IMRT-IGRT-SBRT

1、IMRT IGRT SBRT 王建国王建国2012年年3月月12日日放射治疗计划和治疗实施放射治疗计划和治疗实施患者诊断患者诊断/处方剂量处方剂量X-ray 影像影像体积影像和影像融合体积影像和影像融合 平面影像靶体积平面影像靶体积和敏感器官定义和敏感器官定义正向计划设计正向计划设计计划评估计划评估体积影像靶体积体积影像靶体积和敏感器官定义和敏感器官定义正向正向/逆向计划设计逆向计划设计剂量报告剂量报告ICRU 29 定义定义(1979)ICRU 50 & 62 定义定义(1993,1999)治疗实施治疗实施国内开展三维放射治疗技术的统计国内开展三维放射治疗技术的统计三维放射治疗技术三

2、维放射治疗技术开展的单位数（开展的单位数（%）* *三维适形治疗三维适形治疗579（60.8%）调强放射治疗调强放射治疗115（12.1%）立体定向放射治疗立体定向放射治疗（X，射线）射线）486（51.1%）* * 全国放射治疗单位全国放射治疗单位952952家家殷蔚伯（殷蔚伯（2007）三维放射治疗的基本技术特征三维放射治疗的基本技术特征vCT模拟技术模拟技术v应用三维治疗计划系统应用三维治疗计划系统v计算机控制实施治疗技术计算机控制实施治疗技术CT模拟模拟v大孔径或常规大孔径或常规CTCT v平面平面定位定位床床v模拟机工作站模拟机工作站v激光定位系统激光定位系统 确定叶片位置确定叶片位

3、置确定照射野参数确定照射野参数治疗计划系统是治疗过程的治疗计划系统是治疗过程的 心脏心脏IAEA 430IAEA 430TPS三维放射治疗实施三维放射治疗实施治疗计划设计治疗计划设计v治疗计划设计是一个过程，是使患者得到最优化治疗而确定治疗计划设计是一个过程，是使患者得到最优化治疗而确定各种治疗参数的过程；各种治疗参数的过程；v放射治疗的治疗参数包括：定义靶体积，定义正常组织（敏放射治疗的治疗参数包括：定义靶体积，定义正常组织（敏感器官），剂量处方（感器官），剂量处方（dose prescription), 剂量分次模式，剂量分次模式，患者体位，剂量计算和分布，剂量评估和确认，治疗机设置；患者

4、体位，剂量计算和分布，剂量评估和确认，治疗机设置；v治疗计划设计最终产生一个详细治疗计划，并将在几周内仔治疗计划设计最终产生一个详细治疗计划，并将在几周内仔细和准确地执行细和准确地执行 三维放射治疗计划系统的基本功能三维放射治疗计划系统的基本功能 CT影像输入和三维重建影像输入和三维重建,多模式影像融合多模式影像融合BEV功能功能,可正向和可正向和/或逆向确定照射野参数或逆向确定照射野参数准确计算准确计算3D剂量分布剂量分布DVH功能，功能，3D剂量分布评估剂量分布评估生成特定格式的治疗计划文件生成特定格式的治疗计划文件现代的放射治疗系统现代的放射治疗系统Siemens VarianElekt

5、aTomotherapyBrainLabAccuray利用多叶准直器实施调强治疗利用多叶准直器实施调强治疗3DCRT/IMRT技术特点技术特点v即使复杂形状的靶体积，也可以获得较高的即使复杂形状的靶体积，也可以获得较高的剂量和适形指数剂量和适形指数v显著降低正常组织及敏感器官的剂量显著降低正常组织及敏感器官的剂量v实施照射时间相对较长实施照射时间相对较长v靶体积和敏感器官间陡峭的剂量分布，要求靶体积和敏感器官间陡峭的剂量分布，要求比常规照射技术更高的几何位置精度比常规照射技术更高的几何位置精度靶体积移动（摆位误差或组织运动）导致误照射靶体积移动（摆位误差或组织运动）导致误照射IGRT技术修正器

6、官运动技术修正器官运动治疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量治疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量分布的影响分布的影响肿瘤和正常组织随时间肿瘤和正常组织随时间(秒秒,天天,周周)运动特点运动特点v周期性和可预测性（呼吸运动）周期性和可预测性（呼吸运动）v不规则（蠕动）不规则（蠕动）v渐变（肿瘤的退缩）渐变（肿瘤的退缩）IMRT IGRTvIMRT对几何位置准确性的要求，促进了具有平面对几何位置准确性的要求，促进了具有平面和或体积图像功能治疗机的发展和或体积图像功能治疗机的发展v治疗机图像技术的优势，推动治疗机图像技术的优势，推动IMRT技术发展为一技术发展为一新领域新领域图像引导图像引导3DCRT技术技术

7、(简称简称IGRT)vIGRT技术可以为减小摆位误差技术可以为减小摆位误差(每一分次治疗间每一分次治疗间),改改善器官运动和解剖结构变化的影响善器官运动和解剖结构变化的影响(同一分次治疗同一分次治疗中中),提供图像信息，以提高治疗效果。提供图像信息，以提高治疗效果。IGRT的作用的作用v准确定义准确定义PTV的边界的边界(特定患者和特定患者和/或特定部位或特定部位)v准确实施患者摆位准确实施患者摆位v便于治疗中靶体积的定位便于治疗中靶体积的定位v实时监测解剖结构的变化实时监测解剖结构的变化IGRT ART(自适应放射治疗自适应放射治疗)vIGRT为临床提供了丰富的影像信息，可掌握为临床提供了丰

8、富的影像信息，可掌握患者位置和解剖结构的动态变化患者位置和解剖结构的动态变化vCBCT可测试这一动态变化（天可测试这一动态变化（天/周）周）vART是根据这一动态变化，修正治疗方案，是根据这一动态变化，修正治疗方案，实施个体化治疗实施个体化治疗过大的外放边界过大的外放边界LatSI特定患者的误差修正特定患者的误差修正 ART技术技术患者患者A患者患者B患者患者C患者患者DWilliam Beaumont KVCTKVCT治疗计划治疗计划MVCTMVCT治疗治疗 CT/ CT/ 计划计划 CT CT 融合融合图像引导实施照射图像引导实施照射1313例头颈部肿瘤摆位误差与发生频数的关系例头颈部肿瘤

9、摆位误差与发生频数的关系 张连胜张连胜(2008) 肿瘤医院资料肿瘤医院资料 13 13例头颈部肿瘤摆位误差统计例头颈部肿瘤摆位误差统计LR(cm)LR(cm)SI(cm)SI(cm)AP(cm)AP(cm)Rx(deg)Rx(deg)Ry(deg)Ry(deg) Rz(deg)Rz(deg)平均值平均值0.130.130.111.050.870.68标准差标准差0.150.170.140.771.080.89误差误差 -0.390.39-0.460.26-0.360.44-12.7-32.7-31.46767例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系 67 67例胸

10、部肿瘤摆位误差统计例胸部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)AP(cm)Rx(deg)Ry(deg)Rz(deg)平均值平均值0.200.340.251.060.850.78标准差标准差0.270.440.311.451.231.08误差误差 0.631.15-1.021.73-0.901.27-5.03.5-5.03.4-3.03.2 4040例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系 4040例腹部肿瘤摆位误差统计例腹部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)AP(cm)Rx(deg)Ry(deg)Rz(deg)平均值平均值0.230.370.271.221.

11、050.98标准差标准差0.300.450.341.561.441.24 范围范围1.240.721.081.051.390.60-4.05.1-4.04.5-3.03.5位置误差分析位置误差分析v系统误差：分次摆位误差的平均值系统误差：分次摆位误差的平均值 离线离线(off-line)方式修正方式修正 v随机误差：每分次摆位误差的波动随机误差：每分次摆位误差的波动(标准差标准差) 在线在线(on-line)方式修正方式修正 PTV与与CTV之间的间隙之间的间隙（2系统误差系统误差+0.7随机误差）随机误差）v头颈头颈 各方向均为各方向均为5 mm(3.1-3.8mm)*v肺癌肺癌 前后、左右

12、前后、左右 5-15mm 上下上下 10-20mm(5.9-10mm)*v前列腺前列腺 各方向均为各方向均为10mm (5.6-10mm)*, 与直肠或膀胱相邻处缩小为与直肠或膀胱相邻处缩小为5mm *IGRT技术建议值技术建议值IGRT技术修正摆位误差技术修正摆位误差IGRT技术修正摆位误差技术修正摆位误差IGRT在线工作流程在线工作流程 作计划作计划CT采集采集XVI图像图像在在 治疗机上摆位治疗机上摆位CT图像到图像到计划系统计划系统治疗计划到治疗机治疗计划到治疗机获得获得XVI图像图像VolumeView 对图像进行登记对图像进行登记 IGRT在线工作流程在线工作流程(续续)XVI数据

13、到计划系统数据到计划系统参数到床与加速器参数到床与加速器计划到计划到 Desktop Pro如有必要可再如有必要可再采集图像校验采集图像校验VolumeView 对图像进行登记对图像进行登记在在 治疗机上进行治疗治疗机上进行治疗病人离开治疗室病人离开治疗室医科达医科达 VMAT技术技术改变机架旋转速度改变机架旋转速度改变改变MLC形状和机头角度形状和机头角度改变剂量率改变剂量率瓦里安瓦里安RapidArc技术技术 显著降低治疗时间显著降低治疗时间RapidArc传统的传统的7照射野治疗照射野治疗1685 MU496 MU新的照射技术对治疗模式的挑战新的照射技术对治疗模式的挑战v常规治疗模式始于

14、二十世纪三十年代：一周常规治疗模式始于二十世纪三十年代：一周照射五次，每次照射照射五次，每次照射1.82.0Gy，持续治疗，持续治疗67周，总剂量周，总剂量6070Gy。v采用新的照射技术，可以减小正常组织的剂采用新的照射技术，可以减小正常组织的剂量，对某些部位和期别的病变，可采用高分量，对某些部位和期别的病变，可采用高分次剂量和总剂量，并且缩短总治疗时间的治次剂量和总剂量，并且缩短总治疗时间的治疗模式疗模式基于生物学原理改变分次模式基于生物学原理改变分次模式( (二十世纪八十年代中期）二十世纪八十年代中期） 利用肿瘤组织和正常组织分次敏感性的差异利用肿瘤组织和正常组织分次敏感性的差异改变分次

15、模式：改变分次模式： 超分割模式超分割模式提高肿瘤总剂量（增加每天剂量）提高肿瘤总剂量（增加每天剂量） 加速超分割模式加速超分割模式缩短治疗时间缩短治疗时间基于物理技术优势改变分次模式基于物理技术优势改变分次模式 ( (二十世纪九十年代初期）二十世纪九十年代初期） 选择合适的病例，应用选择合适的病例，应用X（）射线）射线三维照射三维照射技术技术X（）射线）射线立体定向放射治疗、三维立体定向放射治疗、三维适形治疗和调强治疗等，在降低正常组织剂适形治疗和调强治疗等，在降低正常组织剂量的前提下，提高肿瘤组织的总剂量（或分量的前提下，提高肿瘤组织的总剂量（或分次剂量、生物效应剂量），缩短治疗时间次剂量

16、、生物效应剂量），缩短治疗时间立体定向放射手术立体定向放射手术(SRS)和放射治疗和放射治疗(SRT)v高分次治疗模式，肿瘤治疗始于二十世纪七高分次治疗模式，肿瘤治疗始于二十世纪七十和八十年代，主要治疗颅内病变十和八十年代，主要治疗颅内病变v应用这一技术治疗体部病变应用这一技术治疗体部病变(SBRT)，始于二，始于二十世纪九十年代初期：瑞典（十世纪九十年代初期：瑞典（1994），日本），日本（1998），美国（），美国（2003），中国），中国治疗模式的改变治疗模式的改变v增加肿瘤的总剂量和分次剂量；增加肿瘤的总剂量和分次剂量；v保持或尽量减少正常组织特别是敏感器官的保持或尽量减少正常组织特别

17、是敏感器官的总剂量和分次剂量；总剂量和分次剂量；v缩短总治疗时间和减少分次次数缩短总治疗时间和减少分次次数 立体定向治疗原理立体定向治疗原理多靶点立体定向放射治疗多靶点立体定向放射治疗国外现代放射肿瘤学专著国外现代放射肿瘤学专著（介绍了中国立体定向介绍了中国立体定向治疗系统）治疗系统）立体定向放射手术立体定向放射手术/放射治疗技术放射治疗技术 JVan Dyk立体定向放射手术立体定向放射手术/放射治疗放射治疗 钴钴-60 射线射线高能高能X 射线射线质子和重离子质子和重离子 1：刀刀 Leksell Gammaknife 2：旋转：旋转系统系统3：多多源等中心系统源等中心系统1：等中心式加速器

18、：等中心式加速器2：小型加速器：小型加速器 Cyberknife回旋加速器回旋加速器X（）射线）射线立体定向照射技术开创了高分次立体定向照射技术开创了高分次(hypofractionated)肿瘤放射治疗的先河肿瘤放射治疗的先河Leksell Gamma Knife PerfexionLeksell Gamma Knife PERFEXIONLeksell Gamma Knife治疗体积治疗体积Leksell Gamma Knife CLeksell Gamma KnifeLeksell Gamma Knife CLeksell Gamma Knife PERFEXION中国全身旋转式伽玛射线治疗系统中国全身旋转式伽玛射线治疗系统中国全身旋转式伽玛射线治疗系统（续）中国全身旋转式伽玛射线治疗系统（续） 加速器立体定向治疗系统加速器立体定向治疗系统准直器托架准直器托架 准直器准直器 治疗床施配器治疗床施配器 非小细胞肺癌立体定向放射治疗非小细胞肺癌立体定向放射治疗(SBRT)结果结果肺部肿瘤图像引导肺部肿瘤图像引导SBRT技术技术计划计划CT影像影像C