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三维物理和治疗计划 三维物理和治疗计划 放射治疗的目标就是取得局部的肿瘤控制 而减少副作用。 取得这个目标的最佳的方法是给予靶区全 部的照射剂量而正常组织的剂量为0。 三维物理和治疗计划 只有几种技术可以精确地给予靶区较高的 剂量。 近距离照射是一种经受考验的技术，它可以部 分地达到这个目标。术中放疗和立体放射治疗 是较新的技术，试图达到同样的目标，然而临 床使用中会有很多的限制。因此，外照射是放 射肿瘤学家使用最多的一种方法，可以治疗绝 大多数肿瘤。 三维物理和治疗计划 许多年以来，外照射治疗系统取得了很大 发展，从千伏特的治疗机到钴60治疗机， 再到最近的直线加速器。这种发展取得了 较好的肿瘤局部控制，减少了毒副作用， 提高了生存率。最新的发展是三维适形放 射治疗。 三维物理和治疗计划 放射肿瘤学家进入了新的时代，三维（3-D ）放射治疗或者三维适形放疗（3-D CRT） 时代。 光计算断层摄影术（CT）与磁共振影像（ MRI）提供了一个癌症病人三维的解剖图，允 许放射肿瘤学家更精确地标识瘤体积以及他们 与其他危及正常器官的关系。 计算机的功能与可靠性飞快地提高，价格不断 降低。 三维物理和治疗计划 三维适形治疗并不仅仅是一个补充，代表 医疗上的根本变革。 三维适形治疗技术讲究根据疾病和正常解剖的 范围作个体化治疗。 CT模拟机和三维治疗计划系统过程可以执行有 效的模拟、体积剂量计算、剂量传递和验证。 使用它们可以提高三维治疗水平。 为了解决实时治疗时病人和内部器官的移动问 题，该过程要求提高病人的摆位系统。 三维物理和治疗计划 通过发展全计算机控制的射野调强技术， 剂量传递系统可以实现自动化。 执行治疗验证可以使用强有力的记录验 证系统、在线的电子入射影像设备、以及 有功能的带自动影像登记软件的多重 静态X光摄影设备。 所有相关的成分都可以集成进一个综合计 划治疗传输验证系统的网络里，同时 使用电子病历代替病人的纸病例。 三维物理和治疗计划 显然，这个新的时代有改善治疗比和 提高治疗效率的能力。 三维治疗计划系统的发展 1 日本的Takahashi、美国的Proimos, Wright, 和Trump等的小组首先提出了适形治疗的方 法。 七十年代，有几个中心实行了计算机控制 的放射治疗。 Kijewski等在Harvard Medical School以及Davy等 在伦敦的Royal Free Hospital进行了钴60循迹 扫描项目。 三维治疗计划系统的发展 2 Sterling等首先在治疗计划系统上做到了三 维的逼近（剂量计算和显示）。 通过计算机产生的环状线给出全部治疗体积内 所有相关解剖结构的三维观察，并计算的剂量 分布（用二维的颜色）。 这种努力并没有导致将三维治疗计划系统应用 到临床，只是将它作为简单的演示项目。 三维治疗计划系统的发展 3 Rhode Island Hospital, Brown University的 McShan等迈出了在使用适应于临床的三维 治疗计划系统方面迈出了真正的第一步， 他们的系统基于一种新的显示模型，叫作 射野方向观视（beams eye view BEV）。 BEV提供给治疗设计者一个从放射源沿着放 射线的轴方向透视的图像，与从模拟机拍 摄的模拟片类似。 三维治疗计划系统的发展 5 BEV是3D RTP的基石 三维治疗计划系统的发展 6 年，Goitein等提供高质量的彩色 BEV显示，并且可以计算和显示数字化重建 X光片digitally reconstructed radiographs（ DRR）。 这是三维适形治疗实践必备的工具 三维治疗计划系统的发展 7 从CT片中计算出DRR图。 DRR可与模拟片及验证片相比较。 三维治疗计划系统的发展 8 前列腺癌病人 的DRR图。显示 出直肠、GTV、 PTV与射野孔径 。 三维治疗计划系统的发展 9 在年，华盛顿大学发展了一种不 成熟的实时“房间观视” （room-view）显示 功能。 三维治疗计划系统的发展 10 实时RVD显示 肺癌治疗多射 野配置以及外 轮廓、脊髓、 PTV。可帮助 计划设计者更 好地“欣赏”射 野的计划设置 。 三维治疗计划的步骤 1 三维适形放射治疗意味着使处方剂量和靶 体积非常适形，同时降低正常组织的剂量 。 以下讨论他的过程。 三维治疗计划的步骤 2 预设计和定位 三维计划的计算机断层扫描图 主要结构、肿瘤、和靶体积的描绘 设计射线和射野形状 剂量计算 计划优化和计划评估 治疗文件 计划和治疗验证 三维治疗计划的步骤 预设计和定位 确定病人的治疗位置，并制作固定设备。 该任务可以在传统的放疗模拟机上完成，但是 现在更有特色的是，在CT模拟机上完成。在病 人体表放置射线透不过的标志点，它和固定设 备一起使用可以帮助确立三维计划CT扫描的位 置。 回顾CT图，并调整病人序列。 返回 三维治疗计划的步骤 三维计划的计算机断层扫描图 病人按放射治疗的体位在CT模拟机做测定 体积的计划。CT扫描的草案根据病灶 的位置不同，典型的范围是-8mm厚，50- 100个层面。通过网络将图像传送给三 维治疗计划系统或虚的模拟计算机工作站 。 返回 三维治疗计划的步骤 主要结构、肿瘤和靶体积的描绘 由治疗计划设计员和放射肿瘤学家共同完 成。可用鼠标和数字化仪手工的描绘结构 ，有明显边界的结构可以自动的描绘。 的累及结构（例如，神经）要求由放射肿瘤学 家划出。 返回 三维治疗计划的步骤 设计射线和射野形状 三维治疗计划系统有能力模拟所有的治疗 动作，包括准直器和床的角度，也提供了 设计非共面射野的能力。 BEV显示用于选择光学射野的方向和设计射 野的孔径。 房间观看显示用于设置等中心位置和合适 的多野治疗技术。 返回 三维治疗计划的步骤 计划优化和计划评估 三维适形放射治疗的计划是这样优化的： 反复改变射野的方向和孔径、计算剂量分 布直到获得最优化的计划。 通过剂量显示工具，例如剂量体积直方图 、二维剂量线和三维等剂量面来评估计划 。 需要的话，改变射野参数，重新计算并评 估剂量分布。直到放射肿瘤学家认为该计 划是最优的计 返回 三维治疗计划的步骤 治疗文件 文件包括射野参数设置、给模室的挡块模 板拷贝或通过计算机网络传寄的多野准直 器参数，它控制治疗机的多叶光栏系统。 返回 三维治疗计划的步骤 计划和治疗验证 使用模拟机确认片、第一天的治疗验证片 、体内测量和记录验证系统以确保三维治 疗的有效性和精度。 返回 使用GTV、CTV、PTV观念 物理治疗计划过程依赖于三个体积（GTV、 CTV和PTV）的描绘和靶剂量的规定。他们 必须由放射肿瘤学家指定，而不依赖于剂 量分布。 GTV按照病人的解剖 CTV按照病人的解剖或在GTV增加一定的边 界， PTV在CTV上增加一定的边界以解决位置的 不确定。 使用GTV、CTV、PTV观念 最典型的情况是，使用测定体积的CT扫描 来决定GTV、CTV和危险器官。 在某些部位MRI可能是决定GTV边界的更好 的方法。 影像相关软件发展很快，将来的发展趋势 是使用多种影像来更精确的定义GTV边界。 使用GTV、CTV、PTV观念 图象扫描必须在病人的治疗位置执行，使 用可靠的病人固定装置。 在CT影像上放置射线透不过的基准标志， 作为计划和最终的治疗执行传输坐标系统 。 使用GTV、CTV、PTV观念 三维计划的扫描草案依赖于肿瘤的位 置， 典型的要求是：层厚范围210mm，影像50- 100个。 螺旋CT的引入可以使数据集可以达到二百 个层面之多，如此大的数据集大大的提高 了DRR的质量，不过，要描绘的轮廓和对数 据储存的要求也提高了。 使用GTV、CTV、PTV观念 描绘GTV时，使用合适的CT窗高和窗平很重 要，它可以充分考虑潜在的肿瘤病灶，以 便划出最大的范围。 使用GTV、CTV、PTV观念 描绘GTV时，使用合适的CT窗高和窗平很重 要，它可以充分考虑潜在的肿瘤病灶，以 便划出最大的范围。 定义CTV更加困难，必须依靠放射肿瘤学家 的临床经验判断，因为目前的影像技术不 能用来直接诊断亚临床病灶的累及。 使用GTV、CTV、PTV观念 大多数的放射肿瘤学家不太熟悉使用轴向 的CT层面来定义靶区和正常组织，所以在 三维适形治疗的早期有必要请诊断医师来 帮助。 使用GTV、CTV、PTV观念 计划靶区应该由放射医师和放射肿瘤物理 师协商确定，也依赖于临床的经验。 虽然有报导研究了某些部位（如，前列腺）的 不确定性，但对大多数部位仍缺乏内部器官运 动以及摆位误差的数据。 使用GTV、CTV、PTV观念 确定计划靶区时，放射肿瘤学家必须了解 位置不确定的不均匀特点。 例如，现在已认识到，前列腺器官的运动以及 每日的摆位误差是各向异性的（病人的侧向和 旋转运动与前后方向似乎不同）。因此，围绕 着临床靶区的计划靶区边界一般是不统一的。 使用GTV、CTV、PTV观念 计划靶区与正常组织轮廓重叠时，就会产 生麻烦，涉及到计算剂量体积直方图时象 素应该分配给哪一个体积。 使用GTV、CTV、PTV观念 我们必须清楚地认识到计划靶区概念将计 划靶区内所有点都视为和临床靶区一样总 是会发生，这在实践上显然不可能。 可否计算剂量时将位置不确定性的概率统 计包括在内？ 3D RTP的多种影像数据融合 CT是最主要的影像数据来源。 3D RTP的多种影像数据融合 为什么要将多种影像融汇到3D RTP中？ MRI提供优质的软组织对比，可精确的描绘正 常组织结构和治疗体积的轮廓 单光子发射计算机断层扫描影像SPECT和正电子 发射断层扫描影像PET影像提供关于组织新陈代 谢和放射性同位素传输的详细功能信息。 3D RTP的多种影像数据融合 为什么要将多种影像融汇到3D RTP中？ 然而，这些类型的影像不能提供基于的三 维治疗计划系统所需的必要的几何和物理信息 。 例如身体组织的电子密度和电子碰撞本领，不能反 映骨头与空气的分界。 这些信息对病人的剂量计算以及设计塑造射野形状 的补偿器和调节器非常必要。 3D RTP的多种影像数据融合 治疗计划中使用的MR、SPECT或PET影像必 须已登记并融进治疗计划的CT数据中。 这要求作三维的数据转换，将这些特殊影 像的坐标与计划CT的坐标联系起来。已经 发展了各种定量方法来确定转换参数，包 括点匹配、直线或曲线匹配、表面匹配和 体积匹配。 三维剂量计算算法 传统的剂量计算方法基于在标准情况下测 量水体模所得的参数剂量分布，临床使用 时，要依据不规则的表面轮廓或者射线的 斜入射、组织不均匀性以及射野修正器（ 如挡块、楔形板和补偿器等）作修正。 在过去的十年中，已发展几种更先进的算 法，例如卷积算法，使用最原始数据计算 剂量，仅仅使用有限的测量数据以获得最 佳的匹配模型。 三维剂量计算算法 使用复杂的人体解剖结构代替标准的几何 情况时，剂量分布会发生转变。 这是由于原始光子和散射光子释放能量的变化 ，光子线与物质相互作用产生次级电子的能量 沉积的改变。 三维剂量计算算法 不均匀修正比病人表面修正复杂得多。 包围一点的低密度组织，例如肺，提高了原射线的通 量，倾向于提高原射线剂量和散射线剂量。然而，由 于缺少来自低密度区域的散射通量，散射剂量会减少 。 组织介面会引起电子平衡的混乱。 例如，与均匀的组织相比，靠近射野边缘的低密度会 导致更多的电子离开射野。这会导致射野内剂量变低 ，射野外剂量变高。 高原子数目的组织例如头骨会干扰电子的通量及他们的射 程。 三维剂量计算算法 在低能量时，由于原射线和散射线的干扰 引起的变化更应值得注意。 射线穿过低密度物质时，通常穿透会增加，剂 量也就会提高。穿过密度高于水的物质时情况 刚刚相反。 然而，剂量分布的改变被散射剂量的减少或增 加所中和。 例如，10cm的肺组织，对60Co射线和MV的X射线 ，剂量会提高15，对15MV的X射线，仅仅提高5 。 三维剂量计算算法 较高能量的光子射线，由于散射电子的能量和射程的增加 ，次级电子的影响值得注意。由于电子穿过的距离有限， 剂量的改变常常局限在不均匀的组织附近，但是会非常大 。 例如，在肺和气腔边缘附近，剂量的减少会大于15 。对密度大于水的不均匀组织，由于会产生更多的电 子，局部剂量会增加。然而，大多数高密度的组织原 子序数都高于水，最终的剂量扰动是混合了电子的多 重库伦散射的影响。在骨组织与水样组织介面附近， 会出现剂量热点和难点 剂量体积直方图DVH 评估三维适形治疗计划时，需要分析大量 的剂量学数据，这些提示我们发展一种新 的方法浓缩数据并以一种易于理解的格式 呈现。 一种浓缩数据的工具就是剂量体积直方图 。在三维适形放射治疗中使用的剂量体积 直方图有两种类型，分别为微分和累积DVH 。 剂量体积直方图DVH 微分剂量体积直方图dDVH 假设计划的剂量格栅。被照射的器官被分为100 个5cm3的体素，每一个接受07.5Gy的剂量。图 中表明了接受某一给定剂量范围的体素数目。例 如，有22个体素接受到大于或等于1Gy小于2Gy的 剂量。 剂量体积直方图 微分剂量体积直方图 即使基本的剂 量体积数据相 同，微分剂量 体积图的形状 也可能不同， 它依赖于盒子 的选择。 剂量体积直方图 积分剂量体积直方图cDVH cDVH上每一个剂量盒（Y轴）代表体积或 着体积的百分比，该体积接受的剂量等 于或大于Y轴标明的剂量。 任何一个剂量盒的数值都通过将相应的 dDVH上该剂量盒右边的体元数目相加。 剂量体积直方图 积分剂量体积直方图cDVH 注意，第一个剂量盒（剂量起点）的体 积值等于该结构的全部体积，因为所有 的体积都接受了至少剂量，最后一个 剂量盒的体积等于接受最大剂量的剂量 盒的体积。 剂量体积直方图 剂量体积统计DVS 可从剂量体积直方图中提取清楚的剂量体积参数，称之为 剂量体积统计或简单称为剂量统计。 例如，对靶区，包括最大点剂量、最小点剂量、平均 剂量，接受大于或等于处方剂量的百分数体积 对危险器官，包括最大点剂量、最小点剂量、平均剂 量，接受大于或等于制定的耐受量的百分数体积。 至于这些点的剂量是否有明显的临床意义还是一个问 题。 剂量体积直方图 使用DVH和DVS评估计划 剂量体积直方图是比较三维适形放射治疗计划的基本工具 。 设计者可以在一张图上添加几个候选方案的剂量体积 直方图，并直接比较感兴趣器官的剂量体积直方图。 要全面评估计划，必须看每个定义体积的DVH。 另外，建造未确定组织的DVH也很有用的。可以帮助放 射肿瘤学家避免忽略有重要临床意义的高剂量信息。 剂量体积直方图 使用DVH和DVS评估计划 一套DVH提供了全3D的剂量概括，显示了大于或小于某一 特定剂量水平的靶体积和重要结构的数量。 然而，他们没有给出空间的信息，所以必须补充空间分布 显示。 剂量体积直方图显示有效地指出了接受过高剂量的重要结 构和接受过低剂量的靶区。在剂量体积直方图上添加任何 的剂量或剂量体积的限制可表明对任何器官想要达到的剂 量约束。可以很容易的观察到是否有使任何剂量体积直方 图违反了这种约束。 剂量体积直方图 使用DVH和DVS评估计划 有时，所比较两个计 划的感兴趣体积的剂 量体积直方图的差别 很清楚。 然而，情况并不总是 这样， 这种困难提示我们发 展一种计划评估的生 物学指数。 生物学模型 三维适形放射治疗计划提供了剂量和体积 两方面的信息，传统的确定最佳治疗方案 的习惯已证实相当困难。 例如，随着剂量的逐步提高，我们可忍受的计 划靶区剂量不均匀性的程度，或着，对于小部 分正常组织，我们可忍受的最高剂量有多大， 这些我们都不太清楚。 过去，由于没有可使用的三维剂量体积数据， 采用基于临床经验的分类解决方法。 生物学模型 发展了生物学模型，特别是肿瘤控制率和 正常组织并发率，试图将剂量体积信息转 化为对生物效应的评估。 虽然尚不能用其绝对值来预测反应的程度 ，但是他们却可以用来比较候选的计划。 无论如何，在日常临床使用牢固确定其功 效之前，还可以在草案中使用这样的生物 学指标。 数字化重建影像DRR 数字化重建影像(Digitally Reconstructed Radiographs DRR)是计算机产生的投影影像 ，在3D RTP中计算CT数据，获取沿着射线方 向射线的衰减信息。 数字化重建影像DRR DRR作为将三维治疗计划传送到临床设置的 参考影像，扮演了一种和模拟机片相类似 的脚色。图象必须根据空间解析度和病人 的结构对比给出合理的数字化重建。 这在用虚拟的模拟完全代替物理模拟片上 是非常重要，这样他代替了物理片作质量 保证。 计算机控制的适形放射治疗机 执行三维适形放射治疗的一个主要推动力 量是发展了多叶准直器（MLC）。 为了执行任意形状的适形射野，很有必要发展 一种个体化的射野孔径装置，来代替基于铅屏 蔽装置。当治疗超过一个射野时，临床治疗学 家必须进入治疗室，来手工改变照射野的形状 。多叶准直器采用一系列薄的叶片来代替治疗 机的简单的矩形准直器系统，可以在计算机的 控制下设置叶片位置。 计算机控制的适形放射治疗机 执行三维适形放射治疗的一个主要推动力量是发展了多叶 准直器（MLC）。 典型的多叶准直器有2640对叶片，每个叶片宽度为 1.01.25cm，可以在计算机的控制下设置个体化的射野 形状，而不需要放射治疗学家进入治疗室手工改变照 射野的形状，这样就可以使治疗机的其它功能在计算 机的控制下展示出新的重要性。 由于照射野的形状现在是由多叶准直器完成，人们可 以很容易的考虑到，在治疗机的多个射野之间可使用 计算机自动移动。 计算机控制的适形放射治疗机 新的计算机控制的治疗机器和上一代的医 用加速器相比有更多的功能。 新一代的医用加速器现在可以执行计算机 控制的适形放射治疗computer-controlled conformal radiation therapy (CCRT) 。 计算机控制的适形放射治疗机 我们区分一下两种不同类型的CCRT。 分段的CCRT治疗采用固定射野（分段），在计 算机的控制下自动的传输多个治疗分段。 动态CCRT是射野开启时移动直线加速器和多叶 准直器。 所有治疗技术的使用还处于初始阶段，有 许多研究和开发工作要做，但是我们可以 很清楚地说，三维CRT治疗在全世界的临床 上都可有效地执行。 计算机控制的适形放射治疗机 最新发展了一种开拓的技术，各个射野的 强度可以改变。该项技术称之为调强治疗 intensity-modulated radiation therapy (IMRT) 。 该技术可以产生一种凹形的剂量分布，在 复杂的治疗几何条件下可提供给敏感的正 常组织一种特殊的保护。射野的强度可作 成与靶区的厚度成正比，并根据围绕的病 人旋转BEV来确定。在靶区最厚的地方，射 野的强度最大，在靶区最薄的地方，强度 也就最小。 计算机控制的适形放射治疗机 一种IMRT方法称之为断层治疗。 计算机控制的适形放射治疗机 另一种调强方式是以一种动态方式使用传统的多叶准 直器。 计算机控制的适形放射治疗机 另一种调强方式是以一种动态方式使用传统的多叶准 直器。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 执行三维CRT中涉及的各种步骤，需要获取 、显示、应用和贮存各种病人影像和其它 数据。 典型的情况是，从几种影像系统中获取病 人影像数据，将其传输给3D RTP，以备治疗 计划所使用。 也必须综合几种软件成份，使一个过程的 输出可作为另一个步骤的输入使用。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 3D RTP描述放射治疗详细资料时存在差别， 包括测量的单位和描述病人与治疗射野之 间几何关系的坐标系统。 应定义一些一致的数据对象以及对这些数 据对象的表述，以将其用于设计、评估、 执行和验证三维CRT计划。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 这些包括用作交换治疗计划数据的放射治疗肿瘤学格式， 它建立在美国医用物理协会的第10号报告上：数字化影像 交换的标准格式。 这个数据转换规范定义了个数据对象： CT扫描（3D影像） 结构（体积轮廓） 射野几何学 数字化胶片影像（模拟片、验证片和DRR） 剂量分布（3D） DVH以及注解（自由文本）。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 另一个努力是由国家癌症中心放射治疗计 划工具CWG所承担的为放射治疗计划数据 对象而定义的公共陈述。 工具CGW模型是一族数据对象以及描述这 些对象的约定（坐标系统、测量单位等等 ），其中包括2D和3D影像、3D剂量分布、 器官和靶体积以及治疗射野的几何学。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 国家电气制造协会 (NEMA)也为三维CRT数据对象发展了一 种表述方法。使用为表述和沟通数字医学影像而发展的 American College of Radiology (ACR)/NEMA DICOM 3.0标准 框架。将影像和治疗计划数据模拟为DICOM信息对象，并 且确定作用于这些信息对象的服务（例如，储存或打印） 。 虽然现有的信息对象用于表述CT扫描，也已经为描述结构 、治疗计划规范、剂量分布和DVH、2D射线照片以及治疗 验证系统定义了个新的信息对象。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 病人影像CT是基本的输入数据。在计划设计前，必须将从 影像系统中获取的影像数据转换入3D RTP计算机系统。 影像的转换过程一般分为数据的传输与格式的转换。 有几种方法可实现将数据传送给3D RTP系统，包括物理媒 质转换（磁盘和磁带）、点到点的联结或着网络传送。 考虑到计算机网络有功效高、适应性强以及花费小等 特点，一般采用它作为将数字数据传输给3D RTP系统的 方法。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 在局部网LAN上有几种方法可将计算机联结 在一起。 由Xerox Corp.发展的以太网是连接3D RTP工 作站的最受欢迎的局部网。它的优点包括 对所有类型的计算机工作站都有便宜的工 作站硬件适应性。以太网上的数据传送速 度比较适中 (10 Mbit/sec, peak)，但已经可 以完全满足3D RTP影像的传输需要（除非需 要非常快的反应）。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 在局部网LAN上有几种方法可将计算机联结 在一起。 以太网是连接3D RTP工作站的最受欢迎的局 部网。它的优点包括对所有类型的计算机 工作站都有便宜的工作站硬件适应性。以 太网上的数据传送速度比较适中 (10 Mbit/sec, peak)，但已经可以完全满足3D RTP影像的传输需要（除非需要非常快的反 应）。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 获取影像数据并将其从影像系统传送到3D RTP工作站以后，依然有两个重要的步骤。 首先，必须将影像数据转化为3D RTP软件使用 的数据格式 其次，影像数据必须同解释他的相应非影像信 息相联系。 病人三维治疗计划和影像数据的 管理 非影像信息必须同来自于获取影像的系统 以及临床环境相联系。 例如，解释影像象素值的校准信息的格式 ，比如代表空气和水的CT值以及影像象素 的大小。临床信息包括病人的验证及统计 ，影像获取的日期和时间以及获取系统的 确认。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划过程所要求的精度和正确性 超过了传统二维治疗计划。 三维适形放射治疗的质量保证过程必须执 行所有的个体化过程。包括对硬件和软件 的系统测试，每个病人的治疗计划和治疗 计划执行的仔细回顾。 三维适形放射治疗的质量保证过程要求包 含物理师、测量员、医生和放射治疗技术 员。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 在临床执行以前，必须对3D RTP作确认和验 证测试。 这些测试包括计算程序的测试，数据输入 和输出的软件和硬件的功能测试。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 剂量计算的程序和算法的验证包括对执行 运算的程序的测试、提供关于计算模型的 资料，也包括对输入数据的评价。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 合理性测试包括了一套测试，每经过一阵 时间就要执行，以确保软件版本的功能和 输入输出设备硬件的功能正确。 合理性测试与算法验证测试有关，但不能 代替它。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 软件合理性测试是治疗计划过程的计算机 基础的一部分，包括：病人数据获得（从 CT和MRI获得的扫描），病人解剖结构的定 义（正常危及结构和靶体积的描绘）、射 野设置、剂量计算、射野剂量合计和剂量 显示、剂量体积直方图计算和显示、输出 的硬拷贝（射野设置、剂量分布、病人解 剖、射野孔径、DRR等。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 每个用于病人数据获得的影像设备在投入 临床使用前都必须进行测试。 典型的情况是，在CT上扫描特殊的模型， 然后将其传送到三维治疗计划系统，将传 送的影像与照片影像和已知体模的几何情 况进行比较，以确保定位（前、后、左、 右）和层面位置的正确。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 如果由于扫描机与3D RTP系统的坐标系 统不同而引起位置的改变（通称在层面上 会标注相对的符号或左右），必须证实这 种修正并重新验证。因为在扫描机上病人 的定位会影响横断面的定位，所以病人计 划的所有定位方式都必须通过这种验证。 必须验证及证实影像的体模尺寸以及传送 到3D RTP系统的尺寸。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 CT值到电子密度也必须验证，重要的密 度分布同样需要证实。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 定义一个射野、将它设置到合适的方向并 计算剂量是一个综合过程，必须对它的进 行广泛的合理化测试。 对算法的验证是一个个别的测试，先进行 一个单野的剂量计算测试。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 例如，改变射野的基本参数，诸如能量、 形态、摆位方式（等中心治疗、弧度治疗 、源皮距治疗），以确保有合理的影响； 增加和删除射野辅助设备，诸如滤过板、 补偿器以及个体化的射野挡块，确保这些 已被正确的移去或代替，并在剂量分布中 表现出来； 对固定的射线能量及形态，改变其他所有 的参数，使用所有的操作方式，确保这些 改变在图形和文字显示以及剂量计算中表 现出来。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 评估数字化仪及其它输入射野形状的方法 的精度； 计算几个已知几何形状的DRR，与实际的X 线照片、BEV解剖图形和手工计算的边界位 置进行比较。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 虽然算法的验证只涉及单独的射野，最终 的验证过程必须解决多野的剂量分布合成 问题。 可执行一个典型的手工计算验证。例如， 设置四个计划，每个计划一个射野，射野 的臂架角不同，分别对应于前、后、左、 右四个方向，从每个分布中抽取几个点的 剂量。手工将这些点的剂量相加，计算合 并四个射野的计划中各点的剂量，以之进 行比较。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 从治疗计划中删除一个射野，在剂量分布 中也应当有时表现，要验证这些，可删除 四个射野计划中任意一个射野，并手工计 算这些点的剂量，与计划计算的相比较。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 弧度治疗的剂量分布可由计算机模拟弧度 来产生，从弧度治疗的开始角度到结束角 度以常数的角度设置多个固定射野。同样 ，抽取一些点进行剂量计算，以保证模拟 的弧度治疗的射野剂量分布与弧度治疗的 剂量分布相匹配。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 用一个已定义好内部结构及靶体积的特殊 结构的体模来测试DVH，这种测试有已定义 好的剂量分布。好的几何形状及剂量分布 适宜于手工计算DVH，与计算机计算的DVH 相比较，以保证直方图计算和显示的正确 性。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 用一个已定义好内部结构及靶体积的特殊 结构的体模来测试DVH，这种测试有已定义 好的剂量分布。好的几何形状及剂量分布 适宜于手工计算DVH，与计算机计算的DVH 相比较，以保证直方图计算和显示的正确 性。 三维适形放射治疗的质量保证 三维治疗计划系统的质量保证 在将计划投入临床使用之前，其分布被剂 量测试员、物理师和医生评估；它又要提 供用于治疗病人的相应射野的全部特殊的 信息，所以必须测试硬拷贝输出的正确性 。 需要测试的硬拷贝输出是射野设置（臂架 的位置、床的位置、准直