图像引导放疗简介
规范化开展图像引导放疗技术
中国医学科学院 肿瘤医院放射治疗科 此PPT课件下载后可自行编辑
概要
➢规范化对于开展IGRT技术的重要性 ➢如何规范化
✓ASTRO & ACR的 IGRT实践指南 ✓医科院肿瘤医院IGRT规范化应用的初步经验
图像引导放疗的概念
➢图像引导放疗是指在治疗摆位时/治疗中采集 图像，利用这些图像，引导此次/后续分次治 疗的技术
参加IGRT工作的人员
➢放疗医师 ➢医学物理师 ➢医学剂量师 ➢放疗技师
统称医学物理师
放疗医师资格要求
➢取得ABR或相当机构的放疗医师资格证书 ➢应接受IGRT培训
放疗医师职责
➢ 负责制定患者的总体治疗方案 ➢ 推荐决定适合患者的摆位方法 ➢ 对于受器官运动影响明显的靶区，推荐决定干预
器官运动的措施 ➢ 指导(Supervise)模拟定位 ➢ 定义靶区。正常组织器官可由物理师或剂量师勾
，获得计划需要的图像数据 ➢在放疗医师和物理师的指导下，执行治疗
计划 ➢定期获得验证图像，供放疗医师审阅 ➢定期评价摆位辅助装置的稳定性，发现不
一致的情况立即报告医师和物理师
继续教育
➢继续教育程序应包括医师、物理师和技师 ➢医师和物理师的继续教育应符合ACR继续
教育指南的要求
IGRT的运用(1): 运动靶区
➢IGRT的应用目的是提高治疗位置和剂量的精 确度
➢IGRT不是射线照射技术，需要与后者配合, 如IG_CRT、IG_IMRT
➢IGRT需要在治疗机上或治疗机房内增加成像 装置，在控制室增加相应软件来实现
戴建荣，胡逸民.中华放射肿瘤学杂志, 2006
常用的IGRT设备
IGRT的应用方式
➢在线校位 ➢在线重计划 (Replanning) ➢呼吸门控 ➢实时呼吸跟踪 ➢自适应放疗
自适应放射治疗
自适应放射治疗自适应放疗（adaptive radiation therapy, ART）是图像引导放疗（image-guided radiation therapy, IGRT）发展延伸出的一种新型放疗技术。
其实施是通过照射方式的改变来实现对患者组织解剖或肿瘤变化的调整，即通过引导图像（如CT、EPID等）评判患者解剖和生理变化，或治疗过程中所反馈信息如肿瘤大小、形态及位置变化，分析分次治疗与原计划设计之间的差异，从而指导后续分次治疗计划的重新设计。
自适应放射治疗的主要目的是提高肿瘤放疗的精准性，实现对肿瘤靶区高剂量照射的同时，最大限度地减少周围正常组织受到高剂量照射的可能性，进而降低并发症发生概率。
广义上讲，任何一种通过反馈来调节治疗过程的技术均可纳入ART 的范畴，比如影像引导放射治疗(IGRT)、体积引导放射治疗、剂量引导放射治疗(DGRT)、结构引导放射治疗等。
IGRT可谓是ART的初级阶段，它在三维放疗技术的基础上加入了时间因数的概念，充分考虑了解剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，如呼吸和蠕动运动、日常摆位误差、靶区收缩等引起放疗剂量分布的变化和对治疗计划的影响等方面的情况，在患者进行治疗前、治疗中利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时的监控，并能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，使之能做到真正意义上的精确治疗。
而DGRT则是在IGRT的基础上提出的，DGRT 除了要对比图像数据外。
还要将治疗时的肿瘤和周围正常组织实际吸收剂量于治疗计划中出来的剂量进行比对，以及时调整患者摆位、治疗计划再优化，甚至在必要时修正处方剂量。
Mackie等于1993年发表了螺旋断层治疗（HT）设计思路的同时，就从理论上提出了利用其CT影像及剂量重建来修正对患者后续分次治疗的设想，这是第1次提及剂量重建和基于治疗时CT图像所获取信息的自适应放疗思想。
特别是近年来随着三维适形放疗和调强放疗的开展，越来越多的研究者关注于肿瘤靶区定义的精确性和对正常组织器官位置、大小和形状的改变都会影响到放疗的精准性。
肿瘤放射物理学-物理师资料-121 简介
进入21世纪后,随着实时射野影像系统的日益完善和机 载影像系统等治疗室内新的影像模式的商品化，图像引导 放疗( image guided radiation therapy,IGRT)甚至剂量 引导放疗( dose guided radiation therapy,DGRT)等新概 念不断地刷新着放射治疗的新标志。
影像引导放射治疗（IGRT）是一种四维的放射治疗技术，它 在三维放疗技术的基础上加入了时间因数的概念，充分考虑了解 剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，如呼吸和 蠕动运动、日常摆位误差、靶区收缩等引起放疗剂量分布的变化 和对治疗计划的影响等方面的情况，在患者进行治疗前、治疗中 利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时的监控，并 能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区， 使之能做到真正意义上的精确治疗。
（4）全自动运行，无须操作人员进出机房。治疗床、机械臂 均可在控制室进行遥控。
（5）所有IGRT图像不仅能在治疗室内在线使用，也可在网络 上的工作站查看分析。
IGRT放疗系统
IGRT不应该仅仅被认为是在治疗室内用机载影像系统扫出 一组锥形束CT( cone beam CT,CBCT)图像,它也应该是一个流程 而不仅仅是一种照射技术。 IGRT 为近年开展起来的新技术，是 解决摆位误差、呼吸运动、组织结构形变、位移等多种因素引起 的照射误差最为有效的方法。它通过将高分辨率成像设备集成于 直线加速器上，在治疗前后即时采集图像，确定靶区和敏感组织 的位置、位移、形变等情况。精确引导摆位治疗，最大限度减少 照射野的偏离，尤其适合临近敏感器官如椎旁肿瘤、鼻咽癌等定 位精度要求高的肿瘤。对于受呼吸运动影响较大的胸腹部肿瘤， 结合呼吸门控系统将会得到更好的治疗效果。
mr-linac原理
mr-linac原理MR-LINAC原理是目前医学领域中一项非常重要的技术，它结合了磁共振成像（MR）和线性加速器（LINAC）的优势，为肿瘤治疗提供了更高的精确性和安全性。
本文将从MR-LINAC的原理、优势和应用领域三个方面进行介绍。
一、MR-LINAC原理MR-LINAC技术的核心是将磁共振成像与线性加速器结合起来，实现实时图像引导放疗。
具体来说，MR-LINAC系统由磁共振成像仪和线性加速器两部分组成，两者通过精确的空间校准和时间同步来实现联合工作。
1.1 磁共振成像（MR）部分磁共振成像是一种利用强磁场和无线电波对人体进行成像的技术。
在MR-LINAC系统中，磁共振成像仪通过产生强大的磁场和无线电波，可以获取患者体内的高分辨率三维图像。
这些图像可以帮助医生准确定位肿瘤的位置、形状和大小。
1.2 线性加速器（LINAC）部分线性加速器是一种利用电场加速带电粒子的装置。
在MR-LINAC系统中，线性加速器可以产生高能量的X射线或电子束，用于肿瘤的放疗。
与传统的线性加速器相比，MR-LINAC系统可以根据磁共振成像获得的信息，实时调整放疗的参数，以提高放疗的精确性和安全性。
二、MR-LINAC的优势MR-LINAC技术相比传统的放疗技术具有以下几个优势：2.1 实时图像引导MR-LINAC系统可以实时获取患者体内的高分辨率图像，医生可以根据这些图像来调整放疗的计划和参数，确保放疗的精确性和安全性。
2.2 个体化治疗MR-LINAC系统可以根据患者的个体差异，调整放疗的计划和参数。
通过实时图像引导，可以更好地控制肿瘤的剂量分布，减少对正常组织的损伤。
2.3 减少治疗时间MR-LINAC系统的实时图像引导功能可以减少治疗时间，提高患者的治疗效果。
相比传统的放疗技术，MR-LINAC系统可以更准确地定位肿瘤，减少治疗次数。
三、MR-LINAC的应用领域MR-LINAC技术在肿瘤治疗领域有着广泛的应用。
图像引导的自适应放疗研究进展
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本 文 就 近 年 来有 关 图像
引 导 的 自适 应 放 疗 技 术 研 究进 展 做
放疗中的定位和图像引导技术在肿瘤治疗中的应用
放疗中的定位和图像引导技术在肿瘤治疗中的应用肿瘤是一种常见的疾病，对患者的身体和心理健康都造成了巨大的影响。
放射治疗（Radiation Therapy）是一种常用的肿瘤治疗方法，它利用高能射线杀死癌细胞和抑制其生长。
在放疗过程中，准确定位和精确控制照射区域非常重要。
为此，医学界引入了定位和图像引导技术，以提高治疗效果和减少不良反应。
定位技术是放疗过程中确保照射准确性的重要手段之一。
传统的基于皮肤标记的定位方法往往会受到患者体形的变化和皮肤鬼影的影响，从而造成定位的误差。
而现代放疗利用图像引导技术进行定位的方法则更为准确。
这些技术包括CT （Computed Tomography）定位、MRI（Magnetic Resonance Imaging）定位和PET （Positron Emission Tomography）定位等。
CT定位是一种基于体内X射线吸收特性进行图像重建的技术。
患者在放疗前会进行CT扫描，从而获得详细的组织结构信息。
医生可以根据CT图像确定目标肿瘤的位置，并进行治疗计划的制定。
CT定位不仅能提供立体图像，而且运行速度较快，因此在放疗中广泛应用。
MRI定位是通过检测组织中水分分布的方式进行图像重建。
相比于CT定位，MRI定位能够提供更清晰的软组织图像，因此对于放疗的定位更为精确。
MRI还可以检测肿瘤的血流动力学变化，以评估治疗后的疗效。
PET定位则是利用放射性核素示踪技术，在放疗前进行PET扫描。
PET扫描可以提供关于体内代谢状态的信息，从而帮助医生确定治疗的靶区。
然而，由于PET扫描的分辨率相对较低，因此常常与其他图像引导技术进行结合使用。
除了定位技术，图像引导技术在放疗中还可以用于照射区域的调整和实时监测。
传统的放射治疗中，医生常常依靠人眼直观感受选择治疗区域，容易受到人为因素的影响。
而借助图像引导技术，医生可以根据患者的实际情况进行调整，以确保照射的精准性。
在放疗过程中，患者体形和肿瘤的位置可能会发生变化，因此，实时监测照射区域的位置和形态非常重要。
乳腺癌放疗
乳腺癌放疗乳腺癌放疗：现状与展望一、引言乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁女性健康。
近年来，随着医疗技术的不断发展，乳腺癌的治疗手段日益丰富，放疗作为乳腺癌综合治疗的重要组成部分，对于提高患者生存率和生活质量具有重要意义。
本文将对乳腺癌放疗的现状、技术进展及未来展望进行综述。
二、乳腺癌放疗的现状1.放疗在乳腺癌治疗中的地位放疗是乳腺癌综合治疗的关键环节，主要作用于局部控制和降低复发率。
对于早期乳腺癌，放疗可以降低局部复发率，提高生存率；对于局部晚期乳腺癌，放疗可以缓解症状，提高生活质量。
目前，放疗在乳腺癌治疗中的应用已得到广泛认可。
2.放疗技术（1）传统放疗技术：包括二维放疗（2D-RT）和三维适形放疗（3D-CRT）。
2D-RT技术较为简单，但照射范围较大，对正常组织损伤较大；3D-CRT技术可以提高靶区剂量分布，降低正常组织损伤。
（2）调强放疗（IMRT）：通过调整射线强度，实现靶区剂量的均匀分布，进一步降低正常组织损伤。
（3）立体定向放疗（SBRT）：采用立体定向技术，对靶区进行高剂量照射，具有精确度高、疗程短等优点。
（4）质子放疗：利用质子射线的布拉格峰特性，实现对肿瘤的高剂量照射，同时降低正常组织损伤。
3.放疗在乳腺癌治疗中的应用（1）术后放疗：针对乳腺癌术后患者，放疗可以降低局部复发率，提高生存率。
对于具有高危因素的患者，如淋巴结阳性、肿瘤较大等，术后放疗尤为重要。
（2）新辅助放疗：对于局部晚期乳腺癌，新辅助放疗可以缩小肿瘤体积，降低分期，提高手术切除率。
（3）姑息放疗：对于晚期乳腺癌患者，放疗可以缓解症状，提高生活质量。
三、乳腺癌放疗的技术进展1.图像引导放疗（IGRT）：通过实时图像引导，确保放疗靶区的准确性，提高治疗效果。
2.四维放疗（4D-RT）：考虑呼吸运动等因素，实现动态照射，降低正常组织损伤。
3.个体化放疗：根据患者的生物学特征，制定个体化放疗方案，提高治疗效果。
放疗图像引导（二）：KVCBCT成像技术介绍
放疗图像引导（二）：KVCBCT成像技术介绍在放疗领域使用的KV CBCT主要有医科达的XVI和瓦里安的OBI。
它们的工作流程类似，一般情况治疗前采集CT影像数据，然后与定位CT进行在线配准，如果得到的比对结果如果在容许误差范围内，则治疗可以进行，比对结果如果超出误差容许范围，系统会自动形成新的摆位参数，直接修正患者治疗的位置参数，实现病人定位与治疗时摆位的精确重复，最终达到控制肿瘤和保护周围重要器官的最佳治疗效益。
KV CBCT临床应用非常广泛，在口腔医学等领域的研究使用也是开展的如火如荼，不过不在本次讨论范围内。
1、KV CBCT的一般成像原理CBCT获取数据的投照原理和传统扇形扫描CT是不同的，X线球管以较低的射线量围绕患者做环形DR（数字式投照），获得的图像数据在计算机中重建后进而获得三维图像。
从成像结构看，CBCT用三维锥形束X线扫描代替常规诊断CT的二维扇形束扫描；与此相对应，CBCT采用一种二维面状探测器来代替常规诊断CT的线状探测器。
由上图可知，因为数据获取的方式不一样，常规诊断CT的投影数据是一维的，重建后的图像数据是二维的，后处理工作站上的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的；CBCT的投影数据是二维的，重建后直接得到三维图像。
显然，CBCT采用锥形束X线扫描可以显著提高X线的利用率，只需旋转360度即可获取重建所需的全部原始数据，而且用面状探测器采集投影数据可以加速数据的采集速度。
见上图，需要特别指出，诊断级别的CBCT所具有的两个优势即很低的成像剂量和很高的各向同性空间分辨力，在放疗中使用的CBCT 正好相反，即成像软组织分辨率和空间分辨率均比较差，而且成像剂量要比常规诊断CT高一个数量级别。
2、放射治疗用KV CBCT的研发历程1992年，Dr.John Wong 在William Beaumont Hospital开始研究在加速器平台上进行kV 验证的可行性。
1995年，研究团队决定重点研究加速器平台上的kV CBCT的应用，两年后首次获得了kVCBCT 图像。
功能图像引导的适形调强放疗计划研究的开题报告
功能图像引导的适形调强放疗计划研究的开题报告一、研究背景放疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一，而适形调强放疗（IMRT）则是放疗领域中的前沿技术之一。
IMRT技术通过对放射束强度分布进行调整，可以实现照射靶区的最大剂量减少，同时避免对周围正常组织的伤害，因此在化疗和手术中无法彻底治愈肿瘤的情况下，IMRT技术成为了常用治疗手段。
然而，IMRT技术在治疗过程中也存在一些问题，例如病灶形态复杂时难以确定照射的角度、剂量等参数等问题。
功能图像引导的适形调强放疗计划（IG-IMRT）技术应运而生，在计算出病灶的代谢、功能特性后，生成一系列的病理图像，针对这些图像进行分析和处理，自动产生较为准确的放疗计划。
二、研究内容和目的本研究旨在研究功能图像引导的适形调强放疗计划的相关技术和应用，通过结合功能影像和CT影像，实现对靶区和正常组织精准分割，自动分析并确定最适合的治疗计划。
主要内容包括：1.建立小鼠背部裸鼠移植实体肿瘤模型，获取功能影像和CT影像数据。
2.使用功能影像和CT影像数据，利用医学图像处理技术对靶区和正常组织进行分割，自动分析并确定最适合的放疗计划。
3.通过与传统IMRT技术对比实验，验证IG-IMRT技术的疗效和优越性。
本研究旨在探索合理的治疗计划和离线计算的模式，为IMRT技术的临床应用提供参考。
三、研究方法和步骤1. 实验设计：在小鼠背部移植实体肿瘤模型的基础上，获取功能影像和CT影像数据，使用IG-IMRT技术和传统IMRT技术制定不同的放疗计划，对比两种计划的疗效和优越性。
2. 数据处理：对获取到的功能影像和CT影像数据使用医学图像处理技术进行预处理，包括图像配准、分割、去噪等。
3. 功能图像引导的适形调强放疗计划：利用分割后的靶区和正常组织进行适形分割，自动生成合理的，具有治疗策略的适形调强放疗计划。
4. 定义和测量指标：通过设置适当的指标，比较IG-IMRT技术和传统IMRT技术的治疗效果和计划质量。
IGRT及OBI简介
IGRT及OBI简介所谓IGRT，就是图像引导放疗技术（Image Guided Radiation Therapy），是一种四维的放射治疗技术，它在三维放疗技术的基础上加入了时间因数的概念，充分考虑了解剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，如呼吸和蠕动运动、日常摆位误差、靶区收缩等引起放疗剂量分布的变化和对治疗计划的影响等方面的情况，在患者进行治疗前、治疗中利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时的监控，并能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，使之能做到真正意义上的精确治疗。
上述为IGRT的广义，狭义就是在治疗机日复一日的采用图像引导。
目前，IGRT实现的硬件条件主要就是OBI，机载影像系统（on board imager）或图像引导系统。
该系统能联合X线透视监测和靶区成像，提供了放疗时三维软组织靶区影像和实时射线监测，使放疗靶区的确定建立在内靶区的基础上，而不是建立在体表标记或印记上，对放疗过程的在线或离线修正起着重要作用。
瓦里安Trilogy实现IGRT的就是靠OBI和EPID。
OBI系统硬件部分主要有产生kv级的X线球管和接收X 线的探测器，kv影像探测器PaxScan。
该球管的最小焦点为0.4mm，最大为0.8mm，最大输出功率为800kj/h。
PaxScan具有业界目前最高的帧速率（15‐30fps），适合运动幅度大的靶区，图像连续且无间断感。
OBI成像面积为40cm*30cm，3个运动自由度，还兼顾了碰撞限制，能应用于非共面治疗。
OBI的三种工作模式：1 影像模式（Radiography）：可以为kv~kv matching，Mv~kv matching，Marker matching。
在拍片模式下，可以自动分析图像并显示误差自动进行肿瘤靶区的三维坐标修正。
2 透视模式(Fluoroscopy)：可获得治疗靶区的动态影像，以便核实肿瘤的位置及运动误差。
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504例
尼妥珠单抗联合同步放 化疗治疗食管鳞癌III期
山东肿瘤医院 （于金明）
尼妥珠单抗组：尼妥珠单抗 ( 400mg）+ 紫杉醇 (45mg/m2) + 顺铂(20mg/m2) + 同步放疗 ( 59.4Gy )；
对照组：紫杉醇(45mg/m2) + 顺铂(20mg/m2) + 同步放疗 ( 59.4Gy )
01 什么是图像引导放疗
什么是图像引导放疗
图像引导放疗是通过影像设备采集 患者治疗影像信息，在线或离线纠正摆 位误差，以确定治疗靶区与计划靶区相 一致，提高肿瘤的治疗精度以及更好的 保护危及器官的一种技术。
02 图像引导放疗的分类
图像引导放疗的分类
根据所使用的影像装置来分 锥形束CT（CBCT） 兆伏级的电子射野影像系统（EPID）
CBCT
1. 断层成像，细节丰富 2. 软组织显示清楚 3. KV级成像，受照剂量小
பைடு நூலகம்
缺点
1、组织叠加成像，细节不足 2、软组织不成像 3、MV级成像，受照剂量大
1、成像速度慢、效率低 2、骨性结构显示一般 3、需要额外的X线球管
不同类型装置的优缺点
综上所述，针对不同部位肿瘤的患者， 应该选择不同的图像引导方式： EPID：头部、头颈部、盆腔、四肢 CBCT：胸部、腹部
正在开展的临床研究
试验名称
研究单位
治疗方案
例数
尼妥珠单抗联合紫杉醇 和顺铂一线治疗转移性
食管鳞癌III期
北肿（沈琳） 中肿（徐瑞华）
尼妥珠单抗组：尼妥珠单抗400mg，每周一次；紫杉醇 175mg/m2 ，顺铂60mg/m2。每三周一周期，最长6个周期； 对照组：安慰剂每周一次；紫杉醇175mg/m2 ，顺铂60mg/m2。 每三周一周期，最长6个周期；
04 图像引导实施的具体步骤
图像引导实施的具体步骤
摆位
图像验证
验证不通过 验证通过
图像引导放疗的流程
治疗
图像引导实施的具体步骤
0°采集
90°采集
图像引导实施的具体步骤
图 像 验 证 ， 误 差 分 析
图像引导实施的具体步骤
图像配准报告
汇报完毕 感谢观看
问题： 我们科正在使用的EPID的优缺点各是什么？
200例
总结
尼妥珠单抗人源化单抗抗体，人源化程度高，安全性更好 全球唯一获批食管癌适应症的靶向药物； 尼妥珠单抗联合放化疗/放疗/化疗是不可切除食管癌的首选靶向治疗方案，可 显著提高完全缓解率，延长患者生存； 尼妥珠单抗联合紫杉醇、顺铂一线治疗局晚期或转移性食管癌，客观缓解率高 达51.8%，疾病控制率92.9%；并且显著延长生存，mOS可达20.2月; 尼妥珠单抗联合紫杉醇、顺铂一线治疗局晚期或转移性食管癌，可显著提高根 治治疗机会，29名局晚期患者，有22名接受根治性放疗，7名接受根治性切除； 尼妥珠单抗400mg可显著延长患者生存； 目前正在开展两项三期研究：
图像引导放疗简介
放疗科 傅炜
前言
前言
精确放疗时代，通过各种技术可以 使肿瘤区得到最大的治疗剂量，而周围 组织的剂量很小。这对摆位提出了更高 的要求。图像引导放疗技术可以帮助治 疗师提高摆位准确性，减小摆位误差。
目录
CONTENTS
01 什么是图像引导放疗 02 图像引导放疗的分类 03 不同类型装置的优缺点 04 图像引导实施的具体步骤
图像引导放疗的分类 X线球管
锥形束CT（CBCT）
接收装置
图像引导放疗的分类
锥形束CT成像原理
锥形束CT成像结果
图像引导放疗的分类
EPID
电子射野影像装置EPID
图像引导放疗的分类
普通X光片 EPID采集到的图像
03 不同类型装置的优缺点
不同类型装置的优缺点
EPID
优点
1. 成像速度快、效率高 2. 骨性结构显示好 3. 利用加速器作为射线源