IMRT-IGRT-SBRT

IMRTIGRTSBRT王建国2012年3月12日放射治疗计划和治疗实施患者诊断/处方剂量X-ray影像体积影像和影像融合平面影像靶体积和敏感器官定义正向计划设计计划评估体积影像靶体积和敏感器官定义正向/逆向计划设计剂量报告ICRU29定义(1979)ICRU50&62定义(1993,1999)治疗实施国内开展三维放射治疗技术的统计三维放射治疗技术开展的单位数（%）*三维适形治疗579（60.8%）调强放射治疗115（12.1%）立体定向放射治疗（X，γ射线）486（51.1%）*全国放射治疗单位952家殷蔚伯（2007）三维放射治疗的基本技术特征CT模拟技术应用三维治疗计划系统计算机控制实施治疗技术CT模拟大孔径或常规CT平面定位床模拟机工作站激光定位系统确定叶片位置确定照射野参数治疗计划系统是治疗过程的心脏IAEA430TPS三维放射治疗实施治疗计划设计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；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（doseprescription),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；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三维放射治疗计划系统的基本功能1.CT影像输入和三维重建,多模式影像融合2.BEV功能,可正向和/或逆向确定照射野参数3.准确计算3D剂量分布4.DVH功能，3D剂量分布评估5.生成特定格式的治疗计划文件现代的放射治疗系统SiemensVarianElektaTomotherapyBrainLabAccuray利用多叶准直器实施调强治疗3DCRT/IMRT技术特点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显著降低正常组织及敏感器官的剂量实施照射时间相对较长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技术修正器官运动治疗过程患者体重和肿瘤变化对剂量分布的影响肿瘤和正常组织随时间(秒,天,周…)运动特点周期性和可预测性（呼吸运动）不规则（蠕动）渐变（肿瘤的退缩）IMRTIGRTIMRT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治疗机图像技术的优势，推动IMRT技术发展为一新领域—图像引导3DCRT技术(简称IGRT)IGRT技术可以为减小摆位误差(每一分次治疗间),改善器官运动和解剖结构变化的影响(同一分次治疗中),提供图像信息，以提高治疗效果。IGRT的作用准确定义PTV的边界(特定患者和/或特定部位)准确实施患者摆位便于治疗中靶体积的定位实时监测解剖结构的变化IGRTART(自适应放射治疗)IGRT为临床提供了丰富的影像信息，可掌握患者位置和解剖结构的动态变化CBCT可测试这一动态变化（天/周）ART是根据这一动态变化，修正治疗方案，实施个体化治疗过大的外放边界LatSI特定患者的误差修正ART技术患者A患者B患者C患者DWilliamBeaumontKVCT治疗计划MVCT治疗CT/计划CT融合图像引导实施照射13例头颈部肿瘤摆位误差与发生频数的关系张连胜(2008)肿瘤医院资料13例头颈部肿瘤摆位误差统计LR(cm)SI(cm)AP(cm)Rx(deg)Ry(deg)Rz(deg)平均值0.130.130.111.050.870.68标准差0.150.170.140.771.080.89误差-0.39~0.39-0.46~0.26-0.36~0.44-1~2.7-3~2.7-3~1.467例胸部肿瘤摆位误差与发生频数的关系67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0.200.340.251.060.850.78标准差0.270.440.311.451.231.08误差0.63~1.15-1.02~1.73-0.90~1.27-5.0~3.5-5.0~3.4-3.0~3.240例腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系40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0.230.370.271.221.050.98标准差0.300.450.341.561.441.24范围1.24~0.721.08~1.051.39~0.60-4.0~5.1-4.0~4.5-3.0~3.5位置误差分析系统误差：分次摆位误差的平均值离线(off-line)方式修正随机误差：每分次摆位误差的波动(标准差)在线(on-line)方式修正PTV与CTV之间的间隙——（2系统误差+0.7随机误差）头颈各方向均为5mm(3.1-3.8mm)*肺癌前后、左右5-15mm上下10-20mm(5.9-10mm)*前列腺各方向均为10mm(5.6-10mm)*,与直肠或膀胱相邻处缩小为5mm*IGRT技术建议值IGRT技术修正摆位误差IGRT技术修正摆位误差IGRT在线工作流程PatientFlowDataFlow作计划CT采集XVI图像在治疗机上摆位CT图像到计划系统治疗计划到治疗机获得XVI图像VolumeView™对图像进行登记IGRT在线工作流程(续)XVI数据到计划系统参数到床与加速器计划到DesktopPro如有必要可再采集图像校验PatientFlowDataFlowVolumeView™对图像进行登记在治疗机上进行治疗病人离开治疗室医科达VMAT技术•改变机架旋转速度•改变MLC形状和机头角度•改变剂量率瓦里安RapidArc技术显著降低治疗时间RapidArc传统的7照射野治疗1685MU496MU新的照射技术对治疗模式的挑战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1.8—2.0Gy，持续治疗6—7周，总剂量60—70Gy。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，可采用高分次剂量和总剂量，并且缩短总治疗时间的治疗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）利用肿瘤组织和正常组织分次敏感性的差异改变分次模式：超分割模式—提高肿瘤总剂量（增加每天剂量）加速超分割模式—缩短治疗时间基于物理技术优势改变分次模式(～二十世纪九十年代初期）选择合适的病例，应用X（γ）射线三维照射技术—X（γ）射线立体定向放射治疗、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），缩短治疗时间立体定向放射手术(SRS)和放射治疗(SRT)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应用这一技术治疗体部病变(SBRT)，始于二十世纪九十年代初期：瑞典（1994），日本（1998），美国（2003），中国……治疗模式的改变增加肿瘤的总剂量和分次剂量；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；缩短总治疗时间和减少分次次数立体定向治疗原理多靶点立体定向放射治疗国外现代放射肿瘤学专著（介绍了中国立体定向γ治疗系统）X（γ）射线立体定向照射技术开创了高分次(hypofractionated)肿瘤放射治疗的先河LeksellGammaKnife®Perfexion™LeksellGammaKnifePERFEXIONLeksellGammaKnife®治疗体积LeksellGammaKnifeCLeksellGammaKnife®LeksellGammaKnifeCLeksellGammaKnifePERFEXION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）加速器立体定向治疗系统准直器托架准直器治疗床施配器BeitlerII,BadineEA,El-sayahDetalIJROBP65:100,2006非小细胞肺癌立体定向放射治疗(SBRT)结果肺部肿瘤图像引导SBRT技术计划CT影像CBCT影像24例图像引导SBRT摆位误差分析0102030405060-10-6～-40～26～8误差值mmXYZ0102030405060-10-6～-40～26～8误差值mmXYZSBRT技术ITV至PTV的外放边界校正前5.6-10.2mm校正后2.1-2.3mmSBRT的实施指南——ASTRO，ACR人员组成和资质SBRT的技术要求文件记录立体定向装置的质量控制影像的质量控制治疗计划系统的质量控制过程的模拟和治疗实施随访IntJRadiatOncolBiolPhys2004;60:1026--1032放射治疗技术和治疗模式的发展3DCRT/IMRT已逐渐成为放射治疗的常规技术先进的IGRT技术开始为越来越多的放射治疗中心所应用，ART技术展示了广阔前景物理照射技术的发展，提供了改变治疗模式的基础，SRT和SBRT治疗模式（hypofractionated）可能会有较大的发展展望……新一代的放射肿瘤学家和放射肿瘤物理学家，有着绝好的机会，在世界范围实施高质量的放射治疗，以显著提高治疗效果和降低患者的费用。JamesA.Purdy(2007)