治疗计划设计与执行-胡逸民

1治疗计划设计与执行过程胡逸民中国医学科学院协和医科大学肿瘤研究所肿瘤医院患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记调强适形放射治疗肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记(DRR片)患者(X片,EDIP片)患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记调强适形放射治疗肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记(DRR片)患者(X片,EDIP片)患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记调强适形放射治疗肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记(DRR片)患者(X片,EDIP片)CT模拟（CT-Simulation）定义：定义：CTCT为基础的模拟定位机为基础的模拟定位机功能：功能：••重构治疗部位的重构治疗部位的3D3D图像（图像（3D3D假体）假体）••在在3D3D图象上实现类似常规模拟机的肿瘤定位图象上实现类似常规模拟机的肿瘤定位（透视与照像）（透视与照像）调强适形放射治疗治疗计划设计新概念••在在3D3D图象上实现类似常规模拟机的肿瘤定位图象上实现类似常规模拟机的肿瘤定位（治疗模拟）（治疗模拟）组成：组成：••高档高档CTCT扫描机扫描机••3D3D重构及显示软件重构及显示软件••三维激光射野模拟装置三维激光射野模拟装置建立治疗体位和体位固定Example:NPCcaseTreatmentposition:Supinewiththermalplasticmaskimmobilization2Example:NPCcaseIMRTCT模拟--治疗体位的建立和确定参考标记CTSimulation:InitialReferenceMarks•参考标记•CT扫描范围CT模拟建立：Example:NPCcaseIMRTBeamArrangement(2DTreatment)Example:NPCcaseIMRTIsocentricIrradiationSet-upExample:NPCcaseIMRTIsocentricSet-upExample:NPCcaseIMRTCT模拟CT模拟过程调强适形放射治疗3调强适形放射治疗CT模拟由不同图象确定的靶区:横断面(CT/MRI)、冠状面(MRC)、矢状面(MRS)调强适形放射治疗患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记患者(X片,EDIP片)肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程计划设计(TreatmentPlanning)定义:确定一个治疗方案的全过程理解一：剂量计算和剂量显示工具理解一：剂量计算和剂量显示工具计算机根据输入的患者治疗部位的解剖材料计算机根据输入的患者治疗部位的解剖材料((外轮廓、靶区及重要外轮廓、靶区及重要器官的轮廓及相关组织的密度等器官的轮廓及相关组织的密度等))，安排射野，安排射野((体外体外))或布源或布源((近距离近距离))，，治疗计划设计新概念调强适形放射治疗进行剂量计算，得到所需的剂量分布。进行剂量计算，得到所需的剂量分布。理解二：整个放射治疗过程的有机连结体中的一个重要纽带理解二：整个放射治疗过程的有机连结体中的一个重要纽带确定一个治疗方案的量化的过程，包括确定一个治疗方案的量化的过程，包括CT/MRI/DSACT/MRI/DSA等图像的输入等图像的输入及处理、医生对治疗方案的要求及处理、医生对治疗方案的要求((包括靶区剂量及其分布、重要器官包括靶区剂量及其分布、重要器官及其限量、剂量给定方式等及其限量、剂量给定方式等))及实现、计划确认及计划执行中精确及及实现、计划确认及计划执行中精确及误差分析等。误差分析等。计划设计应成为整个治疗过程有机连结体中的一个重要纽带••体位及体位固定、设立体位参考标记、建立患者治疗部位体位及体位固定、设立体位参考标记、建立患者治疗部位坐标系坐标系••利用利用CT/MRI/PETCT/MRI/PET等建立治疗部位等建立治疗部位3D3D假体假体(VirtualPatient)(VirtualPatient)调强适形放射治疗治疗计划设计新概念利用利用CT/MRI/PETCT/MRI/PET等建立治疗部位等建立治疗部位3D3D假体假体(VirtualPatient)(VirtualPatient)••输入治疗方案和治疗要求输入治疗方案和治疗要求••在在3D3D假体上进行射野定位和模拟假体上进行射野定位和模拟(VirtualSimulation)(VirtualSimulation)••利用利用DVHDVH、、TCP(NTCP)TCP(NTCP)、剂量分布进行治疗方案的评价、剂量分布进行治疗方案的评价••利用模拟机射野模拟片和加速器射野证实片利用模拟机射野模拟片和加速器射野证实片,,检查治疗过程中检查治疗过程中定定((摆摆))位位((即患者坐标系、治疗机坐标系即患者坐标系、治疗机坐标系))的一致性和误差纠正的一致性和误差纠正•采集治疗部位的有价值的一切影像学信息•帮助确定病变（靶区）重要器官建立3D假体(VirtualPatient)是治疗计划设计的核心调强适形放射治疗治疗计划设计新概念帮助确定病变（靶区）、重要器官及其相互空间关系•帮助确定治疗方案•显示射野或放射源的位置•显示剂量分布•疗中观察肿瘤的消退与剂量的关系•验证和确认治疗计划执行情况4CT模拟CT/MRI图象融合调强适形放射治疗A.MRI图象与CT轮廓线融合B.MRI与CT轮廓面融合CT模拟调强适形放射治疗轮廓图的不同表示方法A.轮廓线B.轮廓面CT模拟DRR（DCR）调强适形放射治疗CT模拟DRR（DCR）调强适形放射治疗53-DVirtualPatientExample:NPCcaseIMRT调强适形放射治疗射野定位与模拟A.一对交角楔形野B.一对斜入射楔形野A.冠状、矢状面内等剂量分布剂量分布显示及计划评估剂量分布显示方法调强适形放射治疗B.3D等剂量面显示X线立体定向治疗冠状面、矢状面、横断面内剂量分布剂量分布显示及计划评估调强适形放射治疗剂量体积直方图剂量分布显示及计划评估调强适形放射治疗A积分DVHB微分DVH调强治疗实例调强适形放射治疗患者计划6调强治疗实例调强适形放射治疗患者计划调强适形放射治疗调强治疗实例患者计划调强治疗实例调强适形放射治疗患者计划调强适形放射治疗患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记患者(X片,EDIP片)肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程调强治疗执行前的QA(QC)•参考标记---摆位标记的转换•治疗前模体内剂量分布的验证IMRTQA（QC）调强治疗执行前的QA(QC)•参考标记---摆位标记的转换•治疗前模体内剂量分布的验证IMRTQA（QC）7调强治疗实例调强适形放射治疗参考标记调强治疗实例调强适形放射治疗参考标记摆位标记调强适形放射治疗调强治疗实例确定摆位标记调强适形放射治疗CT模拟--治疗体位的建立和确定摆位标记调强治疗执行前的QA(QC)•参考标记---摆位标记的转换•治疗前模体内剂量分布的验证IMRTQA（QC）VerificationinPhantom•PositioningCo-ordinatesVerification•Dose&DoseDistributionsVerificationIMRTTransferPlaninVirtualPatientHybridPlaninPhantom8调强治疗实例调强适形放射治疗模体内患者计划调强适形放射治疗调强治疗实例模体内患者计划调强适形放射治疗调强治疗实例模体内患者计划VerificationPhantomAbsoluteDoseMeasurementinPhantomIMRTVerificationPhantomDoseDistributionsMeasurementIMRT剂量验证单野计算的与测量的剂量分布的比较(剂量归一于等中心)调强适形放射治疗9GelDosimetry放疗技术进展2011/8/27Delta4–”FastandaccurateQAofIMRTand4Dradiotherapy”Delta4Detectionarea:20x20cmTwoorthogonaldetectorplanescoverthebeamcrosssectionSystemoverviewFlexiblesystemdesignedtobeusedinanetwork.SingleormultipleusersystemFullyintegratedwithTPSandR&VsystemsAutomaticmappingandstructuringofdatasetsM.U.CheckIMRTQA（QC）患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记调强适形放射治疗肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记(DRR片)患者(X片,EDIP片)10调强适形放射治疗调强治疗实例加速器摆位患者选择体位确定体位固定CT模拟模拟机定位(3D定位)(2D定位)计划认可计划评估计划设计(2D,3D)患者(X片,CT片)虚拟患者(假体)(DRR片)参考标记调强适形放射治疗肿瘤定位、计划设计、模拟及验证一般过程剂量验证治疗前模拟照射照射中验证体模中摆位标记(DRR片)患者(X片,EDIP片)2020放射治疗的前景T.PositionQAWellConformedDose-DistributionsDose-DistributionsQARe-PlanningClinicalQA1980TheFutureofModernRTDGRT3DCRTIMRTIGRTBGRTARTBiologicalFactorsIGRT中使用的影像手段1.射野验证片—高能X线片2.EPID影像–MV影像(康普顿效应)KV(光电效应)–KV(光电效应)3.ConeBeam技术–MV-ConeBeam–KV-ConeBeam4.CTonrails5.UltrasoundCT-on-Rails目前IGRT使用的方式Repertoireof“…GRT”algorithmsMobilekVConeBeamCTIntegratedkVCTConventionalCT-‘Fan’beam-1Ddetector-1rotation=1sliceCone-beamCT-‘Cone’beam-2Ddetector-1rotation=volume(manyslices)FanBeam&Cone-BeamCT11ConeBeamCT原理Cone-Beam2DdetectorThebestresolution1024x1024,16bitFastacquisitiontimeFastacquisitiontime5frames/secondLargeFieldofview41x41cm²a-Sipanel26x26cm²fieldatisocenter11.5cmoffsetinallquadrantsforoffsettreatmentsIMRTvsIGRTTarge