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)用于人類疾病的預(yù)防、診斷、治療和保健的一門交叉學(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,直線加速器,超聲,PET-CT,CT,放射治療的武器,電子,重離子,射線（X和）,放射治療原理,通過”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,腫瘤,腫瘤,盡可能提高腫瘤所受劑量,同時降低周圍正常組織所受劑量,放療技術(shù)發(fā)展里程碑1,1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線并用于人體攝像 1901年獲諾貝爾獎,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線治療機,20世紀30、40年代：KV級X線治療機的出現(xiàn)成就了外照射技術(shù)（遠距離治療）的發(fā)展。,放療技術(shù)鈷治療機,20世紀50年代，鈷-60遠距離治療機的出現(xiàn)標志著兆伏級放療時代的開始。,放療技術(shù)加速器,20世紀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)強放療,調(diào)強放療：利用逆向治療計劃系統(tǒng)和計算機控制的動態(tài)準直器(MLC), 將射線束細分為數(shù)個(數(shù)十)很小的子野并調(diào)節(jié)每個子野的劑量強度, 雕刻出與腫瘤相匹配的高度適形的劑量曲線。,調(diào)強實現(xiàn)方式MLC,多葉準直器（MLC）,容積調(diào)強旋轉(zhuǎn)治療（VMAT）,VMAT=IMAT+IMRT，拉弧治療的同時劑量率、機架速度、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)強放射治療，是直線加速器和螺旋CT掃描機的結(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在線校準,每次治療時擺位完成，采取患者2D/ 3D圖像與參考圖像（模擬定位圖像或計劃圖像）比較，確定誤差，實時予以校正。,Elekta Synergy,Varian Trilogy,在線校準等中心移位技術(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,在線校準超聲引導(dǎo)擺位系統(tǒng)(BAT),自適應(yīng)放療,自適應(yīng)放療是根據(jù)治療過程中的反饋信息，對治療方案作相應(yīng)調(diào)整的治療技術(shù)或模式。,治療中的呼吸運動管理ABC,Active Breathing Coordinator (ABC),患者主動參與并進行深吸- 深呼- 再次深吸- 屏氣這一過程的呼吸訓(xùn)練，在屏氣時靶區(qū)暫時停止運動，給予放射治療,治療中的呼吸運動管理RPM,RPM 門控系統(tǒng)，通過監(jiān)測呼吸運動使得射線束的照射周期與呼吸周期同步，只在呼吸某一特定時相內(nèi)開啟射線束進行放療,D放射

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

8、為成熟，已商品化，而4D計劃設(shè)計和4D治療實施技術(shù)還在研究階段。,實時跟蹤技術(shù),實時跟蹤技術(shù)（Real-time Tumor Tracking）隨著成像技術(shù)，多葉光柵以及機械控制技術(shù)的發(fā)展，實時跟蹤腫瘤運動使射線束實時跟隨目標腫瘤,成為腫瘤運動補償問題的發(fā)展方向。 最常用的直接跟蹤方法是通過X 射線透視成像對運動腫瘤實時成像。通常為了增加腫瘤與周圍軟組織的圖像對比度， 常在患者體內(nèi)植入金屬標記物。,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 直線加速器,Manipulator 機械手臂,Image Detectors 高速照相機,X-ray sources X光射源,Targeting System 定位