放射治療計劃系統(tǒng)及其應用

關于放射治療計劃系統(tǒng)及其應用第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四主要的內(nèi)容放射治療計劃系統(tǒng)及相關問題通用粒子植入治療計劃系統(tǒng)頭部立體定向粒子植入治療計劃系統(tǒng)第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四腫瘤治療的方法外科手術治療化學藥物治療放射線照射治療組合方式治療第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四放射治療技術1、體外（遠距離）照射立體定向照射X射線常規(guī)、旋轉和適形照射

γ射線（伽瑪?shù)叮┱丈涞?頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四放射治療技術2、體內(nèi)（近距離）照射（1）、放射性粒子后裝照射（2）、放射性粒子植入照射腔內(nèi)照射-管內(nèi)照射術中照射-表面施源照射組織間插植照射（3）經(jīng)皮穿刺、圖象引導第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四放射治療技術中的關鍵問題靶區(qū)定位的準確性和體積精度照射劑量場的準確制定照射路徑（手術路徑）的選擇重要結構和組織的有效保護治療方案優(yōu)化（治療簡化）第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四放射治療方案的評價

好的治療方案應合理地分布照射野或放射性粒子，確保對腫瘤組織的高劑量照射，腫瘤內(nèi)部劑量場相對均勻，同時最有效保護周圍的敏感組織和器官。第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四3D放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)醫(yī)學影像學和計算機技術發(fā)展的產(chǎn)物。放射治療技術發(fā)展的急需。TPS使得放射治療計劃的設計和評估更為形象，放療醫(yī)生和物理師可以在計算機上使用計劃系統(tǒng)對整個治療過程進行模擬，得到最佳的治療方案，實現(xiàn)了治療計劃的定量設計。第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四3D放射治療計劃系統(tǒng)允許醫(yī)生在患者的三維體空間中直接進行計劃設計、優(yōu)化，使治療計劃的設計過程轉變?yōu)樘摂M治療過程，結合三維空間定位技術，真正實現(xiàn)了治療計劃的制定與治療過程的一致，從技術上規(guī)范了治療過程，并保證了治療精度和質(zhì)量的提高。3D治療計劃系統(tǒng)是計劃系統(tǒng)的革命，3D系統(tǒng)使放射治療更為科學。

第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四治療計劃系統(tǒng)的作用為臨床醫(yī)生提供交互式的斷層圖像的三維構建工具；可以精確的確定體表、靶區(qū)及重要組織、器官的幾何描述；精確測量靶區(qū)，提供相應的定量數(shù)據(jù)輔助醫(yī)生和物理師制定治療方案；第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四治療計劃系統(tǒng)的作用計算劑量在體內(nèi)組織間的空間分布并直觀顯示；評估和優(yōu)化治療計劃方案。打印輸出治療報告。實施治療計劃的驗證，確定補救措施。第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四放射治療操作流程安裝定向框架MRI/CT掃描傳送圖像數(shù)據(jù)圖像工作站治療計劃系統(tǒng)靶區(qū)定位，規(guī)劃照射或手術路徑。軸冠狀位和立體顯示劑量分布，實時優(yōu)化手術方案，打印治療計劃報告實施治療第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四常用概念及術語圖象序列（組）(Study,Series）電子數(shù)據(jù)、電子密度靶區(qū)或治療區(qū)（TV）腫瘤和周圍的淋巴結（GTV）計劃靶區(qū)（PTV）臨床靶區(qū)（CTV）一般GTV≦CTV≦PTV

第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四常用概念及術語等劑量線等劑量面劑量剖面直方圖體積劑量直方圖(DVH)處方劑量、參考劑量、匹配周緣劑量第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四常用概念及術語劑量單位為Gy或cGy,1Gy=100cGy計劃系統(tǒng)可以計算出靶區(qū)總的劑量值，以cGy單位給出第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四常用概念及術語由DVH導出的參數(shù)，如V100：承受100%處方劑量的體積大小，D100：包容100%靶區(qū)體積的劑量值，D90：包容90%靶區(qū)體積的劑量值，適形度：承受處方劑量的靶區(qū)體積占總體積的百分比等。第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四(Brachy-TherapyPlanningSystem)

粒子植入內(nèi)放射治療計劃系統(tǒng)B_TPS

B_TPS系統(tǒng)是一套三維可視化工具，可以作為術前的計算機仿真平臺和術后驗證工具，粒子植入內(nèi)放射治療的重要組成部分。第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四

B_TPS具有友好的用戶界面和極佳的圖像顯示效果。主要功能包括：影像設備的圖像數(shù)據(jù)輸入和整理、圖像數(shù)據(jù)處理與測量、三維重建顯示、粒子植入計劃設計（包括手術路徑、粒子分布等）、劑量評估和優(yōu)化、治療計劃輸出和病例數(shù)據(jù)庫管理等功能模塊。第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述1、圖像數(shù)據(jù)輸入支持DICOM3.0標準、視頻采集和掃描輸入；支持電子數(shù)據(jù)圖像和掃描圖像并存，CT、B超和MRI等圖象并存；引入圖像序列的概念，可同時或分階段輸入不同檢查設備的不同序列圖像。第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述（1）2、圖像數(shù)據(jù)處理和三維顯示支持圖像縮放、平移、翻轉、漫游、窗寬和窗位調(diào)節(jié)，支持圖像的多窗口顯示及多模式顯示；支持有框架和無框架定位方式，自動探測圖像定位標記點和定位誤差的評估及報警提示；自動探測體表輪廓線，靶區(qū)和重要器官等目標輪廓的自動或交互提??；第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖像的灰度、直線距離、角度和面積的測量和顯示；不同斷層圖像序列間的交互重建和剖切顯示；體表、靶區(qū)和重要器官等多目標的三維重建以及原始圖像數(shù)據(jù)的融合顯示，支持透明和半透明顯示；圖象序列的插值與重建。第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述（2）3、粒子植入計劃設計交互式設計粒子植入計劃，采用多窗口的斷層圖像顯示方式，可以在同一圖像序列的不同層面間自由移動或在不同圖像序列上設計、修改計劃參數(shù)；根據(jù)靶區(qū)的位置自動安置計算框、模板的位置，使得設計更加快捷、準確；第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四交互設計體表參考點；交互設計粒子植入針和粒子的空間分布；根據(jù)靶區(qū)體積自動計算粒子數(shù)量；自動布設粒子在靶區(qū)中的位置；支持同一計劃多個模板設計、病人的多計劃設計和計劃數(shù)據(jù)的相互拷貝。第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述（3）4、劑量評估可以在不同的圖像序列的斷層圖像上直觀地顯示等劑量分布，多個等劑量線、等劑量面的同時顯示；顯示等劑量面與靶區(qū)及斷層圖像在三維空間中各個角度的吻合情況和相互關系；支持多種劑量評估方法，如P.O.I、Profile、DVH等；第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述（4）5、驗證植入計劃方面以CT圖像為基礎自動精確識別粒子的空間位置，在各個層面確定植入范圍、涉及區(qū)域內(nèi)的絕對劑量;識別重復計數(shù)的粒子;精確計算所植入粒子的整體劑量和分布;精確顯示所有平面的劑量分布和等劑量曲面。第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述（5）6、計劃報告輸出打印輸出所有的治療計劃數(shù)據(jù)、評估圖形和圖像。驗證報告輸出，包括：劑量分布、粒子位置和粒子描述。第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)功能概述（6）7、數(shù)據(jù)資料管理具備完善的病例數(shù)據(jù)庫管理、計劃數(shù)據(jù)和圖像序列管理功能，可以實現(xiàn)病例、計劃和圖像序列的新建、編輯、修改、刪除等各項功能。第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四B_TPS部分操作和顯示界面第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四病案資料管理及配置患者圖像界面第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四輪廓線定義和三維重建界面第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四治療計劃設計和劑量顯示第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四三維劑量場及DVH顯示第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四模板及導引針安裝示意圖第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四計劃驗證及無模板引導計劃第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四自動布源界面第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四自動布源結果（1）第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四自動布源結果（2）第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四自動布源結果（3）第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四自動布源結果（4）第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四自動布源結果（5）第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四SurgicalPlan

立體定向神經(jīng)外科放射治療計劃系統(tǒng)第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四神經(jīng)外科治療方式開顱手術治療、微創(chuàng)傷手術治療和無創(chuàng)傷治療

*微創(chuàng)傷手術治療以立體定向引導為主，包括常規(guī)立體定向手術；*無創(chuàng)傷治療是立體定向引導的，包括伽瑪?shù)斗派渲委熀蚗-刀放射治療、粒子植入放射治療。第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向技術立體定向技術在神經(jīng)外科手術中已顯示出越來越多的優(yōu)勢。立體定向手術方法簡便，省時省力，安全可靠，僅需在局麻下進行，手術創(chuàng)傷小，病人痛苦少，可避免因開顱大手術給患者帶來的痛苦和并發(fā)癥，而且，術后病人康復快。第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向手術立體定向手術適用于下列神經(jīng)外科手術治療：*高血壓腦出血及腦內(nèi)血腫、膿腫的排空*腦內(nèi)活體組織檢查*小型腦瘤定位及腦深部某些核團的毀損*瘤內(nèi)同位素放療及化療*腦內(nèi)異物取出等第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向系統(tǒng)立體定向系統(tǒng)可以分成四大部分：（1）定位基環(huán)（2）手術弓型架（3）定位顯影圖框（4）配套的手術器械第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向組件立體定位框架手術弓型架立體定位CT顯影圖框第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向組件（1）配套手術器械：各種針、適配夾

第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向手術圖安裝在病人頭上的情況第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四立體定向的原理

立體定向儀導向的原理是球心法，弓形架可繞框架作前后轉動，裝在弓形架上的拖板帶這著手術器械又可沿弓形架的弧形板作左右滑動，在轉動與滑動過程中，始終保持手術器械的下端命中靶點。第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四定位標記點

將框架固定在患者顱骨上，病人頭顱在由框架形成的三維直角坐標系中的位置也就確定下來，經(jīng)CT/MRI掃描得到如右圖像，形成六個標記點。根據(jù)標記點的位置即可計算出圖像中的任意點相對于框架基環(huán)的空間坐標。第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四三維立體定向手術的優(yōu)勢傳統(tǒng)立體定向手術普遍不能顯示手術通道,由于腦立體定向手術是在非直視下操作，術中易損傷深部腦血管和重要結構，引起一定的并發(fā)癥。在傳統(tǒng)立體定向儀的基礎上結合三維手術計劃軟件（TPS），應用MRI及CT掃描，三維規(guī)劃手術路徑，可以實現(xiàn)治療方案的實時優(yōu)化。第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四完整手術治療操作流程安裝定向框架局麻MRI/CT掃描傳送圖像數(shù)據(jù)圖像工作站三維手術治療計劃系統(tǒng)靶點定位，規(guī)劃手術路徑。軸冠狀位立體顯示手術通道，實時優(yōu)化手術方案顱骨鉆孔相應手術安裝手術弓型架第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四部分操作界面第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四部分操作界面（1）第54頁，共61頁，2023年