医学图像在放疗中的应用

,医学影像在放射肿瘤中的应用,2017/12/22,中国恶性肿瘤发病率,肿瘤治疗的三大手段,三大治疗手段的作用地位,1895年，伦琴发现X线,放射肿瘤学,现代放疗发展有赖于影像学发展,X光透视仪-定位内在骨性标志,可见及可触摸的解剖标志,CT断层影像、MRI-靶区精确放疗,功能/分子影像介导的放疗,1维时代,2维时代,3维时代,4维时代,放疗技术进步,8,影像学发展带动了放疗的进步,CO 60,1955,1972,Clinac 4,1988,EPID,MLC,1995,Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT),2001,IMRT,2003,CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy),2008,RapidArcIMAT,外照机发展史C形臂单头设计,1992,3D Treatment,1996,1968,(commercialized versions),1983,MRI,1992,Helical CT,1995,Helical Multi slice CT,2002,PET/CT usecommonIn RT,外照机发展史环形机架单头设计,2005,CBCT,Commercial Availability,Helical TomoTherapy2003,C-Arms inventedfor diagnostic X-Rays,Early 1900s,2005,AdaptivePlanningDGRTDose Verification,2007,StatRT,Throughput and Reliability Enhancements,2008,2003,CT,外照射放疗的发展方向,C形臂单头设计沿用常规诊断型X-线机的锥束成像原理环形机架单头设计启发于CT的扇形束成像的逆原理环形机架多头设计启发于X()-刀和CT的锥形束成像的逆原理,1968,1994,2001,2004,Elekta -knife,OUR-knife,Tri-beams,2007,Five-beams,外照机发展史环形机架多头设计,Non-coplanar-beams IMRT,IGRT,DGRT, 医学影像学的组成和主要内容 医学影像在放射治疗中的应用 当前医学影像在放疗中的研究热点,医学影像学的组成,医学影像的主要内容,医学影像按其信息载体可分为以下几种主要类型X线成像：测量穿过人体组织、器官后的X线强度,truebeam 机载CBCT成像系统,磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号,核素成像：测量放射性药物在体内放射出的射线,超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波,医学影像在放射治疗中的应用传统放射治疗对医学影像的使用非常广泛，是诊断 肿瘤范围的主要手段，其方法学主要基于透视影像；现代放射治疗对医学影像的使用更加广泛，方法上 更多的依赖断层影像，“CT/fMR”功能影像手段和 生理运动影像使放射治疗更上了一个台阶；医学影像在肿瘤放射治疗中无可替代的重要。,基于超声波的影像，用于盆腔脏器位置跟踪，用于前列腺定位的近距离治疗插置中应用,基于X射线投影透视影像:诊断、定位、几何位置控制检测，数字减影技术应用于血管内近距离治疗，动态透视用于校正等；断层影像：诊断，定位、精确放疗几何解剖密度数据获取，核心应用；新技术:动态断层影像4D一CT,IGRT,利用CT图像进行的放射治疗计划设计,利用4DCT图像指导靶区勾画，以及个体化治疗,基于NMR的影像 诊断优势，头颈部、软组织、神经系统等; 高对比度，软组织成像明显高于CT分子生 物学和组织诊断学的提高无骨伪影，无创 伤检查； 临床主要用于CT-MR融合； 新技术:功能性MR供更多肿瘤信息,利用CT/MR融合技术，指导靶区勾画图片,4d磁共振动态图片,利用4D-MRI指导放射治疗靶区勾画,将MRI和Linac结合起来称之为MRIGRT,MRI对软组织结构的成像分辨率比XCT高的多，使得放疗中对组织结构的识别更直观和简便。,基于药物包含的放射性同位素核探测的影像技术探测对象是核素直接发射的伽马射线， 也可以是核素发射的正电子湮没时发射的两 个方向相反、能量均为0.512MeV的伽马光子；核医学诊断，提前发现或排除转移；PET-CT/MR技术提供更多肿瘤内部功能信息,利用PET-CT/MRI图像配准，指导肿瘤靶区勾画,利用图像配准技术进行图像引导调强放疗减小摆位误差；治疗摆位是重复模拟定位时的体位，达到计划 设计中靶区及周围组织的位置关系，以保证靶 区准确照射,减少治疗分次间的器官位移和形变，进行自适应放疗治疗进行中，肿瘤体积、形状发生变化，靶 区与周围正常组织相对位置改变； 患者在治疗中体重减轻会改变体表标志及内 部器官的位置；治疗中某些器官充盈程度对靶区位置影响， 如消化及泌尿系统。,利用加速器机载CBCT图像和配准技术进行放疗位置验证,医学影像在放疗中的研究热点,多模态医学图像融合是当前医学图像处理领域中的研究热点和难点；单一模态的图像往往不能提供医生所需要的足够信息,通常需要将不同模态的图像融合在一起,得到更丰富的信息以便了解病变组织或器官的综合信息。,多模态融合的目的在于充分显示形态成像方法的分辨力高定位准确这一优势，克服功能成像中空间分辨力和组织对比分辨力低的缺点，最大限度地挖掘影像信息；目前多用于神经外科手术的定位和放疗计划设计等。,基于图像引导的自适应放疗ART是IGRT发展延伸出得一种新型放疗技术；其实施是通过照射