21世纪的近距离治疗—图像引导的治疗计划设计及应用.ppt
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- 关 键 词:
- 21 世纪 近距离 治疗 图像 引导 计划 设计 应用
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1、2121世纪的近距离治疗世纪的近距离治疗图像引导的治疗计划设计及应用图像引导的治疗计划设计及应用2013主要内容主要内容v近距离治疗用放射源近距离治疗用放射源v近距离治疗剂量计算方法近距离治疗剂量计算方法v近距离治疗计划设计基本步骤近距离治疗计划设计基本步骤v影像引导的治疗计划设计和实施影像引导的治疗计划设计和实施外照射和近距离治疗外照射和近距离治疗前言前言近距离治疗的剂量学特点近距离治疗的剂量学特点v靶体积获得高剂量照射,正常组织剂量很低靶体积获得高剂量照射,正常组织剂量很低(距离平方反比效应);(距离平方反比效应);v治疗持续时间短;治疗持续时间短;v体积分剂量低,正常组织损伤小;体积分剂
2、量低,正常组织损伤小;v防护相对简单防护相对简单计算机技术和影像学的发展和应用,计算机技术和影像学的发展和应用,极大极大的促进了外照射技术的发展,诸如人们所的促进了外照射技术的发展,诸如人们所熟悉的熟悉的CTCT模拟技术,三维治疗计划,三维模拟技术,三维治疗计划,三维适形调强照射技术等,在放射治疗临床中适形调强照射技术等,在放射治疗临床中的应用和逐步完善,至使放射治疗进入了的应用和逐步完善,至使放射治疗进入了一个崭新的令人振奋的时代,即三维放射一个崭新的令人振奋的时代,即三维放射治疗时代。治疗时代。在近距离治疗中,根据在近距离治疗中,根据CT,MR,超声等,超声等三维影像学图像资料,正向或逆向
3、设计插三维影像学图像资料,正向或逆向设计插植计划,并给出相对于患者解剖位置的剂植计划,并给出相对于患者解剖位置的剂量分布,这一技术已在多种部位肿瘤的近量分布,这一技术已在多种部位肿瘤的近距离治疗中应用,是近十年来近距离治疗距离治疗中应用,是近十年来近距离治疗不断发展的重要标志,并被认为是不断发展的重要标志,并被认为是21世纪世纪近距离治疗的主要方法之一。近距离治疗的主要方法之一。近距离治疗技术的质量保证近距离治疗技术的质量保证(三个基本原则)(三个基本原则)v位置准确位置准确(Positional Accuracy)+/-2mmv时间准确时间准确(Temporal Accuracy)+/-2%
4、v给予剂量准确给予剂量准确(Dose Delivery Accuracy)AAPM TG41,TG56近距离治疗用放射源近距离治疗用放射源近距离治疗用放射源近距离治疗用放射源(逐渐使用低能量短半衰期放射源逐渐使用低能量短半衰期放射源)应用应用传统传统现在现在将来将来腔内治疗腔内治疗低剂量率低剂量率226Ra137Cs,192Ir241Am,192Ir,169Yb高剂量率高剂量率60Co60Co,192Ir169Yb,192Ir组织间插植治疗组织间插植治疗手工插植手工插植226Ra137Cs,192Ir后装插植后装插植-192Ir高剂量率高剂量率-192Ir169Yb,192Ir永久性插植永久性
5、插植常用剂量率常用剂量率222Rn198Au198Au,131Cs超低剂量率超低剂量率-125I,103Pd125I,103Pd125I,103Pd,169Yb放射源的物理学参数放射源的物理学参数高剂量后装机高剂量后装机 125I 粒子源粒子源 NAS Model 3631-A/M 125I(Heintz,Wallace and Hevezi 2001).MBI 125I(Li 2002)(Rivard,Melhus,and Kirk 2004)Model 6711(Heintz,Wallace and Hevezi 2001)103Pd 粒子源粒子源 Theragenics Model 20
6、0(Rivard,et al.2004)RadioCoil Model 6733(Meigooni,et al.2004)131Cs 新型离子源新型离子源近距离治疗剂量计算方法近距离治疗剂量计算方法剂量计算:AAPM Task Group 43*v推荐新的剂量计算 公式:Dose Rate(r,q)=Sk L F(r,q)g(r)G(r,q)/G(r0,q0)v对于 103Pd,125I,192Ir 给出各自的剂量学参 数 v*Nath R,Anderson LL,Luxton G,Weaver KA,Williamson JF,Meigooni AS.Dosimetry of interst
7、itial brachytherapy sources:Recommendations of the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group No.43,Med Phys,22(2):209,1995.Dose Rate(r,q)=Sk L F(r,q)g(r)G(r,q)/G(r0,q0)Sk 空气比释动能强度 1U=1单位空气比释动能强度 L 剂量率常数F(r,q)各向异性函数g(r)径向剂量函数G(r,q)几何因子 剂量比较剂量比较微型源模拟线源微型源模拟线源S:l1.5近距离治疗计划设计基本步骤近距离治疗计划设计基本步骤近距离治疗计划设计
8、框图近距离治疗计划设计框图定义靶体积和敏感器官定义靶体积和敏感器官设计放射源分布和植入方法设计放射源分布和植入方法 植入施用器植入施用器模拟放射源定位模拟放射源定位剂量计算和优化剂量计算和优化 实施治疗实施治疗计计划划系系统统图图像像剂剂量量系系统统放射源的分布:首先,主管医生根据患者的影像放射源的分布:首先,主管医生根据患者的影像学资料和近距离治疗原则,确定靶体积的位置,学资料和近距离治疗原则,确定靶体积的位置,形状和大小,以及临近的敏感组织和正常器官。形状和大小,以及临近的敏感组织和正常器官。然后由放射治疗物理师协助临床医生设计放射源然后由放射治疗物理师协助临床医生设计放射源的分布。设计方
9、法根据特定剂量学系统规则进行的分布。设计方法根据特定剂量学系统规则进行临床靶区的描述曼彻斯特系统曼彻斯特系统 ICRU系统系统敏感器官的定义敏感器官的定义近距离治疗和外照射靶体积定义近距离治疗和外照射靶体积定义相对解剖相对解剖A点的变化点的变化根据临床靶区的大小,确定插根据临床靶区的大小,确定插值方式和放射源的长度及间距值方式和放射源的长度及间距巴黎系统的基本插值规则巴黎系统的基本插值规则 放射源的线比释动能率相等放射源的线比释动能率相等,4.2-,4.2-6.4MGy.h6.4MGy.h-1-1.m.m2 2.cm.cm-1-1 放射源是相互平行的直线源,其强度、放射源是相互平行的直线源,其
10、强度、长度及间距相等,长度及间距相等,且各放射源的中心且各放射源的中心在同一平面,即中心平面在同一平面,即中心平面 多平面插值,放射源排列为等边三角形多平面插值,放射源排列为等边三角形或正方形或正方形巴黎系统放射源分布与临床靶区巴黎系统放射源分布与临床靶区的关系的关系放射源长度与临床靶区长度之比为放射源长度与临床靶区长度之比为0.7-0.80.7-0.8放射源间距与放射源长度有关。放射源间距与放射源长度有关。长度小于长度小于4cm4cm,间距,间距0.8-1.5cm,0.8-1.5cm,长度长度5-9cm5-9cm,间距,间距1.1-1.1-1.8cm1.8cm,长度大于,长度大于10cm10
11、cm,间距,间距1.5-2.2cm1.5-2.2cm临床靶区厚度临床靶区厚度T T小于小于1.2cm1.2cm,单平面插值,单平面插值ST/0.6ST/0.6;m mi i=0.35 S=0.35 S临床靶区厚度大于临床靶区厚度大于1.2cm,1.2cm,双平面插值;三角双平面插值;三角形插值,间距形插值,间距ST/1.3ST/1.3;m mi i=0.2 S=0.2 S,正方形插,正方形插值,值,ST/1.57ST/1.57;m mi i=0.27 S=0.27 S二维计划模拟定位片二维计划模拟定位片放射源的定位放射源的定位:通常采用:通常采用X射线照相技术。其步射线照相技术。其步骤是按照特
12、定的计量学系统的布源规则,确定放骤是按照特定的计量学系统的布源规则,确定放射源的几何排列,并按规则将施源器或输源导管射源的几何排列,并按规则将施源器或输源导管植入靶体积。然后放入假源(植入靶体积。然后放入假源(dummy source),),经经X射线照像后,得到模拟实际照射时源在靶体射线照像后,得到模拟实际照射时源在靶体积内的几何排列。常用的积内的几何排列。常用的X射线照像技术是正交射线照像技术是正交影像定位技术,即正位和侧位成像技术,也称为影像定位技术,即正位和侧位成像技术,也称为等中心照像技术,以及立体变角照像技术。等中心照像技术,以及立体变角照像技术。剂量优化(剂量优化(dose op
13、timization):利用一些数):利用一些数学算法,根据临床对靶体积剂量分布的要求,设学算法,根据临床对靶体积剂量分布的要求,设计和调整放射源的配置(位置和计和调整放射源的配置(位置和/或强度),使或强度),使得剂量分布最大限度的满足临床要求。这一方法得剂量分布最大限度的满足临床要求。这一方法借助于计算机技术的发展,特别在计算机控制的借助于计算机技术的发展,特别在计算机控制的步进源后装照射技术中得到应用。目前采用的剂步进源后装照射技术中得到应用。目前采用的剂量优化主要是基于施源器的剂量优化技术。量优化主要是基于施源器的剂量优化技术。剂量优化剂量优化与外照射技术的发展相比较,目前近距离与外照
14、射技术的发展相比较,目前近距离治疗所采用的技术,无论是确定放射源的治疗所采用的技术,无论是确定放射源的分布和定位技术,以及剂量计算、优化和分布和定位技术,以及剂量计算、优化和治疗计划的评价等诸多方面,都较少以特治疗计划的评价等诸多方面,都较少以特定患者的影像学资料为基础。定患者的影像学资料为基础。利用特定的剂量学系统,有助于确定放利用特定的剂量学系统,有助于确定放射源的数目和分布,以治疗一定形状的靶射源的数目和分布,以治疗一定形状的靶体积。但一般情况,剂量学系统往往是一体积。但一般情况,剂量学系统往往是一些通用原则,在较为复杂的临床实践中对些通用原则,在较为复杂的临床实践中对于特定患者的具体解
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