肿瘤放射治疗技术进展1课件

1、大家好2021/3/21大家好2021/3/21肿瘤放射治疗技术的发展Advances in Radiation Therapy Technology胡逸民(Y.M.Hu)中国医学科学院肿瘤医院Cancer Institute (Hospital),CAMS, Beijing2021/3/22肿瘤放射治疗技术的发展Advances in Radiat肿瘤放射治疗技术的发展 Advances in Radiation Therapy Technology 一、癌症三大治疗手段比较二、放射治疗面临的问题 30%凹形靶区的治疗 30%肿瘤对X()射线的抗拒三、剂量引导放射治疗(DGRT)2021/3

2、/23肿瘤放射治疗技术的发展 Advances in Radia肿瘤放射治疗技术的发展 Advances in Radiation Therapy Technology 一、癌症三大治疗手段比较二、放射治疗面临的问题 30%凹形靶区的治疗 30%肿瘤对X()射线的抗拒三、剂量引导放射治疗(DGRT)2021/3/24肿瘤放射治疗技术的发展 Advances in Radia癌症治疗的三大手段肿瘤治疗技术进展2021/3/25癌症治疗的三大手段肿瘤治疗技术进展2021/3/25三大治疗手段在肿瘤治疗中的地位CTV 亚临床病变病理边界 (手术 化疗 放疗)GTV 实体瘤-影像学边界 (手术 放疗)

3、hGTV 乏氧细胞区-PET显像 (手术 放疗)2021/3/26三大治疗手段在肿瘤治疗中的地位CTV 亚临床病变病理适形放射治疗的临床价值癌症治疗五年生存率1900s 1930s 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:2061-2069Cancer 198

4、3; 51; 2401-2409肿瘤治疗技术进展2021/3/27适形放射治疗的临床价值癌症治疗五年生存率1900s 放射治疗的手段放疗技术进展2021/3/28放射治疗的手段放疗技术进展2021/3/28肿瘤放射治疗技术的发Advances in Radiation Therapy Technology 一、癌症三大治疗手段比较二、放射治疗面临的问题 30%凹形靶区的治疗 30%肿瘤对X()射线的抗拒三、剂量引导(DGRT)放射治疗2021/3/29肿瘤放射治疗技术的发Advances in Radiatio肿瘤放射治疗技术的发展一、癌症三大治疗手段比较二、放射治疗面临的问题 30%凹形靶区

5、的治疗 30%肿瘤对X()射线的抗拒三、剂量引导放射治疗(DGRT)2021/3/210肿瘤放射治疗技术的发展一、癌症三大治疗手段比较二、放射放射治疗存在的问题 约有30%左右的肿瘤为凹形靶区,周围有重要器官。 调强治疗(IMRT)可望解决 约有30% 左右的肿瘤对X()射线、电子束和质子束抗拒。 期望中子、轻、重离子放疗技术进展2021/3/211放射治疗存在的问题 约有30%左右的肿瘤为凹形靶区,周围提高治疗增益比的技术(历史)进程Conventional RT 常规放疗 3D Conformal RT 适形放疗 Intensity Modulation RT 调強放疗20世纪70年代未2

6、0世纪 90年代初2021/3/212提高治疗增益比的技术(历史)进程Conventional RIMRT原理2021/3/213IMRT原理2021/3/213GTVITVCTVPhysical Optimization物理优化IGRT 及IGRT后时代的发展方向IGRT (DGRT)hGTVIMRT (EMRT)Energy optimizationBiological Optimization生物优化QMRT (LET Optimization)BGRT2021/3/214GTVITVCTVPhysical Optimization进展5：质子IMRT(IMPT)Proton IMRTP

7、hoton IMRT2021/3/215进展5：质子IMRT(IMPT)Proton IMRTPhoBeam 15,16,17Beam 5,6,7,8Beam 1,2,3,4Beam 9,10,11Beams 12,13,14Static MLC fields superimposed at a number of fixed gantry anglesAlready Commercially Available and Clinical IMRT Step and Shoot放疗技术进展2021/3/216Beam 15,16,17Beam 5,6,7,8Beam CO 60 1955197

8、2Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照机发展史C形臂单头设计19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照机发展史环形机架单头设计2005CBCTCommercial Availab

9、ilityHelical TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Verification2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放射治疗机的发展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2021/3/217CO 60 19551972Clinac 41988EPIClinac 4 (1969)Clinac 6-100

10、 & 600c (1970s - 90s) Clinac 1800c(1980s 1990s)Clinac 2300 series (1990s - 2000s)Trilogy“Modern”C-形臂单头锥束治疗机40年发展Elekta SynergySiemensArtiste2021/3/218Clinac 4 Clinac 6-100 & 600c CO 60 19551972Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)200

11、8RapidArcIMAT外照机发展史C形臂单头设计19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照机发展史环形机架单头设计2005CBCTCommercial AvailabilityHelical TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Veri

12、fication2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放射治疗机的发展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2021/3/219CO 60 19551972Clinac 41988EPI图 调强方式: MLC(断层)调强强度分布PositionIntensity步进式调强适形放射治疗C-形臂单头扇形束治疗机2021/3/220图 调强方式: MLC(断层)调强强度分布Positio强度分布PositionIntensity螺旋式调强适形放射治疗CT环形

13、机架扇形束治疗机2021/3/221强度分布PositionIntensity螺旋式调强适形放射MRI TomographySPEC TomographyPositron EmissionTomographyTomoTherapyThe new standard for Radiation OncologyComputedTomographyNewAll of these new technologies are based on the ring gantry designCT环形机架扇形束治疗机2021/3/222MRI SPEC TomographyPositron EmLane Ros

14、en, MD Willis Knighton Cancer Center 2021/3/223Lane Rosen, MD CO 60 19551972Clinac 41988EPIDMLC1995Serial TomoTherapy(1st commercial IMRT)2001IMRT2003CT Guided IG-IMRT(TomoTherapy)2008RapidArcIMAT外照机发展史C形臂单头设计19923D Treatment19961968 (commercialized versions) 1983MRI1992Helical CT 1995Helical Multi

15、slice CT 2002PET/CT usecommonIn RT 外照机发展史环形机架单头设计2005CBCTCommercial AvailabilityHelical TomoTherapy2003C-Arms inventedfor diagnostic X-RaysEarly 1900s2005AdaptivePlanningDGRTDose Verification2007StatRTThroughput and Reliability Enhancements20082003CT外照射放射治疗的发展方向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

16、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1968199420012004 Elekta -knifeOUR-knifeTri-beams2007Five-beams外照机发展史环形机架多头设计Non-coplanar-beams IMRT,IGRT,DGRT2021/3/224CO 60 19551972Clinac 41988EPI Elekta -刀 和 OUR -刀 装置示意图 放疗技术进展2021/3/225 Elekta -刀 和 OUR -刀 装置示意图 放疗SGS-I型超伽治疗系统的治疗原理2021/3/226SGS-I型超伽治疗系统的治疗原

17、理2021/3/2262021/3/2272021/3/2272021/3/2282021/3/228X射线立体定向治疗(X-刀)2021/3/229X射线立体定向治疗(X-刀)2021/3/229肿瘤放射治疗设备Cyber-刀6MV-X FSZ 5mm-60mm Dose Rate: 300cGy/min SAD: 800mm 6 Freedom Robot放疗技术进展2021/3/230肿瘤放射治疗设备Cyber-刀放疗技术进展2021/3/23三个放射源共面互成120交角,线束中心轴聚焦于一点,称为焦点或等中心整个装置分内、外两个环架。三个放射源及其准直系统共装于内环架上,内环架可绕外环架旋转30内、外环架可绕其铅垂面倾斜30,形成空间聚焦 三源X()调强治疗装置参考外形2021/3/231三个放射源共面互成120交角,线束中心轴聚焦于一点,称为焦三个放射源共面互成120交角,线束中心轴聚焦于一点,称为焦点或等中心整个装置分内、外两个环架。三个放射源及其准直系统共装于内环架上,内环架可绕外环架旋转30内、外环架可绕其铅垂面倾斜30,形成空间聚焦 三源X()调强治疗装置参考外形2021/3/232三个放射源共面互成120交角,线束中心轴聚焦于一点,称为焦IMRTTCFB TechniqueN 80 时 X()-刀 N = 1-10 时 IMRT(3DCRT) 多种