靶体积定义和剂量报告

1、靶区定义和剂量报告靶区定义和剂量报告 张红志张红志 中国医学科学院中国医学科学院 肿瘤医院肿瘤医院v前言前言v靶区定义靶区定义v剂量报告剂量报告v前言前言v靶区定义靶区定义v剂量报告剂量报告There are still significant technological gains to be made by radiation oncology. In fact, radiation oncology is just now movinginto a new and exciting era which I will refer to as the three-dimensional ra

2、diation therapy (3DRT) era as a result of the manytechnological advances made by this past generation. Modern medical imaging provides The power of computers continuesto increase These advances have spurred the development of computed tomography simulation (CT simulation) and 3-Dradiation therapy tr

3、eatment planning (3DRTP) systems that likely to replace the conventional simulator and two-dimensional (2D)dose planning systems as the standard of practice foe radiation oncology within the first decade of the 21st century. Advancedcomputer-controlled treatment delivery systems that provide beam in

4、tensity modulated radiation therapy (IMRT) techniques forprecise shaping of dose distribution are now in their first-generation developmental stage. Improved IMRT systems will likelybecome the standard of practice during the second decade of this century.James A. Purdy(Int. J. Radiation Oncology Bid

5、. Phys.,Vol. 46, No.1, 2000)摘译要点：摘译要点： 放射肿瘤学正进入一个新的令人振奋的时代放射肿瘤学正进入一个新的令人振奋的时代3维放射治疗时代维放射治疗时代 21世纪第一个世纪第一个10年，年，CT模拟机和模拟机和3维治疗计划系统或许会取代传统的模拟机和维治疗计划系统或许会取代传统的模拟机和2维计划系统维计划系统 IMRT技术现正经历它的第技术现正经历它的第1代发展阶段代发展阶段 21世纪第世纪第2个个10年，改进的年，改进的IMRT技术或许会成为常规的照射技术技术或许会成为常规的照射技术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

6、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ICRU 50 & 62 定义定义治疗实施治疗实施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

7、 Anders Brahme(Acta Oncol. Vol. 39, pp 579-595, 2000)多靶点立体定向放射治疗多靶点立体定向放射治疗 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TPS三维放射治疗实施三维放射治疗实施 放放射射治治疗疗过过程程Radiation Therapy Planning ProcessDecision totreatPlan approval(“Prescription”)Plan implementation- Simulation (plan verification)- MU/time calculation- T

8、ransfer plan to treatment machineAnatomical Model:Target volume / Normal tissuedelineationPositioning and immobilizationTreatment verification- Electronic portal imaging- In-vivo dosimetryDiagnosis - StagingTreatment directiveTechnique:Beam/source definitionDose calculationPlan evaluationPatient ana

9、tomical data acquisition - Imaging (CT, MR) - ContouringYesYesBack to referringphysicianNoIndications forradiotherapyTreatmentprotocolsProtocols fordata acquisitionDose constraintsfor normal tissueand targetProtocol fordata transferOptimizationNo* Note : Process partsin italics not includedin curren

10、t workTreatment deliveryIAEA 430 号报告放射治疗过程放射治疗过程3D 影像影像 靶体积和敏感靶体积和敏感器官定义器官定义照射野设计照射野设计剂量计算及优化剂量计算及优化 剂量验证剂量验证生物学模式生物学模式 患者体位确认患者体位确认实施治疗实施治疗3DCRT/IMRT 实施实施过程（过程（ Chain）Steve Webb, 1992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：定义靶区，定义正常组织（敏感放射治疗

11、的治疗参数包括：定义靶区，定义正常组织（敏感器官），剂量处方（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 Faiz M. Khan治疗计划设计过程治疗计划设计过程v患者影像资料的获取和处理，定义靶区及敏感器官，患者影像资料的获取和处理，定义靶区及敏感器官，确定治疗方案确定治疗方案v治疗参数的确定（剂量计算，剂量

12、分布的评估，治疗参数的确定（剂量计算，剂量分布的评估，DVH，剂量报告），剂量报告）v计划确认和治疗实施精度和误差分析计划确认和治疗实施精度和误差分析v前言前言v靶区定义靶区定义v剂量报告剂量报告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ICRU 50 & 62 定义定义

13、治疗实施治疗实施ICRU 29 定义定义v靶区：获得处方剂量的肿瘤临床灶和亚临床靶区：获得处方剂量的肿瘤临床灶和亚临床灶，包括器官运动和摆位误差灶，包括器官运动和摆位误差v治疗区：获得最小处方剂量靶体积治疗区：获得最小处方剂量靶体积v照射区：相对正常组织剂量限值，获得有临照射区：相对正常组织剂量限值，获得有临床意义剂量的组织床意义剂量的组织ICRU 29 定义定义靶区靶区治疗区治疗区照射区照射区ICRU 50 定义定义v肿瘤区肿瘤区 Gross Tumor Volume (GTV)：通过影像和：通过影像和临床检查可见的肿瘤临床检查可见的肿瘤 (或术后的瘤床或术后的瘤床) v临床靶区临床靶区 C

14、linical Target Volume (CTV)： GTV + 潜在的肿瘤侵润组织或亚临床灶潜在的肿瘤侵润组织或亚临床灶v计划靶区计划靶区 Planning Target Volume (PTV)：CTV + 由摆位误差和由摆位误差和 GTV/CTV 生理运动所增加的外放边生理运动所增加的外放边界界ICRU 50 定义定义 肿瘤区（肿瘤区（GTV）临床靶区临床靶区 (CTV)计划靶区计划靶区 (PTV)治疗区治疗区照射区照射区 ICRU 62 定义定义v肿瘤区肿瘤区 Gross Tumor Volume (GTV)：Tumor通过通过影像和临床检查可见的肿瘤影像和临床检查可见的肿瘤 (或

15、术后的瘤床或术后的瘤床) v临床靶区临床靶区 Clinical Target Volume (CTV)： GTV + 潜在的肿瘤侵润组织或亚临床灶潜在的肿瘤侵润组织或亚临床灶v计划靶区计划靶区 Planning Target Volume (PTV)：CTV + 由摆位误差和由摆位误差和 GTV/CTV 生理运动所增加的外放边生理运动所增加的外放边界界v内靶区内靶区 Internal Target Volume (ITV)： CTV + 考考虑器官运动引起的虑器官运动引起的CTV内边界位置变化内边界位置变化ICRU 62 定义定义 肿瘤区肿瘤区(GTV)内靶区内靶区(ITV)计划靶区计划靶区

16、(PTV)治疗区治疗区照射区照射区临床靶区临床靶区(CTV)ICRU 29, 50, and 62 敏感器官敏感器官（Organs at Risk ）定义的比较）定义的比较vICRU 29：定义敏感器官：定义敏感器官 vICRU 50：定义敏感器官，及其在优化治疗计划时：定义敏感器官，及其在优化治疗计划时考虑由于器官运动和摆位误差引起的几何变化考虑由于器官运动和摆位误差引起的几何变化vICRU 62: 计划敏感器官体积（计划敏感器官体积（Planning organ at risk volume （PRV） = 敏感器官敏感器官+ 优化治疗计优化治疗计划所引用的安全边界划所引用的安全边界如：头

17、颈部调强治疗脊髓的安全边界约如：头颈部调强治疗脊髓的安全边界约5-8mm正常组织剂量：热点（正常组织剂量：热点（ Hotspot）v 靶区靶区(ICRU 29) 或或 PTV (ICRU 50/62) 外正外正常组织接受剂量常组织接受剂量 处方剂量处方剂量ICRU 29：热点大于：热点大于 2 cm2ICRU 50/62：热点最小径大于：热点最小径大于1.5 cmv小器官的热点体积应该小于上述标准小器官的热点体积应该小于上述标准 ICRU 报告的比较报告的比较Purdy, Seminars on Radiation Oncology, 14 (1): 27-40, 2004靶区的定义靶区的定义

18、vGTV， CTV的定义的定义 CT模拟技术模拟技术 图像融合技术图像融合技术 解剖和功能影像结合技术解剖和功能影像结合技术vPTV的定义的定义 CTV的外放范围的外放范围vOAR的定义的定义GTV/CTV的定义：的定义：vGTV/CTV：基于病史，临床经验，临床检查：基于病史，临床经验，临床检查-通常由放射肿瘤学医师定义通常由放射肿瘤学医师定义 当存在多个原发灶，或转移淋巴结，应定义多个当存在多个原发灶，或转移淋巴结，应定义多个 GTV每个每个 GTV定义相应的定义相应的 CTV 和和 PTVGTV/CTV的定义：的定义： GTV/CTV的定义依赖于：的定义依赖于： 医师的经验和判断：同一患

19、者，不同医师医师的经验和判断：同一患者，不同医师常常会勾画出不同的靶区常常会勾画出不同的靶区使用的影像装置：如果分别使用使用的影像装置：如果分别使用 CT，MRI，或超声，会勾画出不同的组织体积（如前或超声，会勾画出不同的组织体积（如前列腺）列腺）影像显示参数的设置：影像显示参数的设置：CT窗位设置会明显窗位设置会明显影响对靶体积的定义影响对靶体积的定义不同医生定义靶区的差别不同医生定义靶区的差别v 五个医生，八个病人v 最大最大/最小最小 7:1.v 平均 TCP 51%,v Large interrobserver variation in GTV Van de Steene et al,

20、 R&O, 2002;62:37肺癌肺癌不同医生定义靶区的差别不同医生定义靶区的差别vT3NoMo 舌底鳞癌患者v 11 个医生定义 CTVv 平均 CTV : 327cc (min 119 max 601) v 最小最小/最大最大 : 5 Jeanneret&Mirimannoff, submitted 2005 头颈头颈不同医生定义靶区的差别不同医生定义靶区的差别v 12 个医生定义5个脑瘤患者靶区v勾画靶区的一致性为25%75% v定义靶体积的一致性为40% 82% 脑瘤脑瘤Leunens, R&O 1993; 29:169窗位设置对靶区定义的影响窗位设置对靶区定

21、义的影响Purdy, Seminars on Radiation Oncology, 14 (1): 27-40, 2004CT/MR I 图像融合图像融合冠状显示冠状显示轴向显示轴向显示PET / CT图像融合图像融合: 解剖和功能信息的结合解剖和功能信息的结合Chao 2001肿瘤内的肿瘤内的Hypoxic area ITV / PTV的定义：的定义：vITV：主要基于临床经验，有限部位的数据可利用：主要基于临床经验，有限部位的数据可利用（肺（肺/纵隔运动，前列腺运动等）纵隔运动，前列腺运动等）vPTV：综合：综合 ITV 和不同部位，固定装置，特定放疗和不同部位，固定装置，特定放疗中心摆

22、位误差（系统和随机误差）中心摆位误差（系统和随机误差）治疗的不同阶段，可定义不同的治疗的不同阶段，可定义不同的 PTV （开始，补量）（开始，补量）根据敏感器官的剂量限值，往往需要修改根据敏感器官的剂量限值，往往需要修改 PTV 靶区的确定靶区的确定Gross tumor volume, GTV（影像学能识别的病变范围）（影像学能识别的病变范围）Clinical target volume, CTV （亚临床灶）（亚临床灶）Planning target volume, PTV （几何学不确定性）（几何学不确定性）Treated volume, TVIrradiated volume, IV靶

23、区位置的不确定度靶区位置的不确定度v靶区定位的不确定度靶区定位的不确定度SDtl器官运动器官运动医学影像设备分辨能力的局限医学影像设备分辨能力的局限v患者摆位误差患者摆位误差SDps患者体位变化患者体位变化患者身体状况，如体重变化患者身体状况，如体重变化激光灯和光距尺的误差激光灯和光距尺的误差v射野位置误差射野位置误差SDbs靶区位置总不确定度靶区位置总不确定度222bspstltotalSDSDSDSDPTV与CTV的间隙取为1.65 SDtotal（CTV在PTV95%的可信度内) Antolak & Rosen 1.96 SDtotal Ekberg et al1.5 SDtot

24、al Goitein器官运动器官运动v与体位有关的运动与体位有关的运动v不同分次间的运动不同分次间的运动v同一分次内的运动同一分次内的运动L M Langen & D T L JonesInt. J.Radiation Oncology Biol. PhysVol. 50(1): 265-278, 2001不同分次间的运动不同分次间的运动: 前列腺前列腺最大值(mm)标准误差(mm)前后 AP141.5-4.1左右 LR8.80.7-1.9上下 SI9.91.7-4.5L M Langen & D T L JonesInt. J.Radiation Oncology Biol.

25、 PhysVol. 50(1): 265-278, 2001同一分次内的运动同一分次内的运动:肺肿瘤肺肿瘤透视观察透视观察20例例vAP 2.4 +1.3 max 5vLa 2.4 +1.4 max 5vSI 3.9 +2.6 max 12 Ekberg Radio& Oncol 48:71-77,1998患者摆位不同解剖部位的系统误差患者摆位不同解剖部位的系统误差测量的平均（最大）误差（测量的平均（最大）误差（mm)部位部位左右左右前后前后头足头足盆腔盆腔3.0 （8.3） 2.3 （3.3） 1.8 （8.0）胸部胸部2.3 （7.8） 3.3（10.3） 3.1 （9.1）腹部腹

26、部2.1 （5.4） 2.4 （5.8） 3.0 （5.8）头颈头颈1.9 （4.5） 1.9 （5.6） 2.4 （5.0）James BalterPTV与与CTV之间的间隙之间的间隙v头颈头颈 各方向均为各方向均为5 mmv肺癌肺癌 前后、左右前后、左右 5-15mm 上下上下 10-20mmv前列腺前列腺 各方向均为各方向均为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 肿瘤医院资料肿瘤医院资料v前言前言v靶区定义靶区定义v剂量报告剂量报告ICRU 剂量报告剂量报告v最小，最大，平均和最小，最大，平均和ICRU参考剂量参考剂量 与临床相关，并可确定，剂量梯度较小与临

27、床相关，并可确定，剂量梯度较小vPTV的剂量变化范围：的剂量变化范围：-5%-+7% 在在IMRT中难以实现中难以实现ICRU 剂量报告（续）剂量报告（续）ICRU参考剂量点：参考剂量点： 多野交角照射时，为各野多野交角照射时，为各野 中心轴的交点（等中心照中心轴的交点（等中心照 射时，即等中心点）射时，即等中心点）ICRU 剂量报告（续）剂量报告（续）ICRU参考剂量点：参考剂量点：多野交角照射凹形靶区，多野交角照射凹形靶区，各野中心轴的交点不表示各野中心轴的交点不表示ICRU参考剂量点参考剂量点ICRU 剂量报告（续）剂量报告（续）v适用于常规治疗及传统适形治疗适用于常规治疗及传统适形治疗

28、v表示调强治疗中，非均匀剂量分布的剂量处表示调强治疗中，非均匀剂量分布的剂量处方和报告较为困难方和报告较为困难v调强治疗中使用完整的剂量调强治疗中使用完整的剂量体积参数，适体积参数，适合临床实践合临床实践基于基于DVH的剂量报告的剂量报告 二维放射治疗向三维放射治疗的发展二维放射治疗向三维放射治疗的发展v剂量参数（剂量参数（ D100，D95，D50，D30）：）： 100%，95%， 50%，30%的靶体积及正常的靶体积及正常组织所得到的剂量；组织所得到的剂量；v体积参数（体积参数（ V100，V95， V50）：得到）：得到100%，95%，50%处方剂量的靶体积及正处方剂量的靶体积及正常

29、组织的体积常组织的体积鼻咽癌原发与全颈、锁骨上区全程鼻咽癌原发与全颈、锁骨上区全程IMRTIMRT治疗治疗 徐国镇徐国镇 高黎高黎全程全程IMRTIMRT治疗治疗颈淋巴结区剂颈淋巴结区剂量分布理想量分布理想 徐国镇徐国镇 高黎高黎鼻咽癌原发及上颈、锁骨上区全程鼻咽癌原发及上颈、锁骨上区全程IMRTIMRT治疗治疗 徐国镇徐国镇 高黎高黎剂量报告参数比较剂量报告参数比较说明：剂量定义方式：说明：剂量定义方式： D95 PTV，为，为1 （三维适形治疗）（三维适形治疗） ISO剂量范围：剂量范围：0.98-1.11（中位剂量（中位剂量 1.05） 最大剂量范围：最大剂量范围：1.10-1.20 （中位剂量（中位剂量 1.15） 平均剂量范围：平均剂量范围：1.03-1.09（中位剂量（中位剂量 1.07）剂量报告参数比较剂量报告参数比较 (续）续）说明：剂量定义方式：说明：剂量定义方式： D95-D99 PTV（GTV），为），为1 （调强治疗）（调强治疗） ISO剂量范围：剂量范围：0.79-1.10（中位剂量（中位剂量 0.95） 最大剂量范围：最大剂量范围：1.01-1.18（中位剂量（中位剂量 1.15） 平均剂量范围：平均剂量范围：0.92-1.09（中位剂量（中位剂量 1.07）剂量报告参数比较（续）剂量报告参数比较（续）说明：剂