调强放疗计划的剂量验证
全骨髓调强放疗
卫生部北京医院，307医院
研究背景
传统照射方式存在的问题：
剂量分布很不均匀
危及器官剂量过高，并发症严重
研究背景
发展一种更加适形的TBI技术毫无疑问是必
需的，以便降低肿瘤照射区周边正常器官 的剂量，达到进一步提升肿瘤总体剂量， 从而提高治愈率的目的； 随着放疗技术特别是调强技术的发展使精 确TBI成为现实。
研究结果
计划时间
靶区勾画时间：实验患者 约20小时 Alderson Rando模体 约10小时
布野、优化和剂量计算：大约5～6个小时
研究结果
患者计划
冠状面剂量分布图
矢状面剂量分布图
研究结果
患者计划
横状面剂量分布图
研究结果
患者计划
PTV和危及器官DVH图
研究结果
患者计划
危及器官的最小剂量、最大剂量、平均剂量（cGy）
研究结果
缩短靶区的患者计划
旋转平移 三段法
研究结果
缩短靶区的患者计划
两种方法危及器官平均剂量的比较
三段法 8 6 旋转平移
Gy
4 2 0 肺 肝脏 肾脏 心脏 晶体 眼睛 大脑
研究结果
模体计划
冠状面剂量分布图
矢状面剂量分布图
研究结果
模体计划
横状面剂量分布图
研究结果
模体计划
PTV和危及器官DVH图
研究背景
国外调强TBI方法
（2）基于常规加速器的三中心照射法（三段法）
作者
Aydogan
时间
2006
类型
物理
方法
计划
结论
monaco与oncentra计划系统全脑调强验证的统计与分析
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2018年第13期·145·文章编号：2095－6835（2018）13－0145－02monaco 与oncentra 计划系统全脑调强验证的统计与分析郑旭海（绵阳市中心医院，四川绵阳621000）摘要：目的为研究monaco 与oncenrta 计划系统在为病人做调强放射治疗时单个射野及所有射野累加后的调强验证情况，评价两个计划系统临床治疗的准确性；材料与方法为每个计划系统分别随机选取10例全脑放疗的病人，分别做静态调强计划及验证计划，选用ELEKTA Precis 医用电子直线加速器执行验证计划，选用IBA 二维矩阵电离室matrixx 进行剂量验证，并以3%/3mm 进行gamma 分析；结果为在单个射野和所有射野累加两种情况下，monaco 系统的gamma 分析通过率均高于oncentra 系统；结论为两种计划系统都适用于临床放射治疗，但是monaco 计划系统的准确性要高于oncentra 系统。
关键词：计划系统；调强验证；gamma 分析；通过率中图分类号：R730.55文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2018.13.145随着肿瘤放射治疗技术的发展，全脑的放射治疗已经不仅仅局限于三维适形照射方式，调强放疗（Intensity Modulated Radiation Therapy ，IMRT ）由于有更好的剂量分布，可以更好地保护正常组织，已经越来越多地应用于全脑的临床放疗中[1]。
而治疗计划系统（Treatment PlanningSystem ，TPS ）是做调强放疗的必备条件，现在的治疗计划系统需要获取病人的CT 影像，并在CT 影像的基础上进行计划设计、条件优化、剂量计算和剂量评估。
与此同时，对调强放射治疗的计划验证也成了必不可少的部分，必须使计划系统在做剂量学验证时有足够高的通过率才能应用到实际的临床当中[2]。
束流调强放疗
调强治疗– 补偿器/断层治疗 （Tomotherapy)
Source
Compensator
Body surface
二 固定野静态MLC调强技术
(Step and shoot, SMLC-IMRT)
又称子野排序技术，以靶区为中心，设计多个同 中心照射野。每个射野又划分成一组若干个子野 (subfields beamlits) 子野1→子野2→子野3…/放射 线: 出 → 停 → 出 → 停…
z
正向调强 逆向调强
z
逆向调强的基本原理
CT 成像原理
束流调强放疗的原理
2
1 3 1 3
2
6 20
10 30
6 20
10 32
10 30
14 30 42
10 30
2 4 2
1!
1
4 2
10 32
6 20
14 42
10 30
3
6 20
1
3
1
3
4
g）
Areal Algorithm
1 1 2 3 6 4 0 2 8 4 5 6 3 2 7 3 1 1 2 3 6 4 0 2 A 1 1 0 1 0 0 0 0 C 2 0 1 0 1 2 3 1 1 1 0 1 0 0 0 0 D 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 8 4 5 6 3 2 7 3 1 1 2 3 2 0 0 2 B 0 0 0 0 E 0 0 0 0 1 0 0 1 4 0 1 2 3 2 3 3
调强的治疗流程
下载：在数据库中下载病人治疗数据信息。 验证：验证机器实际参数是否与目标函数一致 （在一定误差允许范围内） 执行：若参数一致就执行照射，并且能够在人为 中断或停电中断后继续照射剩余部分。 记录：执行过的射野信息。
2.讨论制定放疗计划制度、流程
2.讨论制定放疗计划制度、流程讨论制定放射治疗计划制度与流程放射治疗是肿瘤治疗的重要方法之一，放射治疗实施之前，必须设计制定放射治疗计划，这个工作主要由临床医生和物理师协作完成。
本制度是规范科室放射治疗计划的制定流程，保障患者获得正确的治疗方案和高质量的放射治疗。
1.建立规范的病历档案患者入院后，按照肿瘤患者的特殊病历书写要求，建立患者病历档案。
首先记录患者临床症状的发生时间、伴随症状和发展规律，既往诊疗医院和诊疗过程，有无病理诊断，每次治疗的详细方案，目前病情变化和一般情况等。
其次根据患者入院后需要，完善实验室检查和影像学检查资料，明确病理诊断，全面准确的评估病情，确定临床诊断及分期，如果入院前患者相关检查资料及诊断已经基本完成，可以直接完成病历书写。
必须在24小时内完成病历的建立，完善必要的检查后为下一步治疗方案的讨论做好准备。
2.讨论制定治疗方案患者实施放疗之前，如患者病情复杂属疑难病例应由主治医师以上资格的医师组织进行该患者治疗方案的集体讨论，讨论人员包括管床住院医师、主治医师，必要时邀请其他相关专业的会诊医师。
根据患者的临床特点、病理诊断、临床或病理分期、治疗经过、一般状况和经济能力等，按照综合治疗和个体化治疗的原则，讨论患者整体治疗策略、是否实施放疗、有无放疗禁忌症等内容，最后形成统一的治疗意见，并告知患者或者患者家属，签署知情同意书。
3.治疗部位的影像学定位经过临床医生的讨论决定实施放射治疗后，根据不同的放射治疗部位选择适当的放射治疗方式。
放射治疗有普通外照射、后装内照射、三维适形放疗、调强放疗和图像引导放疗等几种模式，根据需要分别在X线定位机、CT机、MRI和PET-CT下进行影像学定位。
定位之前由临床医师和物理师讨论，根据不同治疗部位选择热塑膜或者真空垫固定体位。
由物理师和主管医师带领患者至定位设备处。
普通外照射在X 线透视下由医师确定肿瘤的中心和四周边界，其他精确放疗模式均需获取患者肿瘤及其周围器官组织详细的影像数据，需在CT机、MRI、PET-CT下进行影像学定位，扫描后的影像数据传输至TPS计划系统，由物理师进行初步的影像数据处理。
放疗计划的实施规程
放疗计划的实施规程一．治疗计划的初始准备1.输入患者基本信息和图像应从定位图像中获取患者的姓名(Last Name)病案号(MRN, 即Medical Record Number)主管医生姓名(Radiation Oncologist)，应输入全名2.输入治疗计划的信息Planner: 输入计划设计人的姓名；Physicist: 输入负责本组的高年资物理师的姓名；新疗程计划的planner应重新签名，不应直接复制一程计划的planner。
提示：姓名用汉语拼音，第一个字母可以小写，不能用缩写。
例如，计划设计人姓名是刘建华，应输入“liu jianhua”，不用“Liu jianhua”和“Liu JH”等其它形式。
3.解剖结构命名规则解剖结构（包括靶区、危及器官和其它正常组织）的命名以及颜色选择已在各病种的治疗规范中明确，而且均已做成模板。
请勿随意调整颜色及命名。
对于非第一疗程的计划，应在每个新定义的解剖结构名称前加上“PX”,其中X代表疗程的阿拉伯数字编号。
4.检查并确认申请单的内容检查pinnacle系统里病人的姓名及病历号是否与申请单上的一致；勾画的靶区及危及器官的解剖结构是否与申请单填写的内容一致；解剖结构的命名是否符合规范；申请单的填写是否完整合理；收费单是否交齐并将收费单附在申请单后面保存。
提示：如发现有问题或疑问，应及时与主管大夫沟通，等问题解决后再开始计划。
二．治疗计划的初始设置1.选择CT值电子密度转换表根据实际定位的CT机(Siemens或Philips),如果默认的机器的名字已被修改，则在计划的最上方的data sets里查找使用的定位机，对于融合的计划同理。
根据扫描定位的部位(头颈或胸、腹)提示：靶区附近金属固定器要选择扩展的CT值电子密度转换表，而且要将受伪影影响的区域定义为轮廓，将这些区域的正常密度值设定为轮廓内部的密度。
2.床面及体位参考点的设置设定床面位置：在Pinnacle系统中使用”Remove couch”功能设定床面位置，使系统在剂量计算时不考虑床板的影响。
直肠癌调强放疗的临床计划质量优化和评估
直肠癌调强放疗的临床计划质量优化和评估黄霖;刘懿梅;陈美宁;黄劭敏;邓小武;彭应林;张煜【期刊名称】《中国医学物理学杂志》【年(卷),期】2024(41)2【摘要】目的:采用Plan IQ软件评估直肠癌调强放射治疗临床治疗计划和再优化计划的质量,为调强放疗计划筛选和优化提供方法和工具。
方法:回顾性随机选取20例接受调强放疗的直肠癌患者,调强放疗技术(IMRT)和旋转容积调强技术(VMAT)计划各10例。
(1)临床治疗计划设计(TP):IMRT计划采用5野等间距照射,VMAT计划采用2个360°弧旋转照射。
处方剂量为PTV1:50 Gy/25 f;PTV2:45 Gy/25 f。
所有计划均采用直接机器参数优化,且要求95%等剂量线能覆盖100%靶区体积,危及器官(OARs)参考耐受剂量标准来限制。
计划完成后由医生审核确认,并经过计划剂量验证后实施治疗。
(2)治疗计划再优化设计(RP):由1名有10年经验的计划设计者对20例TP计划进行重新优化,保持照射技术和照射野条件不变,根据个人经验重新调整计划优化条件和参数,直到OARs剂量尽可能低,且不影响PTV的目标覆盖率。
用Plan IQ软件分别对TP和RP计划质量进行量化评估。
两组计划之间剂量DVH参数和计划质量指数(PQI)行非参数的Wilcoxon符号秩检验。
结果:RP计划的各DVH参数均优于TP计划,其中PTV1的D_(max)、小肠的V_(45 Gy)和D_(max)以及结肠的V_(45 Gy)的差异具有统计学意义(P<0.05)。
IMRT组、VMAT组和所有患者的RP计划的质量评分均高于TP计划,差异具有统计学意义(P<0.05),其PQI分别为(88.55±3.35 vs 86.61±4.63,P=0.005)、(89.72±3.15vs87.21±3.04,P=0.028)和(89.14±3.22 vs 86.91±3.22,P=0.001)。
讨论调强放射治疗（IMRT）的临床应用
讨论调强放射治疗（IMRT）的临床应⽤【摘要】⽬的讨论调强放射治疗(IMRT)的临床应⽤。
⽅法采⽤精确的体位固定和CT或MRI三维重建定位技术，以逆向计划算法为基础的治疗计划和计算机控制的计划优化能够在射束内产⽣强度不同的治疗⼦射野，从⽽实现在肿瘤靶区内形成所期望的剂量分布，并使靶区周围的正常组织受量降低。
国内外研究数据表明IMRT能够提⾼肿瘤靶区确定的准确性，在不增加靶区周围正常组织受量的情况下，允许提⾼某些部位肿瘤局部控制所需剂量。
结果与结论随着功能影像学的发展，肿瘤敏感性的检测⽅法有了进展，以⽣物学为基础的影像技术与计算机控制的治疗计划技术相结合，使得探索确定耐辐射的肿瘤病灶及其表现形式成为可能，IMRT是实现种可能性的途径。
【关键词】调强放疗（IMRT）；逆向计划；动态多叶光栅（DMLC）；计划优化和评估；三维治疗计划系统放疗是消除⼈类肿瘤⾮常有效的⼿段之⼀，但受靶区周围的危及器官及正常组织剂量耐受⽔平限制，常规放疗⽆法对靶区及侵犯的亚临床区域以应有的最⼤剂量⽔平的照射，肿瘤的局部控制效果差，转移、复发率⾼，调强放疗（IMRT）是近年来放疗技术上的最新进展，能够实现对肿瘤靶区精确的⾼剂量照射。
肿瘤与正常组织的放射⽣物效应是相互独⽴的，若肿瘤控制概率曲线与正常组织损伤曲线相⽐处于低剂量范围时，可作为根治性放疗的依据，才能在肿瘤控制上达到需求剂量的同时，使正常组织损伤程度很低。
然⽽对数肿瘤，肿瘤控制曲线的斜率没有正常组织损伤曲线的斜率那么陡，且两条曲线相距较近，从⽽限制了控制肿瘤所需的⾼剂量照射。
解决的⽅法：⼀是提⾼肿瘤的放射敏感性，通过增敏⽅法达到照射肿瘤致死的程度，但收效甚微，⼆是减少正常组织损伤，通过修正正常组织敏感性的⽅法，使正常组织损伤曲线移⾄⾼剂量区域，IMRT是提供这⼀⽬标实现的技术和⽅式。
常规放疗仅在模拟机下确定肿瘤靶区是不精确的，射野设计常包括很多正常组织作为安全边界，使临近的正常组织受到过量照射，有了CT等辅助的治疗计划设计提⾼了肿瘤靶区确定的精确性，随着计算机和影像技术的发展，三维治疗计划系统的应⽤，能够实现放射区域内三维空间⾥任意点的剂量的计算，精确的计算⽅法和先进的三维计划⼯具的使⽤，使IMRT在治疗⼈体某些部位的肿瘤得以实施，也使受⾼剂量照射的危及器官的体积有所减少，这种减少成为IMRT中允许增加肿瘤照射剂量的重要因素，某些正常组织的损伤程度与照射体积有关，因此减少正常组织受照体积并在达到耐受标准之前就允许肿瘤照射剂量的增加。
VARIAN Eclipse治疗计划中PBC和AAA算法在直肠癌调强放疗中的剂量学研究比较
VARIAN Eclipse治疗计划中PBC和AAA算法在直肠癌调强放疗中的剂量学研究比较褚俊峰;李军;桂龙刚;张西志;张先稳;陈永东;孙新臣;李金凯【摘要】目的比较VARIAN Eclipse计划系统中笔形束卷积(PBC)和各向异性(AAA)算法在直肠癌调强放疗(IMAT)中的剂量学差异,并进行剂量验证.方法随机选取20例直肠癌放疗患者,并在VARIAN E-clipse系统中分别采用PBC算法和AAA算法设计IMRT治疗计划,并利用PTW 729二维剂量验证系统成相应的验证计划,比较靶区及危及器官(OARs)的剂量学参数差异.结果 2种算法模型下,都能满足临床要求,但两者对靶区和OARs的差异影响是比较明显的.对临床靶区(CTV)和计划靶区(PTV)而言,AAA算法模型下的D2％、D 5％、D 50％、D 95％、D 98％、D mean较PBC算法模型更高(P均<0.05),且CTV的剂量适形度指数和PTV的剂量均匀性指数更好(P均<0.05);从保护OARs的角度而言,PBC算法模型条件下的小肠D max、脊髓D max和膀胱D 50％较AAA算法模型更低(P均<0.05);剂量验证中,对整个计划而言,2种算法模型下的γ通过率均能达到95％,都能达满足临床要求(P>0.05).结论对于基于Eclipse系统的直肠癌IMRT计划而言,AAA算法整体上能获得更好的靶区剂量分布,更有利于肿瘤的治疗,但PBC算法却更能保护OARs,降低放疗不良反应.【期刊名称】《肿瘤基础与临床》【年(卷),期】2018(031)004【总页数】5页(P311-315)【关键词】直肠癌;调强放疗;AAA算法;PBC算法;剂量学参数【作者】褚俊峰;李军;桂龙刚;张西志;张先稳;陈永东;孙新臣;李金凯【作者单位】扬州市江都人民医院放疗科江苏扬州 225200;苏北人民医院放疗科,江苏扬州 225001;苏北人民医院放疗科,江苏扬州 225001;苏北人民医院放疗科,江苏扬州 225001;苏北人民医院放疗科,江苏扬州 225001;扬州洪泉医院放疗科,江苏扬州 225200;南京医科大学第一附属医院放疗科,江苏南京 210029;南京医科大学第一附属医院放疗科,江苏南京 210029【正文语种】中文【中图分类】R735.3+7;R730.55直肠癌是消化系常见的恶性肿瘤，而精确放疗是直肠癌的主要治疗方式之一。
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合。
本底修正
Raw Count
➢本底修正 ➢灵敏度修正 ➢绝对剂量刻度
Absolute Dose
本底修正
暗电流主要来源：
本底辐射 漏电流 电子热运动
修正方法： 本底信号随测量本底信号
灵敏度修正
Y: 32.0
X: 26.0
共1527个探头，每个 探头的灵敏度均不同。
高能射线轰击半导体探 头会导致其发生晶格畸 变，灵敏度降低。
修正方法：以中心点探 头的灵敏度为参考值， 进行归一。
机架0° 37X37 200MU SSD=100
主要内容
•必要性 •测量设备 •模体计划 •测量过程 •数据分析 •替代方法
剂量验证的必要性
剂量验证的必要性
➢ IMRT使用众多的小照射野实现剂量适形
◦ 小野缺乏侧向电子平衡，射野内剂量梯度较大 ◦ 输出因子采用灵敏体积小的电离室测量，不确定度高 ◦ 子野衔接造成剂量偏差 ◦ MLC透射线对剂量贡献增大
剂量验证的必要性
建立IMRT计划的 剂量验证规程
AAPM TG119 IMRT commissioning: Multiple institution planning and dosimetry comparisons
AAPM TG120 Dosimetry tools and techniques for IMRT
点剂量验证
将患者计划移植到模体后的计划，子野序列 和跳数与原计划一致
仿真模体
射野等中心放置在模体中心 射野方向和准直器角度均保持与原计划相同
水模体
射野等中心放置在模体5cm深度，SSD=95cm 射野方向、准直器和治疗床角度均设为0度 TPS计算剂量可以是单点剂量，也可以是电离室 有效体积的平均剂量
AAPM TG142 Quality assurance of medical accelerators AAPM TG53 Quality Assurance for Clinical Radiotherapy
Treatment Planning …….
剂量和MU 计算准确
度
数据从RTP 传输到 R&V的准 确性
模体计划
将治疗计划移植到MapCheck2
Source
将治疗计划移植到水模体
Source
SDD=100
SSD=95.8
SDD=100
SSD=95.0
3.0 1.2
Detectors
MapCHECK2 Setup
5.0
Planar Dose
Flat Phantom Setup
测量过程
➢ 机架角、准直器角度置为0度 ➢ 调整治疗床高度，使AB横向激光灯与探头标记线重
剂量验证的必要性
放射治疗的基本目标是 提高治疗增益比，即提 高肿瘤控制概率的同时， 尽可能减小正常组织的 并发症概率。
ICRU 24#: 剂量不确定度<5%
From Peter Metcalfe
剂量验证的必要性
计划阶段 数据传输 实施阶段
加速器建模 剂量算法 剂量网格 患者数据
输出因子 PDD 离轴曲线 MLC透射因子 MLC端面 半影区 …
点剂量验证
缺点
对模体的扰动 体积平均效应
点剂量验证
选择灵敏体积大的电离室，如0.6cc Farmer电离室， 对模体扰动和体积平均效应的影响大。测量点应选择在 剂量均匀区域。
R. Alfonso, Med. Phys. 35 (11), 2008
选择灵敏体积小的电离室，如尖点电离室，漏电和噪声 对结果影响较大。应做漏电修正
Low dose, small dose gradient
Confidence Limit (P=0.05) ±3%
±4%
Action Level ±5% ±7%
Palta et.al. AAPM Summer School, 2003
面剂量验证设备
面剂量验证
二维探测矩阵 胶片 EPID
面剂量验证设备
等中心精度 MLC到位 …
输出量 平坦度 对称性
…
加速器机械精度 加速器输出状态
患者摆位 器官位移和运动
剂量验证的必要性
纽约州2001-2008的放射治疗共发生 621例错误或事故
整个靶区或 调强剂量 治错病人 部分靶区未 出错
受照射
其它
次数
284
133
50
154
比例
45.7%
21.4%
8.0%
24.8%
MapCHECK (Sun Nuclear)
MapCHECK 2 (Sun Nuclear)
Matrixx (IBA)
Seven 29 (PTW)
模体计划
➢照射野入射角度、准直器角度和 治疗床角度均置为0度
➢子野序列与跳数与原计划一致 ➢面剂量计算网格间距2mm ➢导出每个照射野探头所在深度处
的面剂量文件
IMRT计划验证
优势
可以提前验证剂量 易操作
缺点
忽略患者摆位、 器官运动造成的误差
膜体剂量误差无法 反映真实患者剂量误差
计划参数可能与 患者计划存在差异
IMRT计划验证
点剂量验证 面剂量验证
IMRT计划验证
点剂量验证
电离室 半导体探头
TLD
优势
可以测量绝对剂量 稳定性好 剂量线性好
方向依赖性小 能量响应差别小
点剂量验证
测量所有射野的合成剂量 电离室应放置在剂量均匀区域:
电离室有效长度内剂量差异不 超过5%, 电离室附近剂量差异 不超过10%/2mm 至少测量两个点的剂量：高剂 量高梯度区和低剂量低梯度区 各一个。
点剂量验证
Region
High dose, small dose gradient
计划执行 的准确性
IMRT计划验证
在加速器上执行患者计划，通过剂量仪 测量患者受照的实际剂量，对比TPS计算 值，按照一定的标准判定两者是否相符。
IMRT计划验证
将患者计划移植到模体，在加速器上执 行模体计划，通过剂量仪测量模体受照 的实际剂量，对比TPS计算值，按照一定 的标准判定两者是否相符。
...
剂量验证的必要性
➢ 设计计划时射野布置不同，IMRT可通过强度调节减少对重 要器官的照射，3D-CRT通过调整射野方向避开对重要器官 的照射
➢ IMRT照射野内剂量输出非均匀，高剂量区内也存在高剂量梯度 ➢ IMRT除要求保证靶区达到处方剂量，还必须保证照射野内受照
器官的剂量满足临床限值，故IMRT对剂量准确性要求更高