調(diào)強適形放射治療

調(diào)強適形放射治療癌癥治療的三大手段腫瘤治療技術(shù)進(jìn)展三大治療手段在腫瘤治療中的地位CTV亞臨床病變—病理邊界

(手術(shù)化療放療)GTV實體瘤-----影像學(xué)邊界

(手術(shù)放療)hGTV

乏氧細(xì)胞區(qū)---PET顯像

(手術(shù)放療)癌癥三大治療手段的比較手術(shù)治療優(yōu)點：解剖位置的高精度腫瘤直接暴露手術(shù)切緣以病理為標(biāo)準(zhǔn)不足之處:手術(shù)創(chuàng)傷比較大復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)手術(shù)較難腫瘤冶療技術(shù)進(jìn)展癌癥三大治療手段的比較化學(xué)治療優(yōu)點：無創(chuàng)傷藥物可以到達(dá)任何部位不需要特殊技術(shù)不足之處:藥物特異性較差易產(chǎn)生藥物耐受性腫瘤冶療技術(shù)進(jìn)展癌癥三大治療手段的比較放療優(yōu)點：劑量和幾何位置的高精度可以治療任何部位不會產(chǎn)生輻射耐受性不足之處:被照射腫瘤必須可見(>1cm)正常組織和腫瘤組織的放射敏感性的差異很小(特異性很差)腫瘤冶療技術(shù)進(jìn)展適形放射治療的臨床價值癌癥治療五年生存率1900s 1930s 1960s 1990s5% 15%30%45%AmericanCancerSociety:Cancerfacts&figures1995手術(shù)、放療、化療三大手段對癌癥治愈率的相對貢獻(xiàn)

外科手術(shù) 22% 放射治療 18% 化學(xué)治療 5%55%未根治的癌癥患者的死亡原因

原發(fā)腫瘤未控 18%遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移未控 37% 合計 55%EurJCancer1992;28A:2061-2069Cancer1983;51;2401-2409腫瘤治療技術(shù)進(jìn)展放射治療在腫瘤治療中的地位癌癥治療五年生存率1900s 1930s 1960s1990s(2013)5%15%30%45%(67%)AmericanCancerSociety:Cancerfacts&figures1995手術(shù)、放療、化療三大手段對癌癥治愈率的相對貢獻(xiàn)

外科手術(shù) 22% 放射治療 18% 化學(xué)治療 5%55%未根治的癌癥患者的死亡原因

原發(fā)腫瘤未控 18%遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移未控 37% 合計 55%EurJCancer1992;28A:2061-2069Cancer1983;51;2401-2409放射治療的手段放療技術(shù)進(jìn)展外照射(EBIR)： 照射距離長(>50cm)

正常組織損傷大靶區(qū)劑量均勻性好近距離照射(BIR)

照射距離短(<5cm)

正常組織損傷小

靶區(qū)劑量均勻性差

DGTV≧100%TV≧95%TV=50%~90%100%*ICRU劑量規(guī)定點(ICRUReferencePoint)100%GTV*ICRU劑量參考點(ICRUReferencePoint)100%GTV*CTVCTV0.85BD(100%)體外照射和近距離照射的異同點對策：體外：優(yōu)化布野近距離：優(yōu)化布源提高治療增益比的技術(shù)(歷史)進(jìn)程ConventionalRT

常規(guī)放療

3DConformalRT適形放療

IntensityModulationRT

調(diào)強放療20世紀(jì)70年代未20世紀(jì)90年代初調(diào)強適形放射治療一、適形放療的定義二、實現(xiàn)條件三、何謂調(diào)強四、適形放射治療的臨床價值五、臨床適應(yīng)癥六、調(diào)強實現(xiàn)方式七、IMRTQA(QC)適形放射治療定義適形放射治療為一種治療技術(shù)，使得：高劑量區(qū)的形狀在三維方向上與靶區(qū)（病變）的形狀一致。

劑量分布靶區(qū)適形調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義調(diào)強適形放療必須滿足兩個必要條件1.在照射方向上，照射野的形狀必須與病變（靶區(qū)）的投影形狀一致。2.射野內(nèi)諸點的輸出劑量率必須按要求的方式進(jìn)行調(diào)整，使得靶區(qū)病變內(nèi)及表面的劑量處處相等：A射野形狀適形（BEV）B

射野內(nèi)強度調(diào)節(jié)PQRS調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義適形放射治療的分類經(jīng)典適形放射治療（ClassicalConformal

RadiationTherapy）調(diào)強適形放射治療（Intensity-Modulated

RadiationTherapy,IMRT）

同時滿足兩個必要條件

只滿足第一個必要條件調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義經(jīng)典適形和調(diào)強適形的比較

經(jīng)典適形調(diào)強適形調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義常規(guī)放射治療與經(jīng)典適形調(diào)強適形放療(使用不同的目標(biāo)函數(shù))經(jīng)典適形與調(diào)強適形治療技術(shù)劑量分布的比較調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義對穿野照射旋轉(zhuǎn)照射四野照射經(jīng)典適形照射

三野照射最小靶平均照射器官最大劑量器官最小照射調(diào)強定義調(diào)強:

將直線加速器或鈷-60治療機的均勻劑量(率)

輸出的射野變?yōu)椴痪鶆騽┝?率)輸出的射野的過程。

調(diào)強裝置(器或方法):實現(xiàn)調(diào)強過程的裝置。調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義NoIntensityModulationIntensityModulationSameShapeWhatisIntensityModulation?Intentionallynon-uniformfluencedistributionDefinespatientresult,notmethodofdeliveryIMRTis3-DTxdeliveryofa3-DTxplanbythemodulationofintensityacrosseachbeamincomplexways.Methods:compensators,wedges,dynamic,static,cineIntensityModulationoftheBeam3DCRTNOIMRTIntheinterioroftheshapedfieldthedosesarehomogeneous3DIMRTIntheinterioroftheshapedfieldthedosesareheterogeneousIMRT:sculptthedoses(isodoses)tothetumor,avoidingthenormaltissues.

Conformal:cannotavoidsomelevelofdosestothenormaltissuesConformalVersusIMRT為什么要開展IMRT？放療中約有30%的病例是凹形靶區(qū)，只有用調(diào)強方法才能得到這種形狀的高劑量分布，而周圍正常組織劑量很小。能夠作調(diào)強治療的設(shè)備已商業(yè)化。照射可實現(xiàn)數(shù)字化。用于IMRT的射野注量(強度)分布的逆向設(shè)計算法已經(jīng)成熟。CT/MRI/SPECT/PET等影像設(shè)備,可以更加精確地確定靶區(qū)和周圍正常組織、器官的幾何結(jié)構(gòu)IGRT、DGRT技術(shù)的出現(xiàn)。調(diào)強適形放射治療適形放射治療的臨床價值癌癥治療五年生存率1990s 1930 1960s 1990s5% 15%30%45%AmericanCancerSociety:Cancerfacts&figures1995手術(shù)、放療、化療三大手段對癌癥治愈率的相對貢獻(xiàn)

外科手術(shù) 22%

放射治療 18%

化學(xué)治療 5%55%未根治的癌癥患者的死亡原因

原發(fā)腫瘤未控 18%

遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移未控 37%

合計 55%EurJCancer1992;28A:2061-2069Cancer1983;51;2401-2409調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義IMRT

提高癌癥患者生存率的假設(shè)提高腫瘤局部控制劑量或減低周圍重要器官劑量提高腫瘤局部控制率或減少腫瘤遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移率提高癌癥患者生存率或改善癌癥患者愈后生存質(zhì)量調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義腫瘤局部控制的最低劑量

（Fletcher:BJR46;1973）亞臨床病變微小病變腫瘤病變調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義3D適形照射和雙側(cè)等中心旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)照射治療

前列腺癌的有關(guān)劑量學(xué)參數(shù)的比較

對比參數(shù)3DCRT SRT

觀察例數(shù) 8787

靶區(qū)劑量高于靶處方劑量的體積（%）92.9±13.992.9±10.8ICRU劑量（靶處方劑量）(Gy) 69.1±2.669.2±2.6

腫瘤最低劑量(Gy) 66.3±5.363.5±8.6

腫瘤平均劑量(Gy) 69.8±2.669.7±2.8

腫瘤最高劑量(Gy) 71.7±2.471.3±2.8

危及器官劑量高于或等于65Gy的直腸體積(%)33.7±15.062.7±21.0

劑量高于或等于70Gy的直腸體積(%) 8.5±11.828.8±28.9

劑量高于或等于65Gy的膀胱體積(%) 22.3±12.550.5±22.8

劑量高于或等于70Gy的膀胱體積(%) 6.3±8.419.4±24.4

調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療的目的及定義調(diào)強適形放射治療

腫瘤局部控制失敗占主要的癌瘤因腫瘤局部控制失敗導(dǎo)致遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移的癌瘤解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀比較復(fù)雜，特別是凹形靶區(qū);或多靶點的腫瘤的治療常規(guī)放療療效很好，希望進(jìn)一步減少放射并發(fā)癥和改進(jìn)患者療后的生存質(zhì)量臨床適應(yīng)癥調(diào)強適形放射治療的目的及定義Percent≥Grade2GIToxicity

01224364860728496

Months5101520p<0.00181GyIMRT(171)81GyConventional3D-CRT(61)ProstateIMRT

SomeearlyMSKCCresults(CCLing)問題：凸形靶區(qū)(70%)IMRT原理問題：凹形靶區(qū)(30%)IMRT原理IMRT原理IMRT(IMPT)ProtonIMRTPhotonIMRTParotidSparingH&N:3DCRTvs.9BeamIMRT

(Dose-VolumeCriteria)CordTumorNodesParotidsBrainstem3DCRTIMRT調(diào)強適形放射治療實現(xiàn)調(diào)強方式逆向設(shè)計與射野強度分布劑量計算筆形束與逆向設(shè)計調(diào)強治療實現(xiàn)方式分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強實現(xiàn)方法逆向設(shè)計與射野強度分布調(diào)強適形放射治療

ForwardCalculation正向計算InverseCalculation逆向計算PositionIntensity調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療劑量計算

ForwardCalculation正向計算InverseCalculation逆向計算物理目標(biāo)函數(shù)生物目標(biāo)函數(shù)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療PositionIntensity筆形束與逆向設(shè)計調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:物理補償器Intensity強度分布Position調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療(a)(b)子野1Surbeam1子野2Surbeam2子野3Surbeam3子野4Surbeam4子野5Surbeam5子野6Surbeam6調(diào)強方式:MLC靜態(tài)調(diào)強I(x)X調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:MLC靜態(tài)調(diào)強調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療CreatesMLCShapesMinimizestreatmenttimeDesignedforSiemensMLCOptimizesOutputFluenceTongueandGrooveCorrectionIMFAST調(diào)強適形放射治療子野優(yōu)化調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:動態(tài)MLC調(diào)強(DynamicMLC)Intensity強度分布Position調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:動態(tài)MLC調(diào)強(DynamicMLC)調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:動態(tài)旋轉(zhuǎn)(IMAT)Intensity強度分布PositionGA1GA2GA4GA5GA3GA6調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類CreatesMLCStaticfieldsMinimizestreatmenttimeOptimizesOutputFluenceTongueandGrooveCorrection調(diào)強適形放射治療StaticFieldOptimization(GAn)GAnBeam15,16,17Beam5,6,7,8Beam1,2,3,4Beam9,10,11Beams12,13,14IMATMultiArc放療技術(shù)進(jìn)展Beam15,16,17Beam9,10,11Beams12,13,14VMAT(RapidARC)isanintegrationofmulti-comformalbeamsandgantryrotationIMATtoVMAT(RapidARC)調(diào)強適形放射治療容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療

(VMAT)通過旋轉(zhuǎn)機架角度形成一個或多個弧進(jìn)行連續(xù)照射:*MLC子野形狀*注量-輸出率(“劑量率"),*機架旋轉(zhuǎn)速度*改變MLC方向---CedricYu-1995ArtBoyer-2001VMAT-ElektaRapidArc-VarianCBT-Siemense旋轉(zhuǎn)時MLC形成的未調(diào)強的射野把發(fā)散的未調(diào)強射野的射線重新分類為平行束射線所產(chǎn)生的調(diào)強野容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強基本原理ARC1ARC2VMATorRapidARCisan

integrationofgantryrotationandmulti-comformalbeamswithchangebaleweightingsVMATorRapidARCis

an

integrationofgantryrotationandmulti-comformalbeamswithchangebaleweightingsDynamicallychanging

射野參數(shù)同時調(diào)整GantryAngleGantrySpeedMLCLeave’sPositionCollimatorAngleIndependentJaws

DoseRateMulti-ArcsShortdeliveryTime

實現(xiàn)快速治療(2-3分鐘)ElektaInfinityVMAT(VolumetricModulatedArcTherapy)is

an

integrationofgantryrotationandmulti-comformalbeamswithchangebaleweightingsDynamicallychanging

射野參數(shù)同時調(diào)整GantryAngleGantrySpeedMLCLeave’sPositionCollimatorAngleIndependentJaws

DoseRateMulti-ArcsShortdeliveryTime

實現(xiàn)快速治療(2-3分鐘)NewApproachesforIMATDelivery

旋轉(zhuǎn)調(diào)強(IMAT)技術(shù)新進(jìn)展Simultaneousdynamiccontrol,duringradiationtreatment,of:照射中同時調(diào)整下列參數(shù)：

VMAT(Elekta方式)RapidArc(Varian方式)

MLCLeavesMLC葉片位置YESYES

CollimatorJaws

獨立準(zhǔn)直器位置YESYES

Gantry

機架旋轉(zhuǎn)YESYES

CollimatorRotation

準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)YESNO

Doserate

劑量率YESYES

Multiplearcs

多弧旋轉(zhuǎn)YES單弧

Treatmenttimes

照射時間2-3分鐘1-2分鐘調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:MLC(斷層)調(diào)強強度分布PositionIntensity步進(jìn)式螺旋式調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:MLC(斷層)調(diào)強強度分布PositionIntensity步進(jìn)式螺旋式調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:電磁掃描調(diào)強強度分布PositionIntensity調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類Helical(Spiral)TomotherapyHelicalFanBeamRingGantryLinacCTDetectorCTCouchX-RayFanBeamBinaryMLCLeavesBinaryMultileafCollimatorHelicalScanningLaneRosen,MDWillisKnightonCancerCenter調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:NOMOS棋盤準(zhǔn)直器強度分布PositionIntensity調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:其它調(diào)強方式強度分布PositionIntensity獨立準(zhǔn)直器移動條調(diào)強調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療調(diào)強方式:其它調(diào)強方式強度分布PositionIntensity獨立準(zhǔn)直器移動條調(diào)強調(diào)強治療實現(xiàn)方法分類調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療調(diào)強治療實現(xiàn)方式的分類Thewaystocreateintensity-modulatedbeams(IMBS)調(diào)強實現(xiàn)方法調(diào)強適形放射治療(IMRT)三維治療計劃系統(tǒng)HelaxTMS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器LANTISCT模擬(Plus4)CT/MRI/PET/DSA治療模擬機3D激光燈射野影像系統(tǒng)（EPID）治療驗證系統(tǒng)活體劑量測量系統(tǒng)調(diào)強放射治療(IMRT)機調(diào)強適形放射治療計算機控制的適形放療調(diào)強適形放射治療IMRTQA(QC)計劃設(shè)計與執(zhí)行過程計劃執(zhí)行過程中QA(QC)

IMRTasaDeliveryProcessDGRTistocontrolthepositionofdosedistributionMLC-integrateddesign,control,leafpositionaccuracy

Linacperformance-Stability,dose/MUforsmallMUfieldsspeed,numberofsteps/subfieldsPrescriptionhandling-speed,connectivity

Dosemodeling-small&dynamicMLCfieldsPatientimmobilization,set-upaccuracyDoseverificationPatientpositionverificationVerificationofMLCdelivery腫瘤定位、計劃設(shè)計、模擬及驗證一般過程患者選擇體位確定體位固定CT模擬模擬機定位(3D定位)(2D定位)計劃認(rèn)可計劃評估計劃設(shè)計(2D,3D)劑量驗證治療前模擬照射照射中驗證體模中擺位標(biāo)記患者(X片,CT片)虛擬患者(假體)(DRR片)患者(X片,EDIP片)參考標(biāo)記調(diào)強適形放射治療腫瘤定位、計劃設(shè)計、模擬及驗證一般過程患者選擇體位確定體位固定CT模擬模擬機定位(3D定位)(2D定位)計劃認(rèn)可計劃評估計劃設(shè)計(2D,3D)劑量驗證治療前模擬照射照射中驗證體模中擺位標(biāo)記

患者(X片,CT片)

虛擬患者(假體)(DRR片)

患者(X片,EDIP片)參考標(biāo)記調(diào)強適形放射治療腫瘤定位、計劃設(shè)計、模擬及驗證一般過程患者選擇體位確定體位固定CT模擬模擬機定位(3D定位)(2D定位)計劃認(rèn)可計劃評估計劃設(shè)計(2D,3D)劑量驗證治療前模擬照射照射中驗證體模中擺位標(biāo)記

患者(X片,CT片)虛擬患者(假體)(DRR片)患者(X片,EDIP片)參考標(biāo)記調(diào)強適形放射治療調(diào)強適形放射治療患者選擇體位確定體位固定CT模擬模擬機定位(3D定位)(2D定位)計劃認(rèn)可計劃評估計劃設(shè)計(2D