三维立体定向适形放疗(3D
关键词: 立体定向 治疗计划系统 适形放射治疗
近年来 国内许多放疗单位和部门除配备较新的 CT/MRI/DSA 直线加速器 模拟定位机等设备外 还购置了必不可少的高质量 高功能价格比的三维立体定 向适形放疗设备(3D Stereotactic Conformal Radiation Therapy 简称 3D SCRT) 如 STAR 系列全身肿瘤立体定向适形放射治疗系统 3D SCRT 适应对肿瘤放射治疗 的精确定位 精确设计和精确治疗的总要求 使临床放疗技术有了质的飞跃 并 为提高肿瘤放射治疗疗效 减少并发症 改善患者生存质量提供了技术工具
三 调强放疗及有关的误差问题
调强放疗(IMRT)是新世纪之交放疗技术发展的一个热点 对于相对固定的瘤 区 目前已研制的方法主要有:
(1) 适形多野+调强补偿板(Dose Compensator/Modulator);
(2) 适形多野+动态叶片变更组合(NOMOS 模式或 Sliding Window 移动窗)的 办法来实现 上述调强方法(1)和(2)各具特点 都是在逆向设计前提下实现的一种 调强适形放射治疗方法 方法(1)为每个射野提供一个调强补偿板 然后对该射野 进行一次性调强照射; 而方法(2)则需将每个射野做离散化处理 分解成若干小窗 每个小窗最小分辨率为治疗机等中心叶片的投影宽度(如 1cm 或稍小) 相邻小窗 之间通过分批笔形束(Pencil Beam)或单个笔形束进行射束强度调整照射或移动窗 (Sliding Window)方式照射 如 NOMOS 系统是通过治疗床手动步进(步长 2cm)和 机架旋转以及气动动态多叶准直器(DMLC)的办法来实施调强照射
鉴于 DMLC 适形照野内相邻小窗之间的射束重叠 导致剂量不均匀性的现象 不容忽视 计算数学专家和放射物理学专家强调 拟购置并开展 DMLC 调强照射 的用户需认真考虑这种不均匀性剂量偏差幅度及应采取的验证手段 又因国外 IMRT 系统配置造价还比较昂贵 从国情财力 可操作性和功能价格比来考虑 国内大多数医院放疗部门(85%以上)采用 MLC+调强补偿板实现射野内一次调强 照射的方案更为经济可行 MLC+IMRT 适形调强板技术已不再是传统的 Open 野 +Compensator 的补偿方式 而是在高级 3D TPS 系统和逆向优化情形下实现的一 种先进而实用的多野适形调强方式
(Rotation)等现象 这些误差单凭肉眼观察不易发现 而且对于影像定性诊断来说 问题不大 但是对于肿瘤立体放疗或 X-刀来说就显得重要了 因为 X-刀的系统 误差量级为毫米 故有必要对图像非平行扫描问题作图像定位解析校验(图 1) 定 量分析 CT/MRI 定位仪各基准标记点之间的距离关系并进行倾斜角(Tilt Angle)和 旋转角(Ro-tation Angle)的计算 最后把分析计算所得到的角度偏差在计算未来层 面坐标和靶点坐标时加以纠正 如忽视此问题将至少有 1~2mm 甚至还要多的偏 差
5. 逆向设计(Inverse Planning)及其局限性
实质上说 逆向设计是一种计划设计方法和算法 只不过它与常规正向设计 思路相反 从放射物理和计算数学角度考虑 逆向设计就是根据医生所确定的目 标和剂量分布要求(如设定靶边缘剂量分布要求 相邻危险器官保护剂量要求等) 作为出发点 通过数学方法(如迭代法 模拟退火法等) 推导出一个可执行的实 际照射方案 并满足目标剂量分布与实际照射剂量分布的偏差趋于零的处理过程 也就是说通过逆向优化计算得出最接近目标剂量分布函数的实际计划方案(包括 射野参数 权重 野形状 尺寸 MU 等)
及放射治疗的所有医生 物理师 放射生物学工作者 技术人员 应打破专业的 壁垒 相互学习 取长补短 才能克服盲目性 在医生指导下正确使用该系统
二 三维(3D)治疗计划问题
3D 治疗计划设计是肿瘤治疗的核心环节 以下讨论将涉及若干影响放疗水平 的关键技术问题:
1. CT/MRI 影像数字化传输和格式转换误差
三维立体定向适形放疗(3D SCRT)需深入探讨的几个重要问题
邱学军 史荣 冯宁远 杨伟志 本文作者邱学军先生 中国科学院北京大恒医疗设备有限公司副研究员 史荣先 生 中国科学院北京大恒医疗设备有限公司高级工程师 冯宁远先生 中国医学 科学院肿瘤医院放射物理研究员 杨伟志女士 中国医学科学院肿瘤医院放射生 物副教授
(1) 软件平台: 操作系统应安装 运行调用标准三维图像平台(库) 如 Open 3D+Phigs Open GL 等;
(2) 算法模型应为 3D 数学模型(精度较高 3%) 并采用 3D 算法 如蒙特卡 罗 笔束 卷积 VDG 3D 矩阵(Matrix) 充分考虑散射线影响等;
(3) 图像显示应提供 CT/MRI 影像数字化 1 1 无误差的直接传输手段
CT/MRI 图像融合功能 可进行立体透射式或网格可视化显示 以及 BEV/OEV (REV)/ DRR 等显示模式
(4) 治疗计划可进行非共面治疗计划设计(转床) DVH 评估 任意斜切面和 空间剂量分布评估 靶区剂量按 ICRU50# 报告要求计算 Dmax Dmin Dmean Dmodal Daverage Disocenter 等 以上的综合指标构成了真三维 TPS 的充分必要条件
2. CT/MRI 定位扫描时存在的非平行扫描误差及其图像质量的解析校验
CT/MRI 机器在医院使用很频繁 有的服役时间长达 5 年以上 因此设备会 出现一些机械磨损现象 以及床端面下沉 扫描孔机架校准不归零等精度偏差 加上 CT/MRI 定位仪(或头/体部框架)的置放也或多或少存在着不完全水平/垂直的 现象 这些都会使扫描成像发生非平行性扫描偏差 即图像倾斜(Tilt) 旋转
的确 逆向设计有许多便利性 它把满足剂量分布与复杂形状的靶区适形以 及充分的防护相邻危及器官的优化选择委托给智能化的计算机去完成 故大大节 省了计划设计时间 而且 对某些凹嵌形状的肿瘤也只有采用逆向设计的调强补 偿 板 (MLC+Dose Compensator/Modulator) 或 动 态 叶 片 变 更 组 合 (MLC+Sliding Window)调强放疗才能达到目的 不过 它也存在局限性 如果限制条件苛刻(或 边界条件过多) 则计算时间亢长 甚至拒绝计算 又由于患者肿瘤性状的差异 不同医生对肿瘤治疗的要求千差万别 对目标函数的提法可能不正确 要求不尽 合理 导致最终难以实现这样一个事实 更重要的是由于在杀死肿瘤和保护正常 组织 危及器官之间始终存在着一种合理的 科学的 甚至是带有某种经验的折 中选择 因此从计算数学来考虑 计算机不可能每次都给出唯一的最优解 由于 限制条件选择不当和其计算数学模型上的局限性 会经常出现逆向设计的方案还 不如正向设计的结果好 这都是因为专家几十年来积累的和不断发展的经验和知 识本身就是一种优化方式 逆向设计只是一种可供选择的优化工具 它的作用不 能过份夸大 使用时应很慎重 实践来看 正向设计和逆向设计结合起来使用最 好 不管如何 机器最终应由人来校验 指导和把握
4. 三维治疗计划系统(3D TPS)的内涵
尽管国际上对所谓 3D TPS 的概念尚未做出明确无二 且权威的定义 但 它的内涵应从计算机硬件和软件两大方面去体现则是不容质疑的 首先 硬件方 面应具有 3D 256 灰级及 3D 彩色图形加速卡(AGP) 支持纹理映射 阴影三态和 重叠显示模式 而软件方面 即操作系统 算法模型 图像显示 治疗计划四个 方面均对 3D 有具体要求:
3D SCRT 系统是一项技术知识高度密集的临床应用系统 也是集肿瘤影像诊 断(如 CT/MRI/DSA 及其扫描定位) 治疗(如直线加速器 多叶准直器及其重复摆 位装置)和计算机应用(如大型图形工作站作精确治疗计划设计评估等)为一体的高 技术产品 在未来相当一段时间里 它将成为放疗技术发展的主流 它不仅综合 了多个临床应用学科的内容: 如影像学 放射肿瘤临床 神经外科 放射物理 放射生物 而且综合了多项工程技术学科 如计算机软件 计算数学 图像处理 仿真 网络 自动控制 精密仪器和直线加速器等 面临多学科交错的局面 涉
本文力求从肿瘤临床放射治疗 放射物理 放射生物与计算机结合部的边缘 学科角度 结合 3D SCRT 的技术特点 与同行切磋几个值得关注和研究的问题
一 3D SCRT 系统的组成及其学科技术综合问题
3D SCRT 系统由立体定向(定位)系统 治疗计划(软件)系统 附加准直器系统 以及其它辅助装置等组成 按临床应用和治疗技术特点分类为: 颅内 X-刀 (SRS/SRT) 适形照射系统(MLC/DMLC 线束补偿/调强板) 三维常规外照射治 疗计划系统(3D TPS) CT 模拟定位系统(CT-Sim)等 其整体构成全身肿瘤三维立 体定向适形放射治疗系统
病人的 CT/MRI 影像数据需要传输或转换到立体放疗工作站当中才能设计治 疗计划 但落后的处理方式会导致计划精度的降低 众所周知 CT/MRI 影像扫 描工作站显示的是数字化图像(Digital Image) 可作为图像文件格式和数据流格式 存储在硬盘/光盘/磁带上 若通过网络/光盘机/磁带机方式直接数字化传递 可T/MRI 影像拍成胶片 先进行数字
模拟转换 再由光学扫描仪将胶片扫入 X-刀等立体放疗工作站进行模拟 数字 再转换 则往往产生不容忽视的数字 模拟 数字的图像传输和转换误差问题 如显定影随机差异 胶片污迹 不同批次的胶片本底灰度不一致等多种复杂因素 均会导致灰度和像素损失与失真 另外用扫描仪输入多层(通常有 30~40 层左 右)CT 图像时手工对中(Centering Alignmen)会造成 CT 层面交错扭曲 重建后存在 较明显台阶状表面 按常用的图像扫描条件 即 512 512 矩阵图像评估 一个像 素尺寸(Pixel)约 0.75~1.0mm 左右 而由扫描输入引起的综合误差会累计达 1.5~2.0mm 多层对中造成的错移现象使误差在原有量级上还会增大 考虑到系 统还有定位 计划 治疗摆位等多种误差因素的影响累积 因此 只有直接通过 数字化 1 1 方式进行 CT/MRI 图像数据传输和转换才能既保证数据传输准确 不 失真 又省时省力
近年来 国内许多放疗单位和部门除配备较新的 CT/MRI/DSA 直线加速器 模拟定位机等设备外 还购置了必不可少的高质量 高功能价格比的三维立体定 向适形放疗设备(3D Stereotactic Conformal Radiation Therapy 简称 3D SCRT) 如 STAR 系列全身肿瘤立体定向适形放射治疗系统 3D SCRT 适应对肿瘤放射治疗 的精确定位 精确设计和精确治疗的总要求 使临床放疗技术有了质的飞跃 并 为提高肿瘤放射治疗疗效 减少并发症 改善患者生存质量提供了技术工具
三 调强放疗及有关的误差问题
调强放疗(IMRT)是新世纪之交放疗技术发展的一个热点 对于相对固定的瘤 区 目前已研制的方法主要有:
(1) 适形多野+调强补偿板(Dose Compensator/Modulator);
(2) 适形多野+动态叶片变更组合(NOMOS 模式或 Sliding Window 移动窗)的 办法来实现 上述调强方法(1)和(2)各具特点 都是在逆向设计前提下实现的一种 调强适形放射治疗方法 方法(1)为每个射野提供一个调强补偿板 然后对该射野 进行一次性调强照射; 而方法(2)则需将每个射野做离散化处理 分解成若干小窗 每个小窗最小分辨率为治疗机等中心叶片的投影宽度(如 1cm 或稍小) 相邻小窗 之间通过分批笔形束(Pencil Beam)或单个笔形束进行射束强度调整照射或移动窗 (Sliding Window)方式照射 如 NOMOS 系统是通过治疗床手动步进(步长 2cm)和 机架旋转以及气动动态多叶准直器(DMLC)的办法来实施调强照射
鉴于 DMLC 适形照野内相邻小窗之间的射束重叠 导致剂量不均匀性的现象 不容忽视 计算数学专家和放射物理学专家强调 拟购置并开展 DMLC 调强照射 的用户需认真考虑这种不均匀性剂量偏差幅度及应采取的验证手段 又因国外 IMRT 系统配置造价还比较昂贵 从国情财力 可操作性和功能价格比来考虑 国内大多数医院放疗部门(85%以上)采用 MLC+调强补偿板实现射野内一次调强 照射的方案更为经济可行 MLC+IMRT 适形调强板技术已不再是传统的 Open 野 +Compensator 的补偿方式 而是在高级 3D TPS 系统和逆向优化情形下实现的一 种先进而实用的多野适形调强方式
(Rotation)等现象 这些误差单凭肉眼观察不易发现 而且对于影像定性诊断来说 问题不大 但是对于肿瘤立体放疗或 X-刀来说就显得重要了 因为 X-刀的系统 误差量级为毫米 故有必要对图像非平行扫描问题作图像定位解析校验(图 1) 定 量分析 CT/MRI 定位仪各基准标记点之间的距离关系并进行倾斜角(Tilt Angle)和 旋转角(Ro-tation Angle)的计算 最后把分析计算所得到的角度偏差在计算未来层 面坐标和靶点坐标时加以纠正 如忽视此问题将至少有 1~2mm 甚至还要多的偏 差
5. 逆向设计(Inverse Planning)及其局限性
实质上说 逆向设计是一种计划设计方法和算法 只不过它与常规正向设计 思路相反 从放射物理和计算数学角度考虑 逆向设计就是根据医生所确定的目 标和剂量分布要求(如设定靶边缘剂量分布要求 相邻危险器官保护剂量要求等) 作为出发点 通过数学方法(如迭代法 模拟退火法等) 推导出一个可执行的实 际照射方案 并满足目标剂量分布与实际照射剂量分布的偏差趋于零的处理过程 也就是说通过逆向优化计算得出最接近目标剂量分布函数的实际计划方案(包括 射野参数 权重 野形状 尺寸 MU 等)
及放射治疗的所有医生 物理师 放射生物学工作者 技术人员 应打破专业的 壁垒 相互学习 取长补短 才能克服盲目性 在医生指导下正确使用该系统
二 三维(3D)治疗计划问题
3D 治疗计划设计是肿瘤治疗的核心环节 以下讨论将涉及若干影响放疗水平 的关键技术问题:
1. CT/MRI 影像数字化传输和格式转换误差
三维立体定向适形放疗(3D SCRT)需深入探讨的几个重要问题
邱学军 史荣 冯宁远 杨伟志 本文作者邱学军先生 中国科学院北京大恒医疗设备有限公司副研究员 史荣先 生 中国科学院北京大恒医疗设备有限公司高级工程师 冯宁远先生 中国医学 科学院肿瘤医院放射物理研究员 杨伟志女士 中国医学科学院肿瘤医院放射生 物副教授
(1) 软件平台: 操作系统应安装 运行调用标准三维图像平台(库) 如 Open 3D+Phigs Open GL 等;
(2) 算法模型应为 3D 数学模型(精度较高 3%) 并采用 3D 算法 如蒙特卡 罗 笔束 卷积 VDG 3D 矩阵(Matrix) 充分考虑散射线影响等;
(3) 图像显示应提供 CT/MRI 影像数字化 1 1 无误差的直接传输手段
CT/MRI 图像融合功能 可进行立体透射式或网格可视化显示 以及 BEV/OEV (REV)/ DRR 等显示模式
(4) 治疗计划可进行非共面治疗计划设计(转床) DVH 评估 任意斜切面和 空间剂量分布评估 靶区剂量按 ICRU50# 报告要求计算 Dmax Dmin Dmean Dmodal Daverage Disocenter 等 以上的综合指标构成了真三维 TPS 的充分必要条件
2. CT/MRI 定位扫描时存在的非平行扫描误差及其图像质量的解析校验
CT/MRI 机器在医院使用很频繁 有的服役时间长达 5 年以上 因此设备会 出现一些机械磨损现象 以及床端面下沉 扫描孔机架校准不归零等精度偏差 加上 CT/MRI 定位仪(或头/体部框架)的置放也或多或少存在着不完全水平/垂直的 现象 这些都会使扫描成像发生非平行性扫描偏差 即图像倾斜(Tilt) 旋转
的确 逆向设计有许多便利性 它把满足剂量分布与复杂形状的靶区适形以 及充分的防护相邻危及器官的优化选择委托给智能化的计算机去完成 故大大节 省了计划设计时间 而且 对某些凹嵌形状的肿瘤也只有采用逆向设计的调强补 偿 板 (MLC+Dose Compensator/Modulator) 或 动 态 叶 片 变 更 组 合 (MLC+Sliding Window)调强放疗才能达到目的 不过 它也存在局限性 如果限制条件苛刻(或 边界条件过多) 则计算时间亢长 甚至拒绝计算 又由于患者肿瘤性状的差异 不同医生对肿瘤治疗的要求千差万别 对目标函数的提法可能不正确 要求不尽 合理 导致最终难以实现这样一个事实 更重要的是由于在杀死肿瘤和保护正常 组织 危及器官之间始终存在着一种合理的 科学的 甚至是带有某种经验的折 中选择 因此从计算数学来考虑 计算机不可能每次都给出唯一的最优解 由于 限制条件选择不当和其计算数学模型上的局限性 会经常出现逆向设计的方案还 不如正向设计的结果好 这都是因为专家几十年来积累的和不断发展的经验和知 识本身就是一种优化方式 逆向设计只是一种可供选择的优化工具 它的作用不 能过份夸大 使用时应很慎重 实践来看 正向设计和逆向设计结合起来使用最 好 不管如何 机器最终应由人来校验 指导和把握
4. 三维治疗计划系统(3D TPS)的内涵
尽管国际上对所谓 3D TPS 的概念尚未做出明确无二 且权威的定义 但 它的内涵应从计算机硬件和软件两大方面去体现则是不容质疑的 首先 硬件方 面应具有 3D 256 灰级及 3D 彩色图形加速卡(AGP) 支持纹理映射 阴影三态和 重叠显示模式 而软件方面 即操作系统 算法模型 图像显示 治疗计划四个 方面均对 3D 有具体要求:
3D SCRT 系统是一项技术知识高度密集的临床应用系统 也是集肿瘤影像诊 断(如 CT/MRI/DSA 及其扫描定位) 治疗(如直线加速器 多叶准直器及其重复摆 位装置)和计算机应用(如大型图形工作站作精确治疗计划设计评估等)为一体的高 技术产品 在未来相当一段时间里 它将成为放疗技术发展的主流 它不仅综合 了多个临床应用学科的内容: 如影像学 放射肿瘤临床 神经外科 放射物理 放射生物 而且综合了多项工程技术学科 如计算机软件 计算数学 图像处理 仿真 网络 自动控制 精密仪器和直线加速器等 面临多学科交错的局面 涉
本文力求从肿瘤临床放射治疗 放射物理 放射生物与计算机结合部的边缘 学科角度 结合 3D SCRT 的技术特点 与同行切磋几个值得关注和研究的问题
一 3D SCRT 系统的组成及其学科技术综合问题
3D SCRT 系统由立体定向(定位)系统 治疗计划(软件)系统 附加准直器系统 以及其它辅助装置等组成 按临床应用和治疗技术特点分类为: 颅内 X-刀 (SRS/SRT) 适形照射系统(MLC/DMLC 线束补偿/调强板) 三维常规外照射治 疗计划系统(3D TPS) CT 模拟定位系统(CT-Sim)等 其整体构成全身肿瘤三维立 体定向适形放射治疗系统
病人的 CT/MRI 影像数据需要传输或转换到立体放疗工作站当中才能设计治 疗计划 但落后的处理方式会导致计划精度的降低 众所周知 CT/MRI 影像扫 描工作站显示的是数字化图像(Digital Image) 可作为图像文件格式和数据流格式 存储在硬盘/光盘/磁带上 若通过网络/光盘机/磁带机方式直接数字化传递 可T/MRI 影像拍成胶片 先进行数字
模拟转换 再由光学扫描仪将胶片扫入 X-刀等立体放疗工作站进行模拟 数字 再转换 则往往产生不容忽视的数字 模拟 数字的图像传输和转换误差问题 如显定影随机差异 胶片污迹 不同批次的胶片本底灰度不一致等多种复杂因素 均会导致灰度和像素损失与失真 另外用扫描仪输入多层(通常有 30~40 层左 右)CT 图像时手工对中(Centering Alignmen)会造成 CT 层面交错扭曲 重建后存在 较明显台阶状表面 按常用的图像扫描条件 即 512 512 矩阵图像评估 一个像 素尺寸(Pixel)约 0.75~1.0mm 左右 而由扫描输入引起的综合误差会累计达 1.5~2.0mm 多层对中造成的错移现象使误差在原有量级上还会增大 考虑到系 统还有定位 计划 治疗摆位等多种误差因素的影响累积 因此 只有直接通过 数字化 1 1 方式进行 CT/MRI 图像数据传输和转换才能既保证数据传输准确 不 失真 又省时省力
合集下载
甘氨双唑钠对Ⅲ期非小细胞肺癌三维适形放疗放射增敏作用的临床观察
甘氨双唑钠对Ⅲ期非小细胞肺癌三维适形放疗放射增敏作用的临床观察摘要】目的评价甘氨双唑钠（CMNA）对Ⅲ期非小细胞肺癌（NSCLC）三维适形放疗（3D-CRT）放射增敏作用和毒副作用。
方法经细胞学和病理证实的Ⅲ期NSCLC病人32例，随机分为试验组（A组）16例和对照组（B组）16例，B组采用西门子电子直线加速器，上海拓能公司立体定向适形放疗设备，2Gy/次，5次/周， DT40-44 Gy后缩野局部加量21 Gy，3 Gy/天/次，5次/周，计划照射剂量61-65 Gy。
A组采用以上三维适形放疗治疗同时使用CMNA800mg/m2，用100毫升生理盐水稀释溶解，于30分钟内完成静脉点滴，病人无不良反应，于60分钟内进行三维适形放疗，每周一、三、五用药至三维适形放射治疗结束。
定时检测疗效和监视各种不良反应。
结果 CMNA对Ⅲ期非小细胞肺癌三维适形放疗有较肯定的放射增敏作用，明显提高了NSCLC的近期疗效，且安全，不增加毒副作用。
【关键词】非小细胞肺癌三维适形放疗甘氨双唑钠放射增敏广州莱泰制药有限公司的甘氨双唑钠（CMNa）是目前在国内外临床正式使用的唯一一个高效、低毒的化学合成放疗增敏剂。
我科对2006年1月—2006年12月收治的32例Ⅲ期NSCLC病人进行随机对照分组试验，对 CMNa的临床放射增敏作用及其不良反应进行初步探讨。
1 材料与方法1.1 临床资料按TNM临床分期（UTCC，1992），32例Ⅲ期NSCLC病人，均有病理和细胞学证实，KPS》70分，用随机列表法将32例随机分为试验组（A组）和对照组（B组），A组16例，男性12 例，女性 4例，平均年龄为60岁，其中鳞癌 8例，腺癌8例；ⅢA 10例，ⅢB 6例；原发灶的最大长径的平均值 5.5 CM。
B组16 例，男性10 例，女性6 例，平均年龄58岁，其中鳞癌8例，腺癌8 例；ⅢA 12 例，ⅢB 4例；原发灶的最大长径的平均值5.6CM。
体部X线动态三维适形放疗的固定与摆位技术
位标记球 （ ｒ ｅ） 然后在病人体表 和真 空垫两侧做好标记 ， Ｍａｋ ｒ ，
并在真空垫上写上病人姓名。
２例 因真空垫漏气变形无 法重复摆 位 ；２例因病人双手抱 头是胳膊 张开过大 Ｃ Ｔ扫描时受限。
４ 讨 论
２ １ ３ 带着 ５个 Ｍａ ｋ ｒ ．． ｒ ｅ 进行 Ｃ Ｔ扫描 。 扫描时断层面 的轮廓 应完整 ， 层距 ３ ｍｍ。影像资料通过磁光盘输入计算机 ， 由医生 勾画病灶及 需保 护的重要 器官 。计算机 自动完成三维重建 ， 建
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄ ｎ ｍｉ ｙ ａ ｃ ３一 ＤＣＲＴ ； ａ ｕ ｍ ｐ ｃ ｒ ３一Ｄ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｖｃ ｕ ｓａｅ； ｏ ｉ ｎｔ ｔｏ
三维适形放疗 （ ３一ｄｍｅ ｓ ｎ ｌｃ ｎｏ ｍａ ｒｄａｉｎ ｉ ｎ ｉ ａ ｏ ｆｒ ｌ ａ ｉｔ ｏ ｏ
积（ Ｔｖ） 】 Ｐ 内 。我院于 １９ ９ ８年 ９月开展体部 ｘ 线动态三维适 形放疗 以来 ， 收治 ９ ， 共 ７例 现将体部肿瘤动态三维适形放 一 般 资 料
２２ １ 摆位前应对红外线导航定位系统进行校正 ， ．． 包括摄像机 的校对和等中心 的校对 。
［ 中图分类 号】 ３ ．５ Ｒ７ ０ ５
［ 文献标志码 】 ｃ
［ 文章编号 】０ ７ ５ ０ ２０ ）２—０ ９ １０ —７ １ （０ ７ ０ ０ ８—０ １
Ｂｏ ｓ ｔｏｎ Ｆｉ ｉ ｄｙ Ｐｏ ｉ ｉ ｘ ｎｇ Ｓｋｉｌ ｎ ｎａ ｉ 。ＤＣＲＴ ｄｙ Ｘ 。 ｒ ｌｓ ｉ Ｄｙ ｍ ｃ ３。 ｏｆ Ｂｏ 。 ａｙ ＲＵＡＮ Ｙａ — ｍｉ ｇ， ＨＯＮＧ ｎ ｎ Ｚ Ｑｉ ｇ—ｓ ｎ ＬＩＹａ ｏ ｇ， ｎ，ＤＯＵ ｅ ＸＩ Ｗ ｎ， ＡＯ ｉｇ—ｘ ｎ Ｍ ｎ ｉｇ
立体定向放射治疗设备
然而因为分次的治疗响应早已被人们更好地理解，有 更充分的理由不使用单次治疗。
SRS实际上只应用于体积小于10cc且与危险器官距离大 于5mm的那些小病变，此外，牵涉到或附在危险器官上的 肿瘤，除特殊病例外，也不用单次治疗。
立体定向放射治疗设备
王世超
国外现代放射肿瘤学专著
（介绍了中国立体定向γ治疗系统）
立体定向放射手术/放射治疗技术 —J﹒Van Dyk
立体定向放射手术/放射治疗
钴-60 γ射线 1：γ刀
Leksell Gammaknife
2：旋转γ系统 3：多γ源等中心系统
高能X 射线
1：等中心式加速器 2：小型加速器
头环
LA对γ -刀技术的扩展
在电子直线加速器（LA）上实施 SRS大大超出 了最初的设想。 原来只是想找到已有的γ -刀技术的廉 价替代品，然而 LINAC 技术不是γ-刀技术的简单复制 ，而是在这种治疗的各方面提供了一整套系统的方法 。
这些早期的工作是由 LUTS 和 WINSTON 做的， 他们增强了治疗计划的能力范围，也增大了准直器孔 径，能够治疗较大的病变。
立体定向（ Stereotactic ）
Stereo – 立体，与 3 D有关 Tactic – 排列，与运动有关 Stereotactic – 用一个固定的平面作为参考，以3D方式运 动
一义多表
SBRT SART SRS SBRT：Stereotactic Body Radiation Therapy SART：Stereotactic Ablation Radiation Therapy SRS： Stereotactic Radiosurgery 笼统的讲，同属一个技术----立体定向放射治疗。
放射外科引入调强
SRS实际上只应用于体积小于10cc且与危险器官距离大 于5mm的那些小病变，此外，牵涉到或附在危险器官上的 肿瘤，除特殊病例外，也不用单次治疗。
立体定向放射治疗设备
王世超
国外现代放射肿瘤学专著
（介绍了中国立体定向γ治疗系统）
立体定向放射手术/放射治疗技术 —J﹒Van Dyk
立体定向放射手术/放射治疗
钴-60 γ射线 1：γ刀
Leksell Gammaknife
2：旋转γ系统 3：多γ源等中心系统
高能X 射线
1：等中心式加速器 2：小型加速器
头环
LA对γ -刀技术的扩展
在电子直线加速器（LA）上实施 SRS大大超出 了最初的设想。 原来只是想找到已有的γ -刀技术的廉 价替代品，然而 LINAC 技术不是γ-刀技术的简单复制 ，而是在这种治疗的各方面提供了一整套系统的方法 。
这些早期的工作是由 LUTS 和 WINSTON 做的， 他们增强了治疗计划的能力范围，也增大了准直器孔 径，能够治疗较大的病变。
立体定向（ Stereotactic ）
Stereo – 立体，与 3 D有关 Tactic – 排列，与运动有关 Stereotactic – 用一个固定的平面作为参考，以3D方式运 动
一义多表
SBRT SART SRS SBRT：Stereotactic Body Radiation Therapy SART：Stereotactic Ablation Radiation Therapy SRS： Stereotactic Radiosurgery 笼统的讲，同属一个技术----立体定向放射治疗。
放射外科引入调强
3D-CRT最新技术介绍
象常规放疗一样，三维适形放疗也需要分次 照射。保证从肿瘤定位到每次重复照射时体 位的精确重复，是实施三维适形放疗的根本 措施。采用精确的治疗体位的固定技术，不 仅使适形放疗具有实际的临床意义，而且能 够进一步缩小计划靶区（PTV）的范围,使它 更加接近临床靶区（CTV）。因此，在三维适 形放疗过程中，必须采用适当的患者体位固 定装置，其中包括立体定位框架。
7. 必须能计算并显示剂量体积直方 图（DVH）。
严格来说使用楔形板、物理补偿器 来补偿表面弯曲也叫调强。但是目 前我们所指的IMRT是一种三维适 形放疗的特例，在这种放疗中用计 算机辅助的优化程序来计算出非均 匀的强度分布以便达到某种特殊的 临床目的。
在照射方向上，射野形状与靶区一 致： 靶区内诸点的输出剂量率能按临床 要求的方式进行调整
侯 勇
3D-CRT是：以3D解剖信息为基础并采 用与靶区尽可能适形的剂量分布，以达到使 肿瘤受到充分的辐照而正常组织受到尽量少 的照射剂量。3-D治疗计划强调基于虚拟模拟 法的影像来客观地对每个病人确定肿瘤与重 要组织结构的体积。现在更加关键的问题变 为，对具体的肿瘤，能将肿瘤体积及其与正 常组织的位置关系确定。
手动优化
剂量计算
计划评估
计划评估
适形射束剂量分布
调强射束剂量分布
把一个照射野分成多个细小的子野 （叫做线束），对这些线束给以不 同的权重，使射野内产生优化的不 均匀的强度分布，以达到通过危及 器官的线束通量减少，而靶区其它 部分的线束通量增大。
高度适形，靶区边缘剂量迅速下降 靶区剂量更均匀（原则上)
由于减少了正常组织所受照射，从而为提 高靶区剂量成为可能 计划和传输的高效率 －可同时治疗靶区要求的高、中、低剂量 －治疗设计自动化
72例食管癌三维适形放疗(3D-CRT)临床疗效与毒性分析
Ｐ ｃ ｎ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔ ｍｏｒｄ ｓ ｇｅｉ ｅ ｔ ｉ ｇ ｅ ｎ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅｎ ｒ ｌ ｉｓ ｅｔ ｈ ｎ ． ｙ， ａ ｎ ａ ｃ ｈ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｒａ ｎ ｄｅ ｒ ｅ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｈ ｏ ｍａ ｓ ｕ ｏ ｓ ｉ ｅ Ｔｈｉ ａ ｔｃｅ ａ ｔ ｍｐ ｓｔ ｎａ ｙ ｅ７ ｘ ｍ ｐ ｅｅ ｏ ｈ ｇ ｓｃ ｎ — ｔ ｓ ｒ ｉｌ ｔｅ ｔ ｏ ａ ｌ ｚ ２ ｅ ａ ｌ ｓ ｐ ａ ｕ ａ ｅ
ｅ Ｄ— ＣＲＴ ｈ ｕｒ ｔｖ ｆ ｅ ｔａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｘ ｃｔ ｉ ｏ ｈ ｕ ｐ ｓ ｆｐ ｏ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｒ ｆ ｒ ｎｃ ｏ ｓ ｐｈ ｇ ｓ ｃ ｎ ｅ ｒ ａ ｍｅ ． ｅ ｈ ｄ ： ｅ ｒ — ｒ３ ｔ ｅ ｃ ａ ｉ ｅ ｅ ｆ ｃ ｎ ｈ ｏ ｉｉｙ，ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｅ ｏ ｒ ｖ ｄ ｎ ｈ ｒ ｅ ｅ ｅ ｅ ｆ ｒ ｅ ｏ ａ ｕ ａ ｃ ｒｔ ｅ ｔ ｎｔ Ｍ ｔ ｏ ｓ Ｔｈ ｅ
图分 析 ７ 食 管 癌 ３ ２例 Ｄ—ＣＲ 的 疗 效 与 毒 性 ， Ｔ 旨在 为食 管癌 的治 疗提 供 更 多参 考 依 据 。方 法 ：回 顾 性 分 析 总 结 我 院 ２０ ０４年 ４月 ～２ ０ ０ ６年 ９月 采
用 ３ －ＣＲ Ｄ－ Ｔ放 疗 的 ７ ２例 食 道 癌 患 者 ， 随机 抽取 同 时期 常规 ｘ 线定 位 技 术放 疗 的 ７ 并 ２例 食 管癌 患者 作 对 照 ， 组 在 年 龄 、 别 、 期 、 段 方 面 未 两 性 分 分
李 国强 郑 志 坚 叶 玲 卢 鑫 （ 东 省梅 州 市人 民 医 院 梅 州 ５ ４ ３ ） 广 １ ０ １
摘要： 目的 ： 维 适形 放 射 治 疗（ Ｄ—Ｃ 三 ３ ＲＴ） 目前 已广 泛运 用 于食 道 癌 的 放 射 治 疗 ， 在 一 定 程 度 提 高肿 瘤 荆 量 并 减 少 正 常 组 织 照 射 。本 文 试 能
ｅ Ｄ— ＣＲＴ ｈ ｕｒ ｔｖ ｆ ｅ ｔａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｘ ｃｔ ｉ ｏ ｈ ｕ ｐ ｓ ｆｐ ｏ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｒ ｆ ｒ ｎｃ ｏ ｓ ｐｈ ｇ ｓ ｃ ｎ ｅ ｒ ａ ｍｅ ． ｅ ｈ ｄ ： ｅ ｒ — ｒ３ ｔ ｅ ｃ ａ ｉ ｅ ｅ ｆ ｃ ｎ ｈ ｏ ｉｉｙ，ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｅ ｏ ｒ ｖ ｄ ｎ ｈ ｒ ｅ ｅ ｅ ｅ ｆ ｒ ｅ ｏ ａ ｕ ａ ｃ ｒｔ ｅ ｔ ｎｔ Ｍ ｔ ｏ ｓ Ｔｈ ｅ
图分 析 ７ 食 管 癌 ３ ２例 Ｄ—ＣＲ 的 疗 效 与 毒 性 ， Ｔ 旨在 为食 管癌 的治 疗提 供 更 多参 考 依 据 。方 法 ：回 顾 性 分 析 总 结 我 院 ２０ ０４年 ４月 ～２ ０ ０ ６年 ９月 采
用 ３ －ＣＲ Ｄ－ Ｔ放 疗 的 ７ ２例 食 道 癌 患 者 ， 随机 抽取 同 时期 常规 ｘ 线定 位 技 术放 疗 的 ７ 并 ２例 食 管癌 患者 作 对 照 ， 组 在 年 龄 、 别 、 期 、 段 方 面 未 两 性 分 分
李 国强 郑 志 坚 叶 玲 卢 鑫 （ 东 省梅 州 市人 民 医 院 梅 州 ５ ４ ３ ） 广 １ ０ １
摘要： 目的 ： 维 适形 放 射 治 疗（ Ｄ—Ｃ 三 ３ ＲＴ） 目前 已广 泛运 用 于食 道 癌 的 放 射 治 疗 ， 在 一 定 程 度 提 高肿 瘤 荆 量 并 减 少 正 常 组 织 照 射 。本 文 试 能
立体定向放射外科
立体定向放射外科立体定向放射外科（stereotaxic radio surgery，SRS）作为一种特殊的治疗手段，在临床中应用越来越广泛，其安全性及有效性得到了医学界的广泛认可，但SRS有其严格的应用指征，只有严格掌握适应证，才能在尽可能降低并发症的前提下发挥最大功效。
SRS是立体定向神经外科技术与放射治疗学相结合而形成的一门新兴学科，属于立体定向外科学范畴。
SRS的概念最早于1951年由瑞典神经外科专家Leksll提出，是指利用立体定向技术对颅内靶点进行精确定位，再用单次大剂量放射线集中照射靶组织，使之产生特殊的放射生物学效应而发生局灶性坏死，从而达到类似外科手术的效果。
SRS自20世纪50年代开始临床应用以来，经历了50多年的发展，近10年来随着医学影像学和计算机技术的迅速发展，SRS技术被广泛用于治疗神经外科疾病，并发展为神经外科的重要组成部分，为神经外科医生提供了一种成熟、可靠的治疗手段。
与传统的神经外科开颅手术相比，SRS治疗具有无创伤、不出血、不需全麻、治疗时间短、定位精确、对颅内重要功能区损伤小、术后并发症少等特点。
经国内外大量临床实践证明，SRS对某些颅脑疾病疗效肯定，甚至可以达到超过显微外科手术的治疗效果，但采用SRS技术治疗颅内疾病也存在很多不足和需要探讨之处，如不易明确病变性质、治疗后显效缓慢、不能尽快解除占位效应、脑动静脉畸形闭塞缓慢、某些疾病治疗后有发生脑水肿可能等，这些都是我们今后需进一步深入研究解决的问题。
（一）立体定向放射外科的放射物理学及放射生物学基础SRS的放射物理学及放射生物学知识是相当复杂的，有关这方面的介绍比较少，这里只对临床上经常涉及到的问题简单做一阐述。
1．放射物理学基础要提高肿瘤放射治疗的效果，必须提高其治疗的增益比，即最大限度地将射线集中到病变内，杀死肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的照射，这正是肿瘤放射治疗的目标。
近年来，随着影像诊断与放疗技术的进步，开展了三维适形放射治疗，这在肿瘤放射治疗方面可以说是一大进步，是放射肿瘤治疗学上的一项重要变革。
《肿瘤放射治疗学》PPT课件ppt课件
技术
• 1、常规放射治疗 • 2、三维适形放射治疗-3DRT和调强适形放
疗-IMRT • 3、立体定向放射治疗 • 4、图像导引放射治疗-IGRT
常规放射治疗
• 常规放射治疗技术是指在X－线模拟定位下确定 病灶的治疗范围（靶区），通过钴－60治疗机或 直线加速器实施照射的放疗技术，已经历了大半 个世纪的临床应用。但是，在X－线模拟定位机 下确定靶区范围有很大的局限，常规放疗技术无 法实施多野非共面聚焦式照射，多数只能采用简 单的单方向照射或前后、左右两个方向对穿照射， 使过多的正常组织在照射范围内，无法提高肿瘤 的控制剂量，使得常规放疗的疗效一直不能提高。
1）止痛 ，如肿瘤骨转移及软组织浸润等所引 起的疼痛。
2）缓解压迫， 如肿瘤引起的消化道、呼吸道、 泌尿系统等的梗阻，上腔静脉压迫、脊髓压迫 。
3）止血， 如宫颈癌出血、肺癌或肺转移病灶 引起的咯血等。
4）促进溃疡癌灶控制 ，如伴有溃疡的大面 积皮肤癌、口腔癌、乳腺癌等。
种类
放射治疗装置按产生方式可分为人工加速 治疗装置和放射性核素治疗装置两大类； 按照射方式可分为体外远距离用的外照射 治疗机及在人体腔内或肿瘤组织间近距离 照射用的内照射治疗机两大类，在外照射 治疗机中又有新发展起来的立体定向放射 外科治疗装置，被称为第三大类。
伽玛（γ）刀和X刀区别
• 放疗常用的射线有γ射线、X射线、β射线 等。γ射线是由放射性元素钴-60（或其他放 射性元素）自发衰败中产生；X射线由加速 器（高速电子撞击钨靶）产生。所以由钴60作为放射源的立体定向放疗称为伽玛（γ） 刀，由加速器作为放射源的立体定向放疗 俗称为X刀。
因医用电子直线加速器具有非常好的精确度和可
靠性，所以X-刀适用于比γ-刀更大的颅内病灶 （γ-刀适用病灶<18mm，X-刀适用病灶<50mm）。 X-刀利用直线加速器作为照射源，不象γ-刀那样 需要定期更换放射物质。X-刀的价格仅为γ-刀的 1/5～1/6，具有更高的性能价格比，从而减少了 治疗费用。1994年中国开始引进X-刀。由于X-刀 设备简单、造价低、不使用钴源，因此它的发展 甚为迅速，已有逐步取代γ-刀的趋势。
三维适形放射治疗老年非小细胞肺癌60例
ZH OU Ch en g 2z h on g , X IA Ya n2ch un , X IA H a i 2bao (D ep a r tm en t of R ad io th erapy , th e 113th H osp ita l of P L A , N in g bo 315040, Z hej ian g , Ch ina ) [Abstra ct ] O bject ive To eva lua te the cu rat ive effec t on e lde rly non 2 sm all cell lung cance r pa tients treated by th ree2 dim ensiona l conform a l rad iothe rapy (3DCR T ). M ethods 60 pa tients w e re trea ted by 3DCR T w ith a system of 6M V W DV E 2 XKY 808. The to ta l SR T do se w as D T 40 to 60 Gy p re scr ibed a t the 80%～ 90% isodose . 2 ～ 4 Gy for the frac tion size w ith an inter 2 fra ction du rat ion of 1～ 3 days. Re sults 30% (18�60 ) pa tien ts ach ieved com p lete r e m ission, 45% ( 27 � 60) ach ieved p ar tial rem ission a nd to ta l r espon se ra te w a s 75% (45�60). The ove rall su rviva l ra tes for 1, 2 and 3 yea r we re 66. 3% , 45. 7% and 30. 3% r espect ively. C onclusion The re is a goo d local cont ro l fo r e lde rly non 2 sm all cell lung cancer pa tients trea ted by 3DCRT. . treatm ent fo r e lde rly non 2sm a ll ce ll lung cancer [Key wor ds] Non 2sm a ll cell lung cance r; R ad iotherapy; Th ree2 dim ensiona l confo rm a l radiotherapy 3DCR T is an effect ive and safe
放射治疗技术常用放射治疗方法
第45页
NOMOS棋盘准直器
简单、可靠 易于控制剂量 射野验证操作
简便 水银蒸发引发
污染
放射治疗技术常用放射治疗方法
第46页
NOMOS调强
步进式断层调强是利用NOMOS企业孔雀系 统(peacock)来进行。调强准直器MIMiC是一 台电动气动式装置, 安装到加速器机头形成 细长矩形射野。利用MIMiC开关（ON ,OFF） 运动实现调强治疗。
4.有利于医疗设备资源相对不足，技术 条件相对滞后放疗中心，扩大治疗伎 俩，提升本身放疗水平。
放射治疗技术常用放射治疗方法
第34页
多叶准直器（MLC）（多叶光栅）
放射治疗技术常用放射治疗方法
第35页
多叶准直器（MLC）静态调强
两种运动方式 收缩式
两侧叶片逐步向中 央运动 扫描式 双侧叶片逐步向一 侧（右侧）移动
放射治疗技术常用放射治疗方法
第27页
加工组织赔偿器自动切割机
放射治疗技术常用放射治疗方法
第28页
3D切割原理 切割高密度泡沫
向赔偿器缺损处填入 防护材料
直接用防护材料切割 赔偿器
放射治疗技术常用放射治疗方法
第29页
三维固体物理调 强实现方式
放射治疗技术常用放射治疗方法
第30页
三维固体物理调强 与三维适形照射比较
第23页
调强实现方式
物理赔偿器 多叶准直器（MLC）静态调强 多叶准直器动态调强 断层扫描照射 电磁偏转扫描调强 NOMOS2D调强准直器
放射治疗技术常用放射治疗方法
第24页
楔形板（一维调强）
放射治疗技术常用放射治疗方法
第25页
物理赔偿器
放射治疗技术常用放射治疗方法
放射治疗技术简介
放射治疗技术简介放射治疗至今走过一百多年的历程。
放射治疗从表体皮肤癌治疗，发展到高能射线的体内脏器治疗，从常规射野的放射治疗，发展到今天的精确放疗。
上世纪中后期，放疗工作者，遵照提高治疗增益的大原则，对小体积肿瘤，提出了立体定向放射治疗的概念，对体大凸形肿瘤，提出了适形放射治疗的照射方法，对大而复杂的凹形肿瘤，提出调强适形的治疗方法。
20年来，由于医学影像技术的发展，放疗技术不断创新，新方法、新技术大量涌现。
在人类和肿瘤的斗争中，放疗作出了较大贡献，经治疗对存活五年以上的肿瘤患者，至少作出了40%的贡献。
1立体定向放射治疗（stereotactic radiotherapy）1951年瑞典精神外科专家leksell,对体积较小的脑肿瘤，提出了立体定向放射治疗的概念。
即用多个小野三维集束单次大剂量聚焦照射肿瘤，使肿瘤死亡，而周围正常组织受到很小的剂量照射。
射线对病变起到类似手术刀的作用。
为此，放疗工作者研发了如今的各种立体定向放疗设备，即r刀，x刀等。
1．1r-刀（Gammaknife）r刀就是利用r射线制做的一种立体定向放射治疗设备。
1968年瑞典leksell等人用179个co60放射源排成半球形，聚焦中心，对病变照射，实现了世界首台立体定向放疗装置。
后经改进提高，生产出201个co60放射源的放疗装置，把201个源规则地放到半球面上，使其于半球中心形成聚焦区，实现了立体集束聚焦照射的设想。
该装置俗称静态r刀。
1996年我国奥沃公司在静态r刀的基础上，利用30个co60放射源螺旋放置在球面上，使之以球心为中心作锥面旋转，使放射源进行弧形旋转聚焦。
该装置俗称旋转r刀。
和静态r刀相比，减少了放射源，简化了结构，且提高了焦皮比，治疗操作方便，治疗性能大大提高。
进一步利用定向装置、CT、磁共振等先进影像设备及三维重建技术，确定病变和各重要器官的准确位置和范围，进行三维空间立体定向，然后利用计划系统确定射束方向，肿瘤及重要器官的计量分步，最后进行手术式照射治疗。