调强适形治疗

调强适形放射治疗,调强适形放射治疗,一、适形放疗的定义二、实现条件三、何谓调强四、适形放射治疗的临床价值五、临床适应症六、调强实现方式,适形放射治疗定义,适形放射治疗为一种治疗技术，使得： 高剂量区的形状在三维方向上 与靶区（病变）的形状一致。,剂量分布,靶区,适形,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,调强适形放疗必须满足两个必要条件,1. 在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的投影 形状一致。2. 射野内诸点的输出剂量率必须按要求的方式进行调整，使 得靶区病变内及表面的剂量处处相等：,A 射野形状适形（BEV）,B 射野内强度调节,P,Q,R,S,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,适形放射治疗的分类,经典适形放射治疗（Classical Conformal Radiation Therapy）,调强适形放射治疗（Intensity-Modulated Radiation Therapy, IMRT）,同时满足两个必要条件,只满足第一个必要条件,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,经典适形和调强适形的比较,经典适形,调强适形,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,常规放射治疗与经典适形,调强适形放疗(使用不同的目标函数),经典适形与调强适形治疗技术剂量分布的比较,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,对穿野照射 旋转照射 四野照射 经典适形照射,三野照射 最小靶平均照射 器官最大剂量 器官最小照射,调强定义,调强: 将直线加速器或钴-60治疗机的均匀剂量(率) 输出的射野变为不均匀剂量(率)输出的射野 的过程。调强装置(器或方法): 实现调强过程的装置。,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,为什么要开展IMRT？,放疗中约有30%的病例是凹形靶区，只有用调强方法才能得到这种形状的高剂量分布，而周围正常组织剂量很小。能够作调强治疗的设备和技术已商业化。照射可实现数字化。CT/MRI/SPECT/PET等影像设备,可以更加精确地确定靶区和周围正常组织、器官的几何结构IMRT的验证和QA技术已经很完善。,调强适形放射治疗,适形放射治疗的临床价值,癌症治疗五年生存率,1900s 1930 1960s 1990s 5% 15% 30% 45%,American Cancer Society: Cancer facts & figures 1995,手术、放疗、化疗三大手段对癌症治愈率的相对贡献,外科手术22% 放射治疗18%化学治疗 5%,55%未根治的癌症患者的死亡原因,原发肿瘤未控18% 远地转移未控37% 合 计 55%,Eur J Cancer 1992; 28A:2061-2069,Cancer 1983; 51; 2401-2409,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,IMRT 提高癌症患者生存率的假设,提高肿瘤局部控制剂量或减低周围重要器官剂量,提高肿瘤局部控制率或减少肿瘤远地转移率,提高癌症患者生存率或改善癌症患者愈后生存质量,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,肿瘤局部控制的最低剂量（Fletcher: BJR46; 1973）,亚临床病变微小病变 肿瘤病变,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗的目的及定义,调强适形放射治疗,肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤 因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤 解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹 形靶区; 或多靶点的肿瘤的治疗 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,临床适应症,调强适形放射治疗的目的及定义,问题：凸形靶区(70%),IMRT原理,问题：凹形靶区(30%),IMRT原理,IMRT原理,调强适形放射治疗,调强实现方法,逆向设计与射野强度分布,调强适形放射治疗,Forward Calculation正向计算,Inverse Calculation逆向计算,Position,Intensity,调强实现方法,调强适形放射治疗,剂量计算,Forward Calculation正向计算,Inverse Calculation逆向计算,物理目标函数,生物目标函数,调强实现方法,目标函数的定义,1.目标函数表达治疗要求实现的目标，对运算给予一定的限制，目前有物理学目标函数寄生物学目标函数两种。2.物理学目标函数：通过限定靶区和危及器官(OAR)应达到的剂量分布来实现剂量分布的优化，根据放疗剂量学原则量化后应包括下列内容(1)靶区及重要器官内的平均剂量（2）靶区内剂量的均匀性（3）靶区内的最低剂量（4）危及器官内的最高剂量（5）靶区与治疗区的适形度。3.生物学目标函数：限定应达到的治疗效果，通常表达为最大的肿瘤控制率（TCP），同时维持正常组织的并发症（NTCP）到可接受的低水平，或达到无并发症的肿瘤控制率（PUTC）最大。*理论上生物目标函数与治疗效果相关，应当是最佳优化，但实际上，生物学目标函数尚达不到实用效果，目前仍广泛的采用物理学目标函数作为实际应用的优化目标。,逆向治疗计划,1.常规放疗通常采取的是正向治疗计划，他是通过人工选取参数，依赖于设计者的水平和经验制定的放疗计划,一般方案可接受，但不一定是最佳方案。2.逆向计划：新技术治疗参数太多，尤其是调强，人工优化难以实现，1988年Brahme教授提出了逆向计划的概念。确定预期的物理学目标函数或生物学目标函数，由计算机确定出优化的治疗参数，完成治疗计划。3.逆向计划及其算法涉及复杂的数学和计算技术。目前TPS的计算方法有两种。,TPS的计算方法,目前人体组织剂量分布计算方法基本上可以分为两大类，即半经验解析方法和蒙特卡罗方法。半经验解析方法在病人非均匀组织区域的偏差会很大，可导10%20%的剂量计算偏差。相对来说，蒙特卡罗方法采用直接模拟粒子在非介质中的输运过程而采用较少的近似处理，这些优点使得蒙特卡罗方法成为目前求解粒子输运的最精确的方法，尤其在处理复杂输运几何和复杂照射方案的情况下，蒙特卡罗方法具有更大的优势。但是蒙特卡罗方法计算费用高昂，目前计算条件下适合于作为校准工具为快速的剂量计算方法提供基本数据。,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,调强方式: 物理补偿器,Intensity,强度分布,Position,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,(a),(b),子野1Surbeam1,子野2Surbeam2,子野3Surbeam3,子野4Surbeam4,子野5Surbeam5,子野6Surbeam6,调强方式: MLC静态调强,I(x),X,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强方式: MLC静态调强,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,调强方式: 动态MLC调强(Dynamic MLC),Intensity,强度分布,Position,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强方式: 动态MLC调强(Dynamic MLC),调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,调强方式: 动态旋转(IMAT),Intensity,强度分布,Position,GA1,GA2,GA4,GA5,GA3,GA6,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,调强方式: MLC(断层)调强,强度分布,Position,Intensity,步进式,螺旋式,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,调强适形放射治疗,调强方式: MLC(断层)调强,强度分布,Position,Intensity,步进式,螺旋式,调强治疗实现方法分类,调强适形放射治疗,调强治疗实现方式的分类The ways to create intensity-modulated beams (IMBS),调强实现方法,Whereas IMRT may have initiated the beginning of the end relative to p