期20002000 世界上世界上PETPET的应用方向的应用方向 神经科神经科 心脏科心脏科 肿瘤肿瘤 511 keV 光 子 511 keV 光 子 正 电 子 光子探测示意图 符合电路 探测器 电子正电子 511Mev湮没辐射光子 原子核 511Mev湮没辐射光子 探测器 用于PET扫描的同位素 半衰期 18F 110 分 11C 20分 15O 2分 功能性影像 生化 生理 功能分类 分子显像 基因显像 PET的临床应用 判断肿快性质 肿瘤恶性程度分级 判断肿瘤生物学活性（增殖，乏氧等） 用于肿瘤受体表达的检测 准确临床分期 监控肿瘤对治疗的反应性 鉴别治疗后肿瘤残存或复发 判断治疗预后 一些概念 黄金诊断标准 + (如病理学） - PET（+）+ (a1)- (a2) PET（-）+ (b1)- (b2) 敏感性：黄金诊断为阳性而能某一实验诊断方法检出率 （a1/(a1+b1) 反之为假阴性率（所对应的为假阴性 b1/(a1+b1) 特异性：某一实验诊断方法为阳性中能被黄金诊断所证实率 （a1/(a1+ a2) 反之为假阴性率（所对应的为假阳性 a2/(a1+a2) 准确性：某一实验诊断正确数/总样本数(a1+b2)/(a1+a2+b1+b2) PET在头颈肿瘤中价值 发现潜在颈部转移病灶 颈部淋巴发现肿瘤灶，寻找原发肿瘤病灶 头颈肿瘤同时伴发或转移性肺内病灶的发现 治疗后肿瘤残留或复发 发现潜在颈部转移病灶（1） 意义： 1）颈部淋巴结阳性与否对预后密切相关 颈淋巴结阴性： 5年生存率 65% 阳性： 29% （455例头颈肿瘤资料） 2）颈部淋巴结阳性与否与治疗方法选择 相关 手术范围，照射剂量和范围，是否需要综 合治疗 发现潜在颈部转移病灶（2） 常规的检查 体检：依据淋巴结的大小，活动度和质地 假阳性和阴性率均在 20-28% CT：大小 淋巴结中央有无坏死 外形 淋巴结的分组 胞膜外有无侵犯 常用发现颈淋巴结转移的手段及临床价值 颈部淋巴发现肿瘤灶，寻找原发肿瘤灶灶 应用CT或MRI 15-20% 体检+CT/MRI+活检 40% PET检查的加入并未提高原发灶的发现率 头颈肿瘤同时伴发或转移性肺内病灶的发现 Keyes资料： 体检+CT/MRI+活检为主要的方法 单纯根据PET检查结果无法作出推论 6例（45例中）阳性 2例仅为阳性 4例为假阳性 治疗后肿瘤残留或复发（1） 肿瘤病灶治疗后残留或复发的早期发现有重要临 床意义： 颅外的头颈肿瘤约1/3的死亡与对肿瘤残留或 复发诊断和处理不及时有关 治疗后肿瘤残留或复发（2） 现有的临床体检和检查手段均难达到早期目的 原因：1）病灶常处于粘膜下 2）治疗后水肿和/或纤维化影响了诊断 3）放疗后活检对判断肿瘤残留/复发价值 存在争论 4）手术切取活检能提高诊断准确性，但 易引发放射损伤出现 Greven报道： 放疗结束后1，4个月分别行PET检查 所有可疑肿瘤病灶均在治疗后4-11个月经活检获 得病理证实 结果： 放疗后1个月 3/16出现复发，假阴性率18% 放疗后4个月 0/11出现复发，假阴性率为0% 放疗后1个月 + 6/6出现复发，假阳性率0% 放疗后4个月 + 6/7出现复发，假阳性率17% PET在鉴别头颈肿瘤治疗后肿瘤残留或复发中的价值 鉴别肿瘤复发或残留与正常组织坏死 鉴别肿瘤复发或残留与正常组织坏死 PET在头颈肿瘤中价值 发现潜在颈部转移病灶 颈部淋巴发现肿瘤灶，寻找原发肿瘤病灶 头颈肿瘤同时伴发或转移性肺内病灶的发现 治疗后肿瘤残留或复发 可用于鉴别肿瘤残留和/或复发与脑坏死 PET在肺癌中的应用 肺内结节定性诊断 肺癌的临床分期(T，N，M分期） 肿瘤复发灶确定 肺内结节定性诊断（1） 肺内结节定性判断： 过去通常采用随访方法，与前X片或CT片 比较，若2年内结节无明显增大，被定性为良 性肿瘤 动态增强CT扫描，对结节定性判断有一定 价值。 肺内结节定性诊断（2） FDG-PET 对肺内结节为10mm左右测定的价值： 敏感性： 96% 特异性： 88% 准确性： 94% 肺内结节定性诊断（3） FDG-PET扫描价值： 阴性的价值教高。 因为假阴性率低（即PET扫描阴性，而后来 被证实为是恶性肿瘤） 阴性的原因：1）肿瘤小，PET分辩率低所致 2）类癌，肺泡细胞癌 若肿瘤直径10mm，PET扫描阴性对该患者处 理以随访，此并不损害病人的利益。 肺内结节定性诊断（4） FDG-PET阳性价值也较高 对于年龄60岁，特异性能达90% 假阳性（扫描阳性，而后来证实为不是恶性 肿瘤）的原因： 一般感染病灶，结核，风湿病灶等 对于PET扫描阳性的病灶，除非能排除是非肿 瘤原因所致，一般应考虑为恶性肿瘤。 肺内结节定性诊断（5） 1）PET+CT检查联合应用能使15%患者避免不必 要的手术 2）经济效益方面考虑，每位患者能节省医疗 支出为1192美圆。 肺癌的临床分期 T分期 目的：在于正确区分I-IIIa期和IIIb-IV期肿瘤 。 T分期： 1）T分期状态主要依赖于其它的检查手段，因 目前PET的分辩率较低，对肿瘤的大小和外侵 程度常估计不足。 2）PET主要用于良恶性的鉴别。 肺癌的临床分期 N分期（1） N分期： CT/MRI标准： 短径1cm 准确率：56-82%（CT) 50-82%（MRI) PET准确率为：81-100% 肺癌的临床分期N分期（1） PET能使24%CT诊断的N分期进行校正 有作者认为，对于CT诊断为I期，PET显示纵隔 和肺门淋巴结为阴性患者无必要行纵隔镜检查 应用PET进行N 分期可避免对一些患者采用不 必要手术治疗 目前正在开展临床研究是否能用PET代替纵隔 镜进行治疗前的临床分期，来指导治疗。 肺癌的临床分期M分期（1） M分期 确诊时，44%患者已有远处转移 应用PET扫描能使近40%患者临床处理需要进 行调整 肺癌的临床分期 M分期（2） 肾上腺 肺癌确诊时，约20%患者肾上腺上有占位 敏感性为100%，特异性为80-100% 骨转移 肺癌确诊时，约12-19%患者已有骨转移 敏感性 特异性 准确性 同位素扫描 90% 61% PET扫描 90% 98% 96% 肺癌的临床分期 M分期（3） 脑转移 肺癌确诊时，约6%患者有脑转移 由于脑为糖高代谢区，PET扫描的敏感性仅为68% ，因而，从目前资料来看，PET不能替代CT/MRI用 于脑转移的检查。 肝脏 肝脏转移很少独立发生，尤其是在淋巴结转移阴 性下，因而肝脏转移检测对临床治疗影响不大 准确性 敏感性 特异性 CT 85% 93% 77% PET 92% 97% 88% 肿瘤复发灶的确定 由于肺癌一线治疗疗效差，因而复发灶的 早期诊断并不象头颈肿瘤那样能显著提高生存 疗效。 PET扫描： 准确性 78-92% 敏感性 97-100% 特异性 62-100% 假阳性可发生在手术和/或放疗后一段时间 内，因而若采用PET检查建议在治疗后的4-5个 月后以避免假阳性（头颈肿瘤不同） 监控肿瘤对治疗反应性 HD 和NHL 44例经治疗后37例在CT下可见肿瘤残留 13/44 + 全部出现复发 仅1例患者PET检查为阴性而出现复发 PET + 2年无瘤生存率为 0% PET - 2年无瘤生存率为 95% 27例淋巴瘤患者 治疗后随访 15例出现复发 治疗结束时PET+ 12例还存活者 治疗结束时11例 PET- 用于判断预后（1） 脑肿瘤 高度恶性肿瘤（III-IV级） FDG 高摄取 中位生存期为 5个月 FDG 低摄取 为19个月 低度恶性肿瘤（I-II级）（28例） FDG 高摄取 9例中6例已死亡 FDG 低摄取 19例中1例已死亡 用于判断预后（2） 肺癌 SUV10 117 例 SUV10 38 例 类似研究见于： 125 例NSCLC （J Clin Oncol 1999 17 3201-6） 多因素分析：临床分期，一般情况和SUV对预后有影响 PET在放疗计划中应用 34例病理确诊为肺癌患者，每位患者治疗前均进行 PET检查。 CT放射野(CP):根据CT勾画靶区，包括原发灶，肺 门和纵隔淋巴结。 PET放射野(PP):根据PET勾画靶区 结果：12/34 照射野外形和大小有明显改变，10例射 野缩小。CP面积为 182cm2, PP面积为167cm2 在有肺不张患者中，CP面积和PP面积差异显著。 CT和PET融合方法 1） CT-PET机 2）CT和PET进行图像融合 CT PET PET/CT的优点 技术特点 综合一体化系统 更准确数据定位 减少移动误差 综合 PET and CT 功能与解剖影像结合 临床意义 一次性完成病人影像诊断 （须具备低噪音的衰减校正） 改善病人诊断方案 （手术 / 放疗） 图像融合更容易 更容易分析图像病况，有利于医 生诊断 通过体模检测，融合误差FDG 反映其它代谢的PET扫描(2) 氨基酸标记PET扫描 主要对蛋氨酸标记 优点：1）诊断特异性有所提高 2）用于肿瘤对治疗反应性好 缺点：1）11C同位素半衰期短 2）生物学信息难以解释（因为其中包 含了氨基酸和非蛋白转化过程中的信息） 故，目前氨基酸标记的PET扫描难以常规用于 临床。 肿瘤受体PET检测