放射治疗物理师.pdf

放射治疗物理师概论放射治疗物理师概论 李建东 2004 11 26 现有哪些现有哪些 光光 刀刀 伽马刀 X刀 又称光子刀 质子刀 超声聚焦刀和聚能刀 激光刀 细胞刀 氩氦刀 肿瘤放疗新概念肿瘤放疗新概念 小靶区 高剂量 疗程短 高剂量 个别情况 个别对待 提高肿瘤的照射剂量可提高局部控制效果 靶区范围大不利于提高局部剂量 应该注意肿瘤的大小 位置 和器官的耐药性 X 刀临床治疗概论刀临床治疗概论 定义 在靶区周围边界形成一刀割状的清晰边界 采用多源多野三维聚焦原理 发展史 1968年瑞典 1995年国产旋转式头部 1998年国产体部 直线加速器直线加速器 Gantry 机头机头 Couch 病床病床 Removable Sections 可置换部分可置换部分 病床转动轨道 光子或电子束 病床转动轨道 光子或电子束 Tray 托架托架 钴钴60 治疗原理和技术特征治疗原理和技术特征 构造 将201个钴源安装在一个球型头盔内 使 之聚焦于颅内一点 X刀 光子刀 在直线加速器上加上三级准直器 进行非共面多轨迹旋转照射 焦皮比焦皮比 表皮吸收剂量与病灶中心吸收剂量之比的倒数 半影半影 80 和20 的能量宽度的比值 描述了射线野内 和野外集束的变化 平坦度平坦度 在特定深度 一般水下10cm 80 范围内与摄 影中心轴的能量比 一般不超过3 是用于描 述射线均匀性的一个概念 百分深度剂量百分深度剂量 体模内照射野中心轴上任一深度的吸收剂量率 与照射野中心轴上参考点吸收剂量率的比的百分 率 X刀和 刀剂量分布的区别刀和 刀剂量分布的区别 刀利用高剂量点在靶区内叠加 剂量分不集中 30 50 的剂量线范围小 具备刀的特点 X刀通过多野每束射线70 左右的剂量在肿瘤内 叠加形成高剂量区 聚焦性不如 刀 30 50 等剂量线范围较大 在肿瘤较大时不具备刀的特 点 立体定向放射治疗技术立体定向放射治疗技术 立体定向放射手术 SRS 立体定向放射治疗 SRT 特点 小剂量 集束照射 单次 大剂量 小的病变不适合于放疗 特别是使用体部治疗 大的肿瘤野不适合于放疗 放疗比较适合于3mm 5mm的肿瘤 立体定向放射治疗的危害立体定向放射治疗的危害 达不到治疗肿瘤应有的目的 引起放射性损伤 有些肿瘤根本不适合应用 刀和X刀治疗 增加病人不必要的经济负担 立体放疗和常规放疗的区别立体放疗和常规放疗的区别 常规放疗 利用肿瘤组织和正常组织对射线敏感性的差异 更多的依赖于生物学基础 立体放疗 利用靶区周围组织剂量梯度的陡峭变化 更多的依赖于放射物理学基础 放射外科手术后的病理变化放射外科手术后的病理变化 早期 水肿期 1 10天出现 坏死期 2 3周出现 吸收期 坏死期后至一年 纤维化期 疤痕期 可持续数年至数十年 X刀立体定向装置的基本结构刀立体定向装置的基本结构 基本任务 确定病变 靶区 位置和与周围组织器官的相对空间位 置 制定优化的三维治疗计划 实施立体定向放射治疗 准直器 治疗摆位系统 治疗床适配器 加速器治疗床 治疗计划系统 立体定向系统 CT MRI 床适配器 CT MRI 治疗体位及体位固定治疗体位及体位固定 体位固定的基本原则 有利于参考定位和患者舒适 设立体位参考标记 建立患者坐标系 确保从 影像定位到治疗摆位过程中的患者坐标系的不 变性 患者摆位患者摆位 头部利用金属环 其它部位可以利用金属球 3到4个 直径3mm 通过手术的方式植入体内 在扫描图像的时候 建立金属球和病变中心的相互位置 外部标记 机械等中心的定义及确定方法 验证激光灯 字位于准直器旋转轴上 验证准直器旋转轴与治疗床旋转轴的复合性 寻找等中心位置和检验等中心位置的精度 调整光距尺 ODI 的指示和检验其线性 调整激光灯和机械等中心的重合 即机架 床体 灯光中心位置的一致性 适配器适配器 金属环金属环 金属环是定位的参照物 单次金属环 分次金属环 包括牙罩 头罩 标记框架标记框架 N型标记框架 不同层面的两个标记点的距离是不变的 V型标记框架 相邻两个外部标记点的是对称 通过N V型标记点的特点来校正摆位框架 根据N V型标记点的位置确定坐标系 Dose delivery with Conformal Beam Dose delivery with Arc Therapy Resulting 3D dose distribution 治疗效果的判定治疗效果的判定 常规X刀的精度为1mm 伽玛刀的精度为0 3mm 但二者的治疗效果是相同的 原因 因为图像断层的扫描厚度为1mm 即定位 误差大于摆位治疗误差 治疗精度 2 1 22 摆位精度治疗精度 放射治疗产生的生物学效应放射治疗产生的生物学效应 血管拴塞 再生细胞死亡 分次放射性治疗的生物学基础分次放射性治疗的生物学基础 肿瘤细胞的乏氧 早期和远期反应性组织的剂量响应的特点相差较大 即使肿瘤很小分次治疗也能产生较好的治疗增益比 治疗过程中根据如下的原则判定时候采取分次治疗 病变的生物学特点 周围组织的生物学特点 靶区的生物学特点 等剂量线的定义规则等剂量线的定义规则 根据病变的性质 有利于保护病变周围的组织 剂量分布的适合度 1 最佳 BEV REV GTV PTV BPV GTV Gross target volume 肿瘤体积 PTV Planning target volume 计划靶体积 BEV 射野方向视图 REV 医生方向视图 BPV 射束平射视野 治疗计划设计的步骤治疗计划设计的步骤 体模 设计 确认 执行 治疗计划系统的地位和功能治疗计划系统的地位和功能 治疗计划系统是治疗过程中一个有力的连接纽带 它的功能应包括 剂量计算和剂量显示 体位及体位固定 参 考标记 建立坐标系 建立扫描 输入治疗要求 在3D假体上进行模拟 对计划进行评估 利用 模拟射野片和加速器射野校正片对计划进行校正 治疗计划治疗计划 计划要求 治疗计划以完全靶区的剂量线为处方剂量 对于不规则区域 要求至少95 的剂量线在靶区为 处方剂量 50 靶区剂量线分布情况来决定分次治疗和总剂量 TCP 提高单次剂量是现代放射治疗的关键问题 NTCP 正常组织产生并发症的概率来评估计划的效 率 放疗四原则放疗四原则 靶区剂量高 高剂量区 如80 剂量区 与病灶尽可 能多的重合 正常组织剂量低 特别是关键组织上剂量很低 并 远小于各自的耐受剂量 靶区剂量分布均匀 靶区边缘剂量梯度陡降 3D假体是这个纽带中的核心假体是这个纽带中的核心 用于模拟 验证 显示剂量分布 采集治疗信息 和患者部位 确定病变范围及组织间的相互位置 参考标记 确定治疗方案 显示射野 CT模拟机模拟机 以以CT位基础的模拟定位机位基础的模拟定位机 组成 高档CT扫描设备 3D重构显示软件 三维激光射野定位装置 功能 重构患者治疗部位的3D图像 在3D图像上实现类似常规模拟机的肿瘤定位 DRR 在3D图像上实现类似常规模拟机的肿瘤定位 治疗模拟 以核磁为基础的治疗计划以核磁为基础的治疗计划 轮廓图的不同表示方法轮廓图的不同表示方法 区分边界 位置 三维重建肿瘤 采用轮廓勾画的方法 DRR和和DCR DRR是和X射线片的相同点和不同点 DCR是DRR的一个数字剪辑图像 DVH TCP NTCP DVH多少靶区体积 受到多高剂量的照射 TCP肿瘤控制概率 NTCP正常组织损伤概率 TCP 剂量 肿瘤细胞控制率 100 90 DVH 适形治疗适形治疗 适形治疗是一种治疗技术 使得剂量分布区与靶 区形状在三维上一致 适形治疗的分类 常规适形治疗 能够进行大约70 疾病的治疗 调强适形治疗 鼻癌 前列腺 调强调强 调节均匀的输入为不均匀的输入 是在治疗机 上实现的 逆向设计过程逆向设计过程 根据均匀的剂量分布图 考虑到重要的器官的存 在 设计剂量为不均匀的分布 即设计调强的过 程 实现调强 治疗计划系统必须能做逆向设计 射野数的合理选择射野数的合理选择 3个野和10个野的治疗效果是相同的 即射野数 不要太多 一般情况下3到9个野就足够了 射野方向的优化射野方向的优化 注意射野方向夹角对剂量分布的影响 调强方式的分类调强方式的分类 物理补偿器 固体 液体作为2D的补偿器 电磁扫描方式 MLC 整野 动态 静态 动态旋转 扇形束 步进式 螺旋式 多叶准直器多叶准直器 MLC 调强调强 动态MLC 叶片和射线同时动作 静态MLC 叶片和射线动作不一致 MLC控制文件 放射治疗全过程放射治疗全过程 治疗计划设计治疗计划设计治疗计划执行治疗计划执行 期望较好的剂 量分布 期望较好的剂 量分布 剂量误差允许 度 剂量误差允许 度 病人体内最后得到 的剂量分布 病人体内最后得到 的剂量分布 治疗计划设计治疗计划设计 模拟治疗方针模拟治疗方针 A 临床检查临床检查 B 治疗方针治疗方针 C 确定治疗剂 量 确定治疗剂 量 病人资料病人资料 A 身体外轮廓身体外轮廓 B 肿瘤定位肿瘤定位 C 重要器官重要器官 D 不均匀组织不均匀组织 计划设计计划设计 A 计算模型计算模型 B 射线种类和能量射线种类和能量 C 射野设计射野设计 剂量配比剂量配比 E 楔形板 档块楔形板 档块 F 组织补偿组织补偿 计划证实计划证实 A 检查体位和射 野设置 检查体位和射 野设置 B 机器的几何参数机器的几何参数 C 靶区及重要器官 的入射程度 靶区及重要器官 的入射程度 X线机 线机 CT MRI 放疗医生放疗医生 放疗医生 物 理师 技术员 放疗医生 物 理师 技术员 治疗计划系统 设野数据采集 系统 治疗计划系统 设野数据采集 系统 放疗医生 物 理师 放疗医生 物 理师 放疗医生 物 理师 技术员 放疗医生 物