《李英放射物理》PPT课件.ppt

1、附一院肿瘤科 李 英 2013.3,放 射 物 理 学,主讲内容,一. 常用放射源及其射线的物理特性 二. 放射线的临床剂量学特性和测量 三. 放射治疗技术,三. 放射治疗技术,放射治疗的基本原则和目的,尽可能的提高肿瘤组织剂量；尽可能减少正常组织剂量,治疗增益比=,肿瘤组织（靶区）所受剂量放射治疗的目的 正常组织所受剂量,外照射放射治疗技术种类,三. 放射治疗技术,立体定向放射治疗（ stereotactic radiotherapy，简称SRT ） 是指采取等中心技术，非共面多弧照射实现多个小野三维集束照射病变，使其病灶区域受量很高，而周围正常组织受量很低。如为小野三维集束单次大剂量照射病

2、变 ，则又称为立体定向放射外科stereotactic radiosurgery，简称SRS 。 根据其使用的射线不同(线或线)故称为刀或刀。犹如外科手术刀切除病灶一样。直径3cm,立体定向放射治疗,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,调强适形放射治疗(intensity modulated radiation therapy) ： 在照射方向上，照射野的形状与病变(靶区)的形状一致，并且每一个射野内诸点的输入剂量率能按要求的方式进行调整，使靶区内及表面的剂量处处相等，以达到高剂量区剂量分布的形状在三维(立体)方向上与靶区的实际形状一致。仅满足第一个条件的为三维适形放射治疗 (three-d

3、imensional conformal radiation therapy,3DCRT),三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,调强放射治疗 剂量学优点： 可使高剂量区分布，在3D空间上更接近靶区的实际形状， 特别是当靶区形状为凸型及凹型时, 非IMRT技术无法实现 靶区边缘剂量梯度差可较常规放疗更锐利(8-18%/mm) 一次照射过程中可以给不同的靶区以不同的剂量。,三放射治疗技术,IMRT是利用多个照射野、众多子野，调整射野内诸点的输入剂量率，其结果可达到高剂量区的分布和PTV形状完全一致,调强适形放射治疗,调强

4、束常见常见的实现方式,电动多叶光栅调强技术 ML静态调强 MLC动态调强 动态弧形调强技术 断层调强技术,三放射治疗技术,MLC静态调强： Stop & Shot,该技术是把每个照野的强度分级，并把每一照野分为多个子野(Segments)依次进行叠加式照射，每一个子野完成后射束处于”off状态，MLC变换模式完成后，加速器再处于出束状态照射 优点： 容易对计划进行验证 缺点： 射线利用率低 费时间,调强适形放射治疗,调强束常见常见的实现方式,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,调强束常见常见的实现方式,MLC动态调强,(Dynamic）：,通过计算机控制两对叶片(引导片和跟随片)的相向运动由于两

5、对叶片的相对位置、运动速度和停留时间不同实现调强技术, 机架角度不变时，在每个子野治疗的过程中，MLC在照射过程中不断自动变换模式射束始终处于“on”状态 优点：自动化程度高, 速度快 缺点：浪费射线 验证较困难,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,调强束常见常见的实现方式,旋转照射野实现调强(Intensity Modulating Arc Therapy IMAT),是在机架旋转的同时，由MLC形成的射野形状始终处于不断的变化状态,一般为每5-10自动变换照射野的形状,照射弧的数目由所照射靶区的强度分级决定, 每一条照射弧对应一个子野 优点：不存在衔接野剂量的冷热点 射线利用率高 缺点：对T

6、PS 的技术要求更高 计划验证有一定困难,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,调强束常见常见的实现方式,断层式调强治疗（ Serial or Slice to Slice Tomotherapy ）,治疗床步进式扫描照射技术, 每个治疗层面分别照射。该系统主要有三部分组成: 小多叶光栅 : 由20对(40个)8cm厚的叶片组成，每个叶片可独立运动(2)高精度治疗床:该床的运动误差为0.1-0.2 mm，可自动控制病人在长轴方向的运动 治疗计划系统： 该技术的缺点是照射野衔接处的冷热点问题 特别在照射运动性靶区肿瘤时存在明显的缺陷 建议主要用于头颅病变和前列腺癌的治疗,三放射治疗技术,调强适形放射

7、治疗,调强束常见常见的实现方式,螺旋式断层照射调强技术（spiral or Helical Tometherapy ）,螺旋式断层照射其原理类似螺旋CT扫描射束在机架上由64个叶片组成在治疗过程中人体沿长轴方向连续运动通过环形机架时,扇形束呈不间断的360绕病人旋转照射 优点 不存在照射野衔接处剂量的冷热点 该系统可集肿瘤诊断、定位、计划设计 缺点 治疗技术实施太困难 设备造价高,输入患者一般信息和图像,登记和配准图像,定义解剖结构,给定处方剂量要求,实施计划(即治疗),验证治疗计划,调整射野参数,评价治疗计划， 计划是否满意,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,是,否,调强适形放射治

8、疗,三放射治疗技术,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,肿瘤体积 (gross tumorvolume,GTV ),内靶体积(ITV),计划靶体积 (planning target volume,PTV),治疗体积,照射体积,临床靶体积 (clinical target volume,CTV ),放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,调强适形放射治疗,三放射治疗技术,三放射治疗技术,危险器官(organs at risk,OR): I类: 放射损伤是致死的或可导致严重疾

9、患(晶体、脊髓) II类: 放射损伤可导致中度轻度疾患 III类:放射损伤是暂时的,可逆的 或不会引起明显疾患,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,器官 剂量（Gy） 体积（%） 脑干 5054 0 眼晶体 8 0 视神经视交叉 50 0 腮腺 2530 50 脊髓 4045 0 单肺 30 40 40 30 双肺 20 2530 30 18 食管 6070 0 心脏 50 50 肾脏 25 33 肝脏 30 33 直肠 50 50膀胱 60 50 股骨颈 50 5,三放射治疗技术,调强适形

10、放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,剂量显示和计划评估工具 剂量体积直方图(DVH) 是描述某一感兴趣的区域如靶区、重要器官，照射剂量水平和照射体积之间的统计学关系的直方图, 有积分和微分两种形式 平面剂量分布图(横断面、冠状面、矢状面),三放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,剂量体积直方图(DVH)的应用 对于靶区而言： 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： 一个计划的曲线总在另一个计划 的

11、左侧前一个计划优于后一个 有交叉以器官类型而定,三放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,靶区(肿瘤) 剂量验证,点剂量验证：保证每一患者得到安全有效的精确治疗 保证靶区剂量的精确性达到5 面剂量验证：Map check和MatriXX

12、二维半导体和电离室矩阵,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,靶区(肿瘤) 位置验证,放射治疗的摆位误差，靶区移位和变形的影响，呼吸运动的影响,图像引导放射治疗（image-guided radiotherapy , IGRT） 放射治疗机与成像设备结合在一起,在治疗时采集有关的图像信息,确定治疗靶区和重要结构的位置、运动,并在必要时进行位置和剂量分布的校正。,KV级X射线球管,MV级探测器阵列,40对叶片MLC,KV级探测器阵列,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,调强适形放射治疗,三. 放射治疗技术,锥形束CT:由患者周围不同角度采集得到

13、的一组开野投射图像重建而成，使用二维的探测器阵列,直接形成三维图像,不需要旋转机架和移动治疗床,没有断层伪影,共轨CT(CT-on-rails)技术,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,清晰度与诊断CT相当 消除了床的变化 将多个环节融为一体 跟踪肿瘤的变化趋势 完成在线纠正,Tomotherapy系统,分层从360度聚焦断层照射肿瘤 每旋转一周有54个射野 每个野有40个笔形束,三. 放射治疗技术,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,调强适形放射治疗,三. 放射治疗技术,调强适形放射治疗,放 射 治 疗 计 划 的 设 计 流 程,四维IGRT:加入时间变量因素的CT扫描在影像定位、计划设计和治疗实施阶段均明确考虑解剖结构随时间变化的放疗技术,标记物到达某一位置或到达某一时相,触发加