放射治療計劃系統(tǒng)及其應(yīng)用

RadiationTherapyPlanningSystem(TPS)

放射治療計劃系統(tǒng)

及其應(yīng)用北京航空航天大學(xué)圖像中心周付根現(xiàn)在是1頁\一共有61頁\編輯于星期四主要的內(nèi)容放射治療計劃系統(tǒng)及相關(guān)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)現(xiàn)在是2頁\一共有61頁\編輯于星期四腫瘤治療的方法外科手術(shù)治療化學(xué)藥物治療放射線照射治療組合方式治療現(xiàn)在是3頁\一共有61頁\編輯于星期四放射治療技術(shù)1、體外（遠(yuǎn)距離）照射立體定向照射X射線常規(guī)、旋轉(zhuǎn)和適形照射

γ射線（伽瑪?shù)叮┱丈洮F(xiàn)在是4頁\一共有61頁\編輯于星期四放射治療技術(shù)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(shù)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(dǎo)現(xiàn)在是5頁\一共有61頁\編輯于星期四放射治療技術(shù)中的關(guān)鍵問題靶區(qū)定位的準(zhǔn)確性和體積精度照射劑量場的準(zhǔn)確制定照射路徑（手術(shù)路徑）的選擇重要結(jié)構(gòu)和組織的有效保護(hù)治療方案優(yōu)化（治療簡化）現(xiàn)在是6頁\一共有61頁\編輯于星期四放射治療方案的評價

好的治療方案應(yīng)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(hù)周圍的敏感組織和器官?，F(xiàn)在是7頁\一共有61頁\編輯于星期四3D放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)醫(yī)學(xué)影像學(xué)和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。放射治療技術(shù)發(fā)展的急需。TPS使得放射治療計劃的設(shè)計和評估更為形象，放療醫(yī)生和物理師可以在計算機(jī)上使用計劃系統(tǒng)對整個治療過程進(jìn)行模擬，得到最佳的治療方案，實(shí)現(xiàn)了治療計劃的定量設(shè)計?，F(xiàn)在是8頁\一共有61頁\編輯于星期四3D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(jìn)行計劃設(shè)計、優(yōu)化，使治療計劃的設(shè)計過程轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M治療過程，結(jié)合三維空間定位技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了治療計劃的制定與治療過程的一致，從技術(shù)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(xué)。

現(xiàn)在是9頁\一共有61頁\編輯于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(gòu)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(yīng)的定量數(shù)據(jù)輔助醫(yī)生和物理師制定治療方案；現(xiàn)在是10頁\一共有61頁\編輯于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(shí)施治療計劃的驗證，確定補(bǔ)救措施?，F(xiàn)在是11頁\一共有61頁\編輯于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(shù)路徑。軸冠狀位和立體顯示劑量分布，實(shí)時優(yōu)化手術(shù)方案，打印治療計劃報告實(shí)施治療現(xiàn)在是12頁\一共有61頁\編輯于星期四常用概念及術(shù)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(jié)（GTV）計劃靶區(qū)（PTV）臨床靶區(qū)（CTV）一般GTV≦CTV≦PTV

現(xiàn)在是13頁\一共有61頁\編輯于星期四常用概念及術(shù)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、匹配周緣劑量現(xiàn)在是14頁\一共有61頁\編輯于星期四常用概念及術(shù)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單位給出現(xiàn)在是15頁\一共有61頁\編輯于星期四常用概念及術(shù)語由DVH導(dǎo)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?，F(xiàn)在是16頁\一共有61頁\編輯于星期四(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(shù)前的計算機(jī)仿真平臺和術(shù)后驗證工具，粒子植入內(nèi)放射治療的重要組成部分?，F(xiàn)在是17頁\一共有61頁\編輯于星期四

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(shè)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(shè)計（包括手術(shù)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?，F(xiàn)在是18頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(tǒng)功能概述1、圖像數(shù)據(jù)輸入支持DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)、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(shè)備的不同序列圖像?，F(xiàn)在是19頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(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(zhuǎn)、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(biāo)記點(diǎn)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(biāo)輪廓的自動或交互提?。滑F(xiàn)在是20頁\一共有61頁\編輯于星期四圖像的灰度、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(biāo)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。現(xiàn)在是21頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(tǒng)功能概述（2）3、粒子植入計劃設(shè)計交互式設(shè)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(shè)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(shè)計更加快捷、準(zhǔn)確；現(xiàn)在是22頁\一共有61頁\編輯于星期四交互設(shè)計體表參考點(diǎn)；交互設(shè)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(shè)粒子在靶區(qū)中的位置；支持同一計劃多個模板設(shè)計、病人的多計劃設(shè)計和計劃數(shù)據(jù)的相互拷貝。現(xiàn)在是23頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(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(guān)系；支持多種劑量評估方法，如、Profile、DVH等；現(xiàn)在是24頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(tǒng)功能概述（4）5、驗證植入計劃方面以CT圖像為基礎(chǔ)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(fù)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?，F(xiàn)在是25頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(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?，F(xiàn)在是26頁\一共有61頁\編輯于星期四系統(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(shí)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?，F(xiàn)在是27頁\一共有61頁\編輯于星期四B_TPS部分操作和顯示界面現(xiàn)在是28頁\一共有61頁\編輯于星期四病案資料管理及配置患者圖像界面現(xiàn)在是29頁\一共有61頁\編輯于星期四輪廓線定義和三維重建界面現(xiàn)在是30頁\一共有61頁\編輯于星期四治療計劃設(shè)計和劑量顯示現(xiàn)在是31頁\一共有61頁\編輯于星期四三維劑量場及DVH顯示現(xiàn)在是32頁\一共有61頁\編輯于星期四模板及導(dǎo)引針安裝示意圖現(xiàn)在是33頁\一共有61頁\編輯于星期四計劃驗證及無模板引導(dǎo)計劃現(xiàn)在是34頁\一共有61頁\編輯于星期四自動布源界面現(xiàn)在是35頁\一共有61頁\編輯于星期四自動布源結(jié)果（1）現(xiàn)在是36頁\一共有61頁\編輯于星期四自動布源結(jié)果（2）現(xiàn)在是37頁\一共有61頁\編輯于星期四自動布源結(jié)果（3）現(xiàn)在是38頁\一共有61頁\編輯于星期四自動布源結(jié)果（4）現(xiàn)在是39頁\一共有61頁\編輯于星期四自動布源結(jié)果（5）現(xiàn)在是40頁\一共有61頁\編輯于星期四SurgicalPlan

立體定向神經(jīng)外科放射治療計劃系統(tǒng)現(xiàn)在是41頁\一共有61頁\編輯于星期四神經(jīng)外科治療方式開顱手術(shù)治療、微創(chuàng)傷手術(shù)治療和無創(chuàng)傷治療

*微創(chuàng)傷手術(shù)治療以立體定向引導(dǎo)為主，包括常規(guī)立體定向手術(shù)；*無創(chuàng)傷治療是立體定向引導(dǎo)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?，F(xiàn)在是42頁\一共有61頁\編輯于星期四立體定向技術(shù)立體定向技術(shù)在神經(jīng)外科手術(shù)中已顯示出越來越多的優(yōu)勢。立體定向手術(shù)方法簡便，省時省力，安全可靠，僅需在局麻下進(jìn)行，手術(shù)創(chuàng)傷小，病人痛苦少，可避免因開顱大手術(shù)給患者帶來的痛苦和并發(fā)癥，而且，術(shù)后病人康復(fù)快?，F(xiàn)在是43頁\一共有61頁\編輯于星期四立體定向手術(shù)立體定向手術(shù)適用于下列神經(jīng)外科手術(shù)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(tuán)的毀損*瘤內(nèi)同位素放療及化療*腦內(nèi)異物取出等現(xiàn)在是44頁\一共有61頁\編輯于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(shù)弓型架（3）定位顯影圖框（4）配套的手術(shù)器械現(xiàn)在是45頁\一共有61頁\編輯于星期四立體定向組件立體定位框架手術(shù)弓型架立體定位CT顯影圖框現(xiàn)在是46頁\一共有61頁\編輯于星期四立體定向組件（1）配套手術(shù)器械：各種針、適配夾

現(xiàn)在是47頁\一共有61頁\編輯于星期四立體定向手術(shù)圖安裝在病人頭上的情況現(xiàn)在是48頁\一共有61頁\編輯于星期四立體定向的原理

立體定向儀導(dǎo)向的原理是球心法，弓形架可繞框架作前后轉(zhuǎn)動，裝在弓形架上的拖板帶這著手術(shù)器械又可沿弓形架的弧形板作左右滑動，在轉(zhuǎn)動與滑動過程中，始終保持手術(shù)器械的下端命中靶點(diǎn)。現(xiàn)在是49頁\一共有61頁\編輯于星期四定位標(biāo)記點(diǎn)

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(biāo)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(biāo)記點(diǎn)。根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)的位置即可計算出圖像中的任意點(diǎn)相對于框架基環(huán)的空間坐標(biāo)。現(xiàn)在是50頁\一共有61頁\編輯于星期四三維立體定向手術(shù)的優(yōu)勢傳統(tǒng)立體定向手術(shù)普遍不能顯示手術(shù)通道,由于腦立體定向手術(shù)是在非直視下操作，術(shù)中易損傷深部腦血管和重要結(jié)構(gòu)，引起一定的并發(fā)癥。在傳統(tǒng)立體定向儀的基礎(chǔ)上結(jié)合三維手術(shù)計劃軟件（TPS），應(yīng)用MRI及CT掃描，三維規(guī)劃手術(shù)路徑，可以實(shí)現(xiàn)治療方案的實(shí)時優(yōu)化?，F(xiàn)在是51頁\一共有61頁\編輯于星期四完整手術(shù)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(shù)治療計劃系統(tǒng)靶點(diǎn)定位，規(guī)劃手術(shù)路徑。軸冠狀位立體顯示手術(shù)通道，實(shí)時優(yōu)化手術(shù)方案顱骨鉆孔相應(yīng)手術(shù)安裝手術(shù)弓型架現(xiàn)在是52頁\一共有61頁\編輯于星期四部分操作界面現(xiàn)在是53頁\一共有61頁\編輯于星期四部分操作界