肿瘤放疗模拟定位机

常规模拟定位机

定义

模拟定位机是模拟放射治疗机(如医用加速器、钴一60治疗机)治疗的几何条件而定出照射部位的放射治疗辅助设备，实际上是一台特殊的X线机。

当病人被诊断患有肿瘤并决定施行放射治疗时，在放射治疗前要制定周密的放疗计划，然后在定位机上定出要照射的部位，并做好标记后才能到医用加速器或钴一60治疗机上去执行放疗。模拟定位机的作用正在于此。

作用

模拟机的机架旋转、机头转动、限束器开闭、距离指示、照射野指示、治疗床各部分运动，都与医用加速器、钴机一样，因此它能准确地模拟加速器、钴机的一切机械运动。并通过模拟定位机的X线影像系统准确定出肿瘤的照射位置、照射面积、肿瘤深度、等中心位置等几何参数，以及机架旋转、机头旋转角度、源瘤距、源皮距、限束器开度、升床高度等机械参数，为治疗摆位提供了有力的依据，确保放射治疗的正确实施。这就是模拟定位机的作用。因为加速器的X线、电子线和钴一60治疗机的X线能量很高，对组织密度和人体组织原子序数的分辨率很低，因此不能对人体骨、肺、肌肉等不同解剖部位起到透视作用．普通X线机又不具备加速器的机械功能和几何参数，所以加速器和普通X线机都不能代替模拟定位机。

模拟定位机在整个放射治疗计划设计过程中有着重要作用：

1）靶区及重要器官的定位

2）确定靶区（或危及器官）的运动范围

3）治疗方案的确认

4）勾画射野和定位、摆位参考标记

5）拍射野定位片和证实片

6）检查射野挡块的形状及位置

组成

组成

主机、支臂、机柜、诊断床、操作台、X射线高频高压发生装置、X射线球管影像增强系统、专用图像处理系统、多功能数字化工作站

参数

基本参数

治疗床等中心旋转范围：±105°

界定器旋转范围：±105°

辐射野尺寸：在SAD=1000mm时，20mm×20mm~400mm×400mm

非对称野：在SAD=1000mm时，单边-100mm~+200mm

检查参数

X射线检查参数

50KW的高频高压发生器具有正、侧位选择多项摄像条件，IBS控制、mA优先、KV控制、自动亮度调节、故障自动诊断

透视管电压：40kV~125kV

管电流：25mA~630mA

摄像曝光时间：0.0035s~6s

X-TV系统

功能说明

CT模拟简单的说有三大功能，即

1）重构治疗部位的3D图像（3D假体）

2）在3D图像上实现类似常规模拟机的肿瘤定位（投射与照相）

3）在3D图像上实现类似常规模拟机的肿瘤定位（治疗模拟）

具体主要包括以下几点:

1）数据转储：用于获得病人的CT 数据并在系统数据库中做登记。数据来源有两种形式—DICOM 网络和磁盘介质。

2）病人管理：作为用户浏览、增加、编辑、删除影像数据和计划数据的窗口，同时也是DICOM 协议的解析模块。

3）权限管理。

4）图像配准。与定位设备接口，坐标转换等。

5）勾画和定位。包括自动和手工对器官边缘的提取；对点、距离、面积、体积以及CT 值的测算等。

6）图像处理和重建。包括二维的缩放、移动、窗宽/窗位处理；边缘提取，曲线填充等图形处理；三维的以MPR、体绘制、面绘制和数字放射影像(DRR) 为主的重建、布野等等。

7）计划输出。

应用流程

事实上，可以认为CT 模拟和三维计划是被人为分离的整个三维计划过程的两个基本步骤。当三维计划单独出现的时候，常常包括CT 模拟在内的完整放疗计划过程。鉴于CT 模拟定位和剂量处方的计算是在不同的工作站进行的，且CT 模拟过程是需要放疗医生进行设计，而计量处方计算不需要放疗医生的参与，所以将模拟定位和设计功能独立出来其实也是可行的，事实上也是科学的。见下图：

CT模拟应用流程说明图

CT模拟的全过程包括体位确定、固定，建立原始坐标系，图像采集、传输、重建，靶区勾画和确定，射野选择和布置，射野等中心确定和并将原始坐标系原点移至等中心等一系列步骤，其基本要求与二维的X光模拟一样，但是过程较为复杂，能够完成二维X线模拟机不能完成的非共面放射治疗等高技术强度放疗方案设计等。其计划过程如下：

1) 激光灯校准：校准激光灯，并移动激光灯，使得左右上三个激光灯的所发射的激光线交于一点，并将激光灯该位置设置为坐标0点。

2) CT扫描摆位：在平面CT床上，将患者按放射治疗时要求的体位进行摆位和体位固定。有经验的医生在摆位会尽量将靶区位置摆在接近等中心处。

3) 画体位标记线：体位固定后，通过CT两侧墙的激光十字线和顶墙的激光十字线在皮肤上放置CT易于识别的参考固定mark 点。

4) CT扫描：按治疗计划的要求对相应部位进行增强扫描，扫描范围比常规CT检查范围要大。一般扫描层次要求40层左右，肿瘤区域层厚最好为1～3 mm。为了获得较大的扫描范围又不使层次太多而影响增强效果，可采用病灶区层厚1～5 mm, 以外区域逐步过渡为5～10 mm的混合扫描技术。扫描结束后，通过网络信息系统直接传送所有CT图像到治疗模拟计划工作站。

5) 勾画内外轮廓和靶区轮廓：利用所有CT层面自动勾画体表轮廓，然后逐层勾画靶区周围重要器官的轮廓和靶区轮廓，靶区包括肉眼肿瘤和亚临床病灶；同时系统提供手动勾画修正功能以便对靶区进行修饰。

6) 利用sim软件计算照射等中心点和三个mark相交点之间的Δ值

7) 将患者按原体位回到CT床上，按照该Δ值的参数要求移动激光灯，然后再标记这3条体位标记线（体位标记线是提高放射治疗摆位精度的重要标记。因此，在用头部面罩或体部固定网进行体位固定时，需将激光定位十字线处开窗暴露皮肤，把激光定位线画在皮肤上，切不可画在体位固定器表面，如果激光灯不是可移动性质的，可以在加速器上进行类似标记），以便放射治疗的执行。

8) 设计和验证照射野：放射治疗医生和物理师根据肿瘤和周围重要脏器之间在三维空间的相互关系设计合理的照射野。照射野大小由靶区大小、脏器移动度和综合误差（定位、摆位和机器等误差）来决定。在射线束轴视角方向窗口调整照射野大小。在设计多野计划时，尽量采用非共面多野照射技术。照射野设计原则是使靶区内剂量最大而均匀，同时使靶区外正常组织的受量尽量减少。在数字化影像重建窗口打印每个照射野的数字化影像重建图像，通过与X射线模拟定位验证片以及照射野影像监测片进行对比，全面了解照射野的合理性和准确性。

9) 将定位、勾画和布野的结果发送剂量计划系统进行剂量计算。剂量处方的原则是将靶中心剂量归一为100%和90%的剂量线包括整个靶区。最后通过剂量容积直方图了解靶区和周围重要脏器的剂量容积比，对靶区出现剂量不均或周围脏器出现受量过高时，进行相应的调整。

10) 验证照射野等中心精度：为了验证患者皮肤表面照射野等中心参考点标记与实际靶区中心和计划靶区中心的重复精度，在其左、右、前皮肤表面照射野等中心参考点标记处放置CT可成像标识物，对此进行1 mm的薄层扫描。在CT图像上测量3个mark参考相交点与实际靶区中心和计划靶区中心的重复精度，该误差一般<1mm。