醫(yī)學(xué)物理-腫瘤放射治療-

1、醫(yī)學(xué)物理 腫瘤放射治療,醫(yī)學(xué)物理簡(jiǎn)介,醫(yī)學(xué)物理學(xué)是把物理學(xué)的原理和方法應(yīng)用于人類(lèi)疾病的預(yù)防、診斷、治療和保健的一門(mén)交叉學(xué)科。,醫(yī)學(xué)物理,醫(yī)學(xué)物理包括放療物理、影像物理、核醫(yī)學(xué)物理、保健物理、激光和超聲物理等子學(xué)科。,激光治療機(jī),直線(xiàn)加速器,超聲,PET-CT,CT,放射治療的武器,電子,重離子,射線(xiàn)（X和）,放射治療原理,通過(guò)”感染”水分子破壞DNA鏈,間接作用,直接作用,直接擊斷DNA鏈,放射治療目標(biāo),腫瘤,腫瘤,盡可能提高腫瘤所受劑量,同時(shí)降低周?chē)＝M織所受劑量,放療技術(shù)發(fā)展里程碑1,1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)并用于人體攝像 1901年獲諾貝爾獎(jiǎng),放療技術(shù)發(fā)展里程碑2,1898年居里夫人發(fā)

2、現(xiàn)放射性元素鐳并用于腫瘤的治療,治療前,治療后,放療技術(shù)鐳,鐳管、鐳針、鐳模等，用于治療皮膚癌和比較表淺的惡性腫瘤。,放療技術(shù)X線(xiàn)治療機(jī),20世紀(jì)30、40年代：KV級(jí)X線(xiàn)治療機(jī)的出現(xiàn)成就了外照射技術(shù)（遠(yuǎn)距離治療）的發(fā)展。,放療技術(shù)鈷治療機(jī),20世紀(jì)50年代，鈷-60遠(yuǎn)距離治療機(jī)的出現(xiàn)標(biāo)志著兆伏級(jí)放療時(shí)代的開(kāi)始。,放療技術(shù)加速器,20世紀(jì)60年代，醫(yī)用電子加速器的出現(xiàn)，拓展了放射治療技術(shù)發(fā)展的廣闊前景。,基于加速器的放療常規(guī)放療,常規(guī)放療照射技術(shù)：以X線(xiàn)模擬定位影像為指導(dǎo)，二維放射治療。,基于加速器的放療三維適形,三維適形：在三維空間的任何方向上, 照射野幾何投影的形狀都與腫瘤的形狀相一致,基

3、于加速器的放療調(diào)強(qiáng)放療,調(diào)強(qiáng)放療：利用逆向治療計(jì)劃系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(MLC), 將射線(xiàn)束細(xì)分為數(shù)個(gè)(數(shù)十)很小的子野并調(diào)節(jié)每個(gè)子野的劑量強(qiáng)度, 雕刻出與腫瘤相匹配的高度適形的劑量曲線(xiàn)。,調(diào)強(qiáng)實(shí)現(xiàn)方式MLC,多葉準(zhǔn)直器（MLC）,容積調(diào)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)治療（VMAT）,VMAT=IMAT+IMRT，拉弧治療的同時(shí)劑量率、機(jī)架速度、MLC等非均勻可調(diào),斷層放射治療（TOMO）,斷層放療是一種影像引導(dǎo)的調(diào)強(qiáng)放射治療，是直線(xiàn)加速器和螺旋CT掃描機(jī)的結(jié)合。,影像引導(dǎo)的放射治療（IGRT）,影像引導(dǎo)的放射治療(IGRT)與3D-CRT、IMRT 不是平行的概念, 而是實(shí)施和完善這些技術(shù)的重要手段，是精確

4、放療的更高層次的發(fā)展。,MV-EPID,MV-CBCT,KV-CBCT,IGRT在線(xiàn)校準(zhǔn),每次治療時(shí)擺位完成，采取患者2D/ 3D圖像與參考圖像（模擬定位圖像或計(jì)劃圖像）比較，確定誤差，實(shí)時(shí)予以校正。,Elekta Synergy,Varian Trilogy,在線(xiàn)校準(zhǔn)等中心移位技術(shù)(Isocenter-Shift Technique),治療室內(nèi)CT(CT-on-rails-Siemens),PRIMUS or PRIMART,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,Gantry Moves During Slice Acquisition,Rails,Stat

5、ionary CarbonFiber Tabletop,PRIMUS or PRIMART,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,Stationary CarbonFiber Tabletop,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,Rails,Stationary CarbonFiber Tab

6、letop,SOMATOM CT Sliding Gantry,ZXT Table,PRIMUS or PRIMART,在線(xiàn)校準(zhǔn)超聲引導(dǎo)擺位系統(tǒng)(BAT),自適應(yīng)放療,自適應(yīng)放療是根據(jù)治療過(guò)程中的反饋信息，對(duì)治療方案作相應(yīng)調(diào)整的治療技術(shù)或模式。,治療中的呼吸運(yùn)動(dòng)管理ABC,Active Breathing Coordinator (ABC),患者主動(dòng)參與并進(jìn)行深吸- 深呼- 再次深吸- 屏氣這一過(guò)程的呼吸訓(xùn)練，在屏氣時(shí)靶區(qū)暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，給予放射治療,治療中的呼吸運(yùn)動(dòng)管理RPM,RPM 門(mén)控系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)呼吸運(yùn)動(dòng)使得射線(xiàn)束的照射周期與呼吸周期同步，只在呼吸某一特定時(shí)相內(nèi)開(kāi)啟射線(xiàn)束進(jìn)行放療,D放射

7、治療影像,4D圖像：在一個(gè)呼吸或其他運(yùn)動(dòng)周期的每個(gè)時(shí)相采集一套圖像，所有時(shí)相的圖像構(gòu)成一個(gè)時(shí)間序列，按不同時(shí)相分為多套3D圖像，從而得到圖像采集部位在一個(gè)呼吸周期的完整的運(yùn)動(dòng)圖像。,4D放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì),4D計(jì)劃設(shè)計(jì)：根據(jù)4D影像數(shù)據(jù)，優(yōu)化確定一套帶有時(shí)相標(biāo)簽的射野參數(shù)。,4D放射治療治療實(shí)施,基本設(shè)想：治療時(shí)用4D影像定位所用的相同的呼吸監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)患者的呼吸，當(dāng)呼吸進(jìn)行到某一呼吸時(shí)相時(shí)，治療機(jī)調(diào)用該時(shí)相的射野參數(shù)實(shí)施照射。,注意：從監(jiān)測(cè)到呼吸時(shí)相變化調(diào)用新的射野參數(shù)完成新參數(shù)的設(shè)置需要時(shí)間，也就是治療實(shí)施時(shí)呼吸時(shí)相的變化有響應(yīng)時(shí)間，需要有預(yù)測(cè)軟件減少響應(yīng)時(shí)間引入的誤差。 目前4D影像技術(shù)較

8、為成熟，已商品化，而4D計(jì)劃設(shè)計(jì)和4D治療實(shí)施技術(shù)還在研究階段。,實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù),實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)（Real-time Tumor Tracking）隨著成像技術(shù)，多葉光柵以及機(jī)械控制技術(shù)的發(fā)展，實(shí)時(shí)跟蹤腫瘤運(yùn)動(dòng)使射線(xiàn)束實(shí)時(shí)跟隨目標(biāo)腫瘤,成為腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題的發(fā)展方向。 最常用的直接跟蹤方法是通過(guò)X 射線(xiàn)透視成像對(duì)運(yùn)動(dòng)腫瘤實(shí)時(shí)成像。通常為了增加腫瘤與周?chē)浗M織的圖像對(duì)比度， 常在患者體內(nèi)植入金屬標(biāo)記物。,賽博刀系統(tǒng)中的同步呼吸跟蹤系統(tǒng)（RTS）,射波刀系統(tǒng)介紹,Synchrony camera 同步追蹤器,Treatment couch 治療床,Linear Accelerator 直線(xiàn)加速器,Manipulator 機(jī)械手臂,Image Detectors 高速照相機(jī),X-ray sources X光射源,Targeting System 定位