治疗计划设计.ppt

放射治疗的计划设计,中国医学科学院肿瘤医院放疗科戴建荣,概要,计划设计的基础知识ICRU有关放射治疗处方、记录和报告的规定CRT计划设计IMRT计划设计,计划设计定义,计划设计是根据临床要求，优化确定一个治疗方案的全过程,是整个放射治疗过程中的一个重要环节。,计划设计过程,输入患者图像信息计划师登记和匹配图像计划师定义解剖结构计医确定射野参数(和DV约束条件)计划师评价剂量分布计医输出治疗计划报告和电子文件计划师,任务人员,计划设计方式,正向逆向,治疗计划系统,图象处理:可输入和处理患者图像射野布置：可设定照射野相对于患者坐标系的空间位置逆向计划：根据临床处方剂量要求，定义最优化问题并求解剂量计算：可计算患者治疗部位的剂量分布计划评价：可利用等剂量分布、剂量体积直方图等工具评价计划,治疗计划系统是设计治疗计划的计算机软硬件系统，主要有四/五个功能模块组成：,3D治疗计划系统,3D图象:可输入多种模式的患者断层图象，可配准不同模式的图像，可重建患者患者3D假体3D布野：可设定共面和非共面射野3D计算：可采用3D剂量计算模型计算患者治疗部位的剂量分布3D显示：可3D显示患者解剖结构、射野布置和剂量分布,虚拟模拟工具:射野方向观,射野方向观(Beamseyeview,BEV)是设想计划设计者站在放射源位置，沿射野中心轴方向观看射野与患者治疗部位之间的相互位置关系。,虚拟模拟工具:RoomsEyeView,RoomsEyeView(REV)是设想计划设计者站在治疗室某个位置观察到的治疗机(射野)和患者(治疗部位)之间的空间位置关系。,矢状面,横断面,计划评价工具:2D、3D剂量分布显示,冠状面,计划评价工具:剂量体积直方图,剂量体积直方图(DoseVolumeHistogram,DVH)是描述一个解剖结构中，照射剂量水平和照射体积之间的统计学关系的直方图。,DVH的应用,对靶区而言积分DVH曲线越陡表示靶区剂量分布越均匀积分DVH曲线越靠右表示靶区受照剂量越高对危及器官而言如果一个计划的DVH曲线总是在另一个计划的DVH曲线的左侧，则前一个计划优于后一个计划如果两条曲线交叉，则优劣判断要依器官类型而定,DVH的局限性,无空间位置信息，不能说明剂量热点或冷点的位置。,计划设计中的基本概念,肿瘤控制概率和正常组织并发症概率,肿瘤致死剂量是指放射线使绝大部分肿瘤破坏死亡而达到局部治愈的放射线剂量；是将达到95%的肿瘤控制率所需要的剂量(TCD95)正常组织耐受剂量是指一正常组织不出现严重的放射性损伤时可以接受的最大剂量；可分为TD5/5和TD50/5治疗比是正常组织耐受剂量和肿瘤致死剂量之比治疗增益比表示因某种治疗技术致成的肿瘤控制率与周围正常组织损伤率之比,正常组织耐受剂量,概要,计划设计的基础知识ICRU有关放射治疗处方、记录和报告的规定靶区概念和靶区剂量规定的重要性ICRU报告中的靶区定义ICRU报告中的危及器官定义ICRU报告中的剂量规定CRT计划设计IMRT计划设计,靶区概念和靶区剂量规定的重要性,放射治疗实践的需要影像技术的发展使从3D空间甚至4D时空准确定义靶区和正常组织成为可能剂量计算模型的发展使在3D空间准确了解靶区和正常组织的受照剂量成为可能,ICRU的有关报告,Report29DoseSpecificationforReportingExternalBeamTherapywithPhotonsandElectrons(1978)Report50Prescribing,Recording,andReportingPhotonBeamTherapy(1993)Report62Prescribing,RecordingandReportingPhotonBeamTherapy(SupplementtoICRUReport50)(1999),InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements国际辐射单位和计量委员会,ICRU62的区域定义(一),大体肿瘤(GrossTumorVolume,GTV)PrimaryTumorandPossiblymetastaticlymphnodesorothermetastasesvisiblebyimagingorclinicalexaminations,ICRU62的区域定义(二),临床靶区(ClinicalTargetVolume,CTV)GTV+tissuesofpotentialtumorspreadorsub-clinicaldiseases,ICRU62的区域定义(三),内靶区(InternalTargetVolume,ITV)CTV+internalmargintoaccountformotionofCTVduetoorganmotion,ICRU62的区域定义(四),计划靶区(PlanningTargetVolume,PTV)CTV+AdditionalmargintoallowsetuperrorsandGTV/CTVmotion,ICRU62的区域定义图示,大体肿瘤(GTV),内靶区(ITV),计划靶区(PTV),治疗区,照射区,临床靶区(CTV),适形指数ConformityIndex(CI)canbeemployedwhenthePTVisfullyenclosedbythetreatedvolume,thenbeingthequotientofthetreatedvolumeandthevolumeofthePTV.,GTV的确定,一般由放疗医师依据多种模式的影像确定GTVGTV的确定受多种因素的影响医师知识和经验影像模式影像参数的设置,医师知识和经验,两侧脑肿瘤患者，不同医师GTV勾画()8位放疗科医师()2位放诊科医师(-)2位神经外科医师(Leunensetal.,1993.),窗宽、窗位对GTV定义的影响,Purdy,SeminarsonRadiationOncology,14(1):27-40,2004,CTV的确定,在确定GTV后，根据肿瘤的扩散特点可以确定在GTV周围的亚临床灶和在远处可能侵犯的范围在确定CTV时只考虑静态影像和肿瘤的生物学行为，不考虑器官运动、摆位误差和将要采用的治疗技术,CTV的确定:例1,A:肿瘤外无病灶的占41%。B:.参考肿瘤外扩展2cm，占17%。C:参考肿瘤外非浸润肿瘤灶扩展2cm，占28%。D:参考肿瘤外浸润肿瘤灶扩展2cm，占14%。,CTV的确定:例2,ITV的确定,在CTV的基础上外放一定间距(internalmargin,IM)，补偿在治疗过程中因为运动引起的CTV的位置和形状的变化。在采用4D影像技术获取的不同时相的多套3D影像序列中分别勾画CTV，再叠加得到ITV；或采用最大密度法将不同时相的3D影像序列合成为一套3D影像序列，再勾画ITV。,靶区定位的不确定度SDtl器官运动医学影像设备分辨能力的局限患者摆位误差SDps患者体位变化患者身体状况，如体重变化激光灯和光距尺的误差射野位置误差SDbs,影响PTV与CTV间距的因素,各因素不确定度的合成,靶区位置总不确定度,PTV与CTV的间距取为1.65SDtotalAntolak虚线表示在CTV周围外放1cm间距获得的优化计划,CTV,(调强)适形放疗技术对靶区定义的要求,(调强)适形放疗提供了实现接近理想剂量分布的物理手段。如果靶区定义不当，就失去了适形的意义，甚至可能造成严重后果。充分利用多种影像手段，从各个侧面反映肿瘤情况以准确定义靶区形状,ICRU69的其它区域定义(一),危及器官Organsatrisk(OR)normaltissueswhoseradiationsensitivitymaysignificantlyinfluencetreatmentplanningand/orprescribeddose.,ICRU69的其它区域定义(二),计划危及器官Planningorganatriskvolume(PRV)organatrisk+safetymargintobeusedintreatmentplanning.,ICRU69的其它区域定义(三),剂量热点HotSpotNormaltissueOUTSIDEPTVreceivingdoseslargerthan100%ofspecifiedPTVdoseisconsideredahotspot.diameter15mm.,ICRU69:正常组织结构分类,串型组织(如:脊髓)并型组织(如:肺)串-并型组织(如:心脏)混合型组织(如:肾小球),处方剂量应由放疗医师确定CTV的实际照射剂量要由PTV剂量分布估计剂量报告要求ICRU参考点(ReferencePoint)剂量。参考点取靶区中心，在可能的情况下取各射野中心轴交叉点。描述靶区剂量分布:最大剂量、最小剂量、平均剂量、剂量SD和DVH等,ICRU报告:靶区剂量规定,剂量报告要求最大剂量超过特定耐受剂量水平的体积描述剂量分布其它参数:最小剂量、平均剂量、剂量SD和DVH等,ICRU报告:危及器官剂量规定,概要,计划设计的基础知识ICRU有关放射治疗处方、记录和报告的规定CRT计划设计如何选择射野方向?如何选择能量?如何确定射野形状?如何确定射野权重和楔形板?如何评价治疗计划的质量?IMRT计划设计,CRT的临床适应症,射野形状适合靶区投影形状应视为放疗的基本要求，CRT应作为放疗的常规，适应于所有不需要做IMRT的情况。,方法一：正向手工布野,从入射面到靶区中心距离短