精確放療的質量保證

放射治療近20多年來重要進步醫(yī)學影像學的發(fā)展，提供了三維影像重建及數(shù)字化重建影像（DDR)放射治療設備的不斷改進與三維治療計劃系統(tǒng)的產生，令放射治療有可能使高劑量通過三維空間，適形分布于靶區(qū)內---3DCRT,IMRT目前一頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點目前二頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點

IMRT的結果是高劑量區(qū)分部與靶區(qū)的三維形狀的適合度較常規(guī)治療大有提高，進一步減少了周圍正常組織和器官卷入射野的范圍。它是放射治療技術的必然發(fā)展，是放射腫瘤學發(fā)展的方向與未來，是上世紀最后二十多年間先進科學與技術的結晶，標志著腫瘤放射治療進入“精確定位、精確設計、精確治療”的時代。目前三頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點3DCRT/IMRT步驟體位固定CT掃描（采用CT增強、MRI圖像、PET等融合）靶區(qū)及敏感器官勾畫處方劑量（包括靶區(qū)及敏感器官等）計劃設計（射野及優(yōu)化計算等）計劃評估及計劃遴選治療計劃驗證（幾何及劑量）治療計劃實施治療目前四頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點3D影像靶體積和敏感器官定義照射野設計劑量計算及優(yōu)化劑量驗證生物學模式患者體位確認實施治療3DCRT/IMRT實施過程（Chain）目前五頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CT掃描及圖像傳輸掃描體位

擺位要準確、要做到掃描與治療一致薄層掃描

一般3mm左右

掃描范圍

根據(jù)臨床需要確定，但至少要在

腫瘤上下緣各外放5cm圖像源傳輸數(shù)據(jù)丟失？錯誤？

目前六頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點

TPS依賴CT掃描得到的CT值建立CT-密度轉換曲線,并根據(jù)轉換所得的組織密度(或電子密度)進行組織不均勻性劑量校正計算,從而得出放射治療計劃的劑量分布.

TPS中CT值與物質密度轉換目前七頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點圖像登記及配準圖像登記(病人信息、醫(yī)生、物理師等）圖像配準（患者坐標系與治療機坐標系建立）圖像融合

采用CT平掃與CT增強CT平掃與MRI圖象融合CT平掃與PET融合目前八頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點IMRT要求靶區(qū)定義準確IMRT提供了與靶區(qū)高度適形劑量分布的物理手段。這意味著正確的靶區(qū)、正確的適形；錯誤的靶區(qū)、錯誤的適形。常規(guī)BoxIMRT目前九頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點GTVCTVPTV靶區(qū)(target)的定義GTV腫瘤區(qū)

一般診斷手段（包括臨床檢查、CT/MRI/PET）能夠診斷出的、可見的、具有一定形狀和大小的惡性病變的范圍。包括原發(fā)灶、轉移淋巴結和其他轉移灶組成。CTV：臨床靶區(qū)臨床經驗表明，在腫瘤區(qū)附近通常有亞臨床侵犯，也就是說，存在不能由分期手段查明的個別惡性細胞、小細胞團或微擴散。PTV：計劃靶區(qū)

臨床靶區(qū)（CTV）、照射中患者器官的移動（ITV），由于擺位、治療中患者體位的重復性誤差。ICRU50ICRU62目前十頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點靶體積的不確定度靶區(qū)定位的不確定度器官運動醫(yī)學影像設備分辨率能力的局限患者擺位誤差患者體位變化患者身體變化如體重變化激光燈和光距尺的誤差射野位置誤差目前十一頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點擺位誤差參考部位左右前后頭足

盆腔3.0(8.3)2.3(3.3)1.8(8.0)

胸部2.3(7.8)3.3(10.3)3.1(9.1)

腹部2.1(5.4)2.4(5.8)3.0(5.8)

頭頸1.9(4.5)1.9(5.6)2.4(5.0)平均值（最大值）mm目前十二頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點照射野野的設計等中心位置射線束能量頭頸部腫瘤，6－8MV，胸部腫瘤由于肺的影響，擬采用低能而不是高能RTOG建議4-12MV，腹部腫瘤可考慮用低能代替高能以采用奇數(shù)射野對稱分布為起點布置射野,避免對穿照射為了形成凹形分布，無需危及器官照射通常不采用非共面布野照射野數(shù)目和方向：鼻咽癌采用7/9個共面等機架角均分的布野方案；前列腺癌采用5-7個射野目前十三頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點給定處方劑量要求

給定靶區(qū)(劑量應給定在PTV而不是CTV)處方劑量，該劑量應至少包括95%體積的靶區(qū).給定危及器官的耐受劑量要求串聯(lián)組織Dmax約束并型組織DV約束其它類型Dmax和DV約束Norequirements，NoConsiderations目前十四頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點治療計劃能否實施、實施難度和效率治療計劃是否滿足臨床的處方劑量要求靶區(qū)劑量及均勻度危及器官受量適形指數(shù) 正常組織并發(fā)癥概率NTCP腫瘤控制概率TCP無并發(fā)癥的凈控制概率Putc治療計劃是否已無改進的余地如何評價治療計劃?目前十五頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點

等劑量分布（絕對劑量分布、相對劑量分布）劑量體積直方圖（DVH)

描述正常組織及腫瘤組織受特定劑量或百分劑量照射的體積百分比

IMRT治療計劃的評估目前十六頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點等劑量線分布目前十七頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點目前十八頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點計劃是否滿足臨床的處方劑量要求?靶區(qū)總劑量（Gy）單次劑量（Gy）分次數(shù)靶區(qū)劑量是指95%靶區(qū)體積所受的最小劑量P-GTV72Gy2.18Gy33P-CTV166Gy2Gy33P-CTV260Gy1.82Gy33P-GTVnd70Gy2.12Gy33P-CTVnd60Gy1.82Gy33危及器官劑量器官劑量（Gy）≥體積%≤器官劑量（Gy）≥體積%≤腦干540腮腺2650脊髓450顳葉600垂體500眼球500視神經540晶體60視交叉540目前十九頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點

患者治療前的驗證病人劑量驗證

電離室（點劑量）二維探測器陣列（通量圖）病人位置驗證（2D、3D）MV級電子射野影像系統(tǒng)（EPID）超聲系統(tǒng)KV級在軌道CTKV級錐形束CT(ConebeamCT,CBCT,CBCT)

其中KV級CBCT系統(tǒng)發(fā)展最為迅速，應用最廣泛

目前二十頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點射野的方向和數(shù)目目前二十一頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點PortalVision：IMRT積分圖像目前二十二頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點治療計劃的劑量驗證

驗證所受劑量的分布是否與治療計劃一致

包括治療計劃系統(tǒng)的運算和治療設備的性能目前二十三頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點絕對劑量測量IMRT病人計劃移植到測量模體中，計算出體模內的劑量分布和電離室測量點的劑量，按實際治療方式進行照射，用電離室作實際照射劑量比較測量點計劃系統(tǒng)計算劑量和實測劑量相對誤差。

百分相對誤差＝(測量值-計算值)／測量值×100%

AAPM認為對于IMRT計劃系統(tǒng)劑量準確性的驗收，電離室測量的結果與計劃系統(tǒng)計算值的誤差在3%-4%之間，國內開展IMRT技術的單位其誤差精度控制在5%以內。目前二十四頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點二維劑量儀計劃系統(tǒng)定量分析照射野注量圖驗證目前二十五頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點目前二十六頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點劑量驗證的誤差分布情況2010年8月至2011年7月共治療腫瘤患者共214例，其中頭頸部腫瘤103例，胸部腫瘤患者74例,腹部腫瘤患者37例。男性132例，女性82例，年齡8～90歲。所有的患者都了點劑量和射野圖的驗證

射野通量圖96.6±2.75(%)點劑量-0.91±2.21目前二十七頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點KV-CBCT影像引導的位置驗證安徽省立醫(yī)院放療科于2010年8月在安徽省內首家正式開展IGRT的臨床應用及研究

我院所有調強病人都根據(jù)治療安排行一定次數(shù)的ConebeamCT（CBCT)掃描，進行三維圖像引導放療治療目前二十八頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點ElektaSynergy加速器KV級探測器陣列KV級X射線球管MV級探測器陣列40對葉片MLC目前二十九頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點擺位誤差的研究研究214例患者中的次照射前CBCT掃描，其中頭頸部面罩患者CBCT掃描356次，體部真空袋患者CBCT掃描377次。頭頸部面罩患者擺位誤差測：X軸：1.67±1.72mm；（0～0.84，大于3mm占16.3%）Y軸：1.66±1.96mm；（0～1.05，大于3mm占18.5%）Z軸：1.69±1.59mm；（0～0.89，大于3mm占15.1%）體部真空袋患者擺位誤差測值：

X軸：3.04±2.10mm；（0～0.99，大于5mm占16.2%）Y軸：3.75±2.70mm；（0～1.13，大于5mm占17.3%）Z軸：2.73±2.14mm；（0～0.96，大于5mm占15.4%）

目前三十頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點臨床常用的誤差修正辦法在臨床靶區(qū)（CTV)外放一定的間距形成內靶區(qū)（ITV）和計劃靶區(qū)(PTV),通常還包括擺位誤差，此法較簡單，但它以犧牲周圍正常組織尤其是危及器官為代價。從CTV到PTV邊界縮小是放射治療能否取得成功的重要因素。一般來說，照射體積越大，腫瘤治療劑量需要越高。實驗證明，腫瘤治療劑量若有近10%的增加，腫瘤控制概率幾乎5倍的增加。（15%

75%）目前三十一頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點臨床常用的誤差修正辦法解決靶區(qū)運動的有效方法是采用某種技術手段探測靶區(qū)運動，并采取相應措施應對，那就是采用圖像引導放療（IGRT）。量化擺位和靶區(qū)運動引起的誤差，即根據(jù)擺位誤差結果合理分析，反過來指導治療計劃設計時計劃靶體積邊界大小的確定，減少正常組織的受照劑量，提高腫瘤控制概率，這是保證現(xiàn)代放療技術治療質量的關鍵環(huán)節(jié)。目前三十二頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CTV--PTV外放邊界大小的研究ICRU50號和62號報告對放療的各種靶區(qū)體積做了定義。CTV-PTV外放邊界的大小對放射治療影響明顯。過小會使局部區(qū)域漏照，影響腫瘤的局部控制率，過大則導致周圍正常組織受照過多，OAR并發(fā)癥率相應增高。研究參照Remeijer相關定義：對于患者個體而言，系統(tǒng)擺位誤差是分次擺位誤差的平均值（Σ），隨機擺位誤差是分次間擺位誤差的波動，用分次擺位誤差的標準偏差表示（σ）目前三十三頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CTV--PTV外放邊界大小的研究Stroom（1999）等采用DVH和靶區(qū)覆蓋可能性分析指出：為使99％的CTV受到95％的處方劑量，由CTV到PTV的大小至少應為2Σ+0.7σ。VanHerk（2000）等也給出了相應的公式：2.5Σ+0.7σ-0.3。本次研究根據(jù)CTV外放=2Σ+0.7σ公式,計算PTV外放邊界大小為頭頸部：X=3.3mm，Y=3.3mm，Z=3.4mm體部：X=6.6mm，Y=7.5mm，Z=5.5mm目前三十四頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點患者擺位誤差的原因不同技術員擺位、多次擺位等因素具有隨機性和偶然性，擺位技術責任心?；颊咦灾骱筒蛔灾鞯倪\動、治療過程中病情的變化不同治療單位采用的設備精度和擺位技術的差異，無疑將導致系統(tǒng)誤差差異。而隨機誤差因素的偶然性、即使同質研究對象間固有抽樣誤差等因素亦導致不同研究結果中隨機誤差不同。頭頸部患者的固定采用頭枕和熱塑膜，患者經此固定后各個方向上動度較小，胸腹部患者采用真空體模固定，固定效果較熱塑面罩差?；谏鲜鲈颍煌芯繂挝坏恼`差結果僅對本單位治療系統(tǒng)放療計劃的制定和實施具有參考意義。目前三十五頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT--IGRT系統(tǒng)質量保證必要性kV-CBCT的主要功能是輔助提高腫瘤放射治療的位置精度，而在錐形束CT不斷的使用過程中，由于存在機械運動磨損和電子器件的使用老化。所以有可能會引起以下幾個方面的改變：(1)系統(tǒng)安全性問題(2)圖像質量問題(3)硬件參數(shù)問題(4)幾何特性問題因此錐形束CT的質量保證（QA）是日常工作中不容忽視的問題。目前三十六頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA實施----安全性kV-CBCT安全性和應用性的檢查是每天非常重要且必要的工作檢查內容：檢測加速器的各項連鎖是否正常，轉動機架時確保防撞連鎖不會因為重力而激活；觸動防撞開關，檢查連鎖是否被激活；檢測機器的各個機械結構是否正常；KV平板與KV-X線球管的位置及聯(lián)鎖定期檢查和備份病人數(shù)據(jù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)，測試和計劃系統(tǒng)的傳輸連接是否正常；目前三十七頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量病人經過錐形束CT掃描后得到CT圖像，重建后與計劃系統(tǒng)傳輸?shù)膮⒖糃T圖像進行3-D配準，XVI系統(tǒng)可以進行自動配準(骨性配準和灰度配準)或手動配準，因此配準的精確度主要取決于圖像質量。而kV-CBCT的圖像對比度和空間分辨率與計劃參考CT（診斷CT）不同，但是高質量的kV-CBCT圖像和保證kV-CBCT圖象質量穩(wěn)定對于提高配準精度有重要意義，圖像質量差會導致配準誤差增大。目前三十八頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量圖像質量QA需要使用圖像質量檢測模體，將每次獲得的圖像質量參數(shù)與基準值進行比較，監(jiān)測圖像質量是否發(fā)生改變。如果得到的參數(shù)值超過了規(guī)范要求，則需要進行校正。圖像質量QA主要有7個檢測項目Catphan

CTP503phantom內置有多個密度和尺寸已知的模塊目前三十九頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量(1)3-D灰度分辨率檢測：

使用XVI容積成像，掃描Catphan模體并三維重建后，在橫斷面窗口，找到“對比測試模塊”部分，檢測裝有聚苯乙烯和低密度聚乙烯(LDPE)的橫截面中心的像素平均值和標準差。（標準≤1.5%）polystyreneLDPE目前四十頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量(2)3-D橫斷面水平/垂直方向失真度檢測：在橫斷面窗口中的“對比測試模塊”部分，測量裝有聚甲醛樹酯與低密度聚乙烯截面圓心間的實測距離。標準≤117mm±1.04mm(4個像素點)。目前四十一頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量(4)3-D圖像一致性檢測：在橫斷面窗口，找到“一致性檢測”模塊部分，采集圖像中心位置和圖像其他任意3個點的像素值，獲取抽樣圖像像素值，記錄3點的平均像素值，計算3-D圖像一致性，要求結果≤1.5%目前四十二頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量（5）3D空間分辨率檢測：在橫斷面窗口，找到“空間分辨率模塊”部分，調節(jié)窗寬和窗位到一個比較合適的，記錄可分辨的線對數(shù)量(要看到線對黑白相間)。要求至少可看到10lp/cm。10lp/cm13lp/cm目前四十三頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量

(6)3-D矢狀位幾何精確性檢測

在矢狀窗口．找到“矢狀位幾何精度檢測”模塊，測量左側第一個點到最后一個點的距離(調節(jié)適當窗寬和窗位)。結果要求：實測距離≤110±1.04mm

目前四十四頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量(7)圖像偽影檢測：

常見的圖像偽影包括截斷偽影，環(huán)狀偽影，帽狀條狀偽影，這些偽影的出現(xiàn)通常是由于成像系統(tǒng)硬件參數(shù)出現(xiàn)問題造成的。要求不可以見到這些偽影。目前四十五頁\總數(shù)五十三頁\編于十八點CBCT系統(tǒng)QA----圖像質量