肿瘤放射物理学-物理师资料-101 调强适形放射治疗的概述
调强适形放射治疗培训课件
三大治疗手段在肿瘤治疗中的地位 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
CTV 亚临床病变—病理边界 (手术 化疗 放疗)
GTV 实体瘤-----影像学边界 (手术 放疗)
放射治疗在肿瘤治疗中的地位
癌症治疗五年生存率
1900s 5%
1930s 15%
1960s 30%
1990s 45%
American Cancer Society: Cancer facts & figures 1995
(2013) (67%)
手术、放疗、化疗三大手段对癌症治愈率的相对贡献
外科手术
22%
放射治疗
18%
化学治疗
5%
Eur J Cancer 1992; 28A:2061-2069
55%未根治的癌症患者的死亡原因
原发肿瘤未控
18%
远地转移未控
37%
合计
55%
Cancer 1983; 51; 2401-2409
放射治疗的手段 放疗技术进展 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
癌症三大治疗手段的比较
化学治疗优点：
无创伤 药物可以到达任何部位 不需要特殊技术
不足之处:
药物特异性较差 易产生药物耐受性
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本肿人删瘤除冶。 疗技术进展
癌症三大治疗手段的比较
放疗优点：
剂量和几何位置的高精度 可以治疗任何部位 不会产生辐射耐受性
适形调强放疗
(二) 实现(适形)调强放疗的方法
1. 物理补偿器法 常规放疗中使用的射束挡块,楔形过滤器,二维补偿器都是调强手 段—按需要改变野内的剂量分布. 由具有逆向设计能力的计划系统,计算出立体方位上每个适形野 需要的剂量分布及对应的野内各处需用的组织补偿器的厚度, 再制作出每个野相应的补偿器进行照射,即构成三维调强.这是 一种多野静态调强. 补偿器由计算机控制的补偿器生成装置自动加工制成.如图示 （胶片）.也可由铅片手工堆砌粘贴构成. 优点:简单易行,直观可靠 缺点:制作费事,需要自动加工装置.摆位不便;射野多,执行难. 不能作动态调强.
4.弧形调强治疗
1. 将MLC与弧形治疗相结合.
2. 加速器做弧形照射过程中,MLC叶片位置每隔100变一次射野 形状进行靶区适形,机架在旋转,出束不停止. 应当说是一种 半动态调强.叶片隔100才变动,不是一直在动. 3. 这种方法中,人为地选取弧形野的数目和入射角度,再由计算机 对射束的权重进行优化,计算出合乎临床要求的剂量强度分 布,再转换为MLC的驱动文件.
多叶准直器的结构
• 4) 叶片的截面设计 • 为降低叶片相邻间的漏射线,侧面多用凹凸槽互嵌结 构,或采用台阶式结构. • 横截面应为梯形结构,下宽上窄.因射线为一个以X射 线靶为顶点的园锥,梯形侧面才能与射线平行,以减小穿 射半影或构成无穿射半影的双聚焦结构. • 5) 过中线设计 • 叶片的运动行程应尽可能大些,至少应过中线一定距 离,以便形成各种形状的射野,达到各种适形调强的实现. 3. 叶片的控制:常见由微电机驱动,需一套计算机控制的电 路. 4. 多叶准直器的检验及质量保证. 多叶准直器的叶片多,运动控制较复杂,是适形放疗,特别 是调强放疗质量保证的基础,是必须作的工作.
2. MLC静态调强
调强适形放疗在肿瘤中的应用
调强适形放疗在肿瘤中的应用【摘要】调强适形放疗(IMRT ) 是一种新的提高治疗增益的放射治疗技术。
在肿瘤治疗中运用IMRT，使剂量分布更适合于肿瘤靶区，增加肿瘤剂量，减少正常组织器官的照射剂量，提高了肿瘤的局部控制率，改善了患者的生活质量，提高患者的生存率。
【关键词】肿瘤；IMRT放射治疗，实施1调强适形放疗(IMRT) 目的是努力提高放射治疗增益比，即最大限度地将计量集中到病变(靶区)内，而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的照射。
为了达到在剂量分布上的三维适形，要求在照射方向上，照射野的形状必须与病变(靶区) 的投影形状一致，靶区内及表面的剂量处处相等，每个射野内诸点的输出剂量率能按临床治疗的要求进行调整。
在肿瘤中运用I MR T可以使剂量分布更适合于肿瘤靶区，剂量梯度变化较大，增加肿瘤剂量，减少正常组织器官的照射剂量。
2 IMRTIMRT设计理论得益于CT成像原理的逆向思维，是依靠逆计划系统为一特定的肿瘤体积决定射线强度，产生正确的计划靶体积处方剂量、要害器官的剂量限制和肿瘤体积剂量最佳适形。
IMRT使用CT模拟定位CT图像经数字重建转换成射野方向视观，避免危及器官，用多叶光栅替换切割挡块。
IMRT的实现方式有二维物理补偿器、电动多叶准直器、断层技术、电磁扫描笔束技术、棋盘准直器、电动准直器静态调强及条形挡块移动技术等，其主要原理为：①在照射过程中利用多叶光栅叶片间距大小、运动方向、运动速度的动态变化达到调强；②利用笔型射线束扫描式照射，通过调节打靶前电子束的打靶方向和束流强度而产生所需不同强度的笔型射线束。
精确的IMRT剂量依赖于高质量的影像技术三维重建，如MRI和CT和PET图像融合软件的使用。
3肿瘤应用IMRT的优势IMRT与三维适形放射治疗(3DCRT)相比有许多优势,首先它能够优化配置射野内各线束的权重,使高剂量区剂量分布的形状在三维方向上与靶区的实际形状相一致,因此,其剂量分布的适形程度要比标准的3DCRT好的多,计划靶区(PTV)内的剂量分布也更均匀,如果需要,在PTV边缘可以同时形成非常陡的剂量梯度。
5.05调强放疗
运动到第一个子野规定的位置停下，加速器出束，出到规定MU
数后停止；然后叶片运动到下一个子野的规定位置停下后加速 器再出束
Step and shoot原理
设置照射野
与PEACOCK系统不同，MLC-IMRT非常依赖照射野设置 从整体上讲照射野的设置可能会对优化的IMRT计划质量有 很大影响，但是也可以认为由于优化的强度调整有力地控 制着剂量分布，所以从局部来说，射束角度的细调不像对 常规放疗和3D－CRT那样重要。 另一个问题是，多少照射野最佳？原则上说，射野数量越 多就能够提供越多的可调节的参数，因此有更多的机会达 到所希望的剂量分布（于是从理论上看旋转射束是最好 的）。但从另一方面看，使射野数目尽可能少也许更理想， 这样可以减少计划、质量保证、和剂量验证的难度及所用 时间。如果用优化的射束角度似乎比等角度排列所需要的 调强射野少。
在每个照射野的照射过程中，由计算机系统按照调强 计划给出的数据进行控制，在各对叶片作变速运动时，加 速器不停地以变化的剂量率出束，由此得到所要求的强度 分布
Sliding Window基本原理
辐 左叶片 射
出束时间
叶片运动方向
弧形叶片端面和叶片透射的影响
强度作为叶片 端面位置的函数 射 束 I(x)
代价函数
• COST FUNCTION • 实质是对剂量分布的优劣做量化的函数， 可以有类似的其他名称，可以形象的称为 打分 • 各种器官模型（参考ICRU62）打分的方法 和标准（在代价函数中的权重和系数）不 同
优化过程
• • • • • 设定一个原始的技术方案 计算剂量分布依照代价函数计算总得分 修改方案再次计算（优化主要关键） 保留较好的结果，完成一次迭代 调整修改的程度继续进行迭代直至达到中 止条件－与目标的接近程度或迭代的次数 等
放射治疗中适形和调强的定义和区别
三维立体适形放疗和调强放疗的定义和区别？三维适形放疗〔Three dimensional conformal RT，3D-CRT〕肿瘤的生长方式和部位复杂，放射治疗照射野应该包括全部肿瘤组织和淋巴引流区以及一定范围的外周边缘，也称安全边缘。
要达到射线体积与靶体积形状一致、同时避免对正常组织的不必要照射的要求，绝大多数照射野的形状是不规则的，在过去的临床放疗实践中，一般采用低溶点铅挡块技术实施不规则照射野的放疗。
在上个世纪40年代开始有人在二维放疗计划的指导下，应用半自动的原始多叶光栅(MLC)技术或者低溶点铅挡块，采用多个不规则照射野实施最原始的适形放疗，这一技术在临床一直沿用至今已半个世纪。
由于计算机技术的进步，放射物理学家用更先进的多叶光栅代替手工制作的铅挡块以达到对射线的塑形目的，用计算机控制多叶光栅的塑形性，可根据不同视角靶体积的形状，在加速器机架旋转时变换叶片的方位调整照射野形状，使其完全自动化。
将适形放疗技术提高到一个新的水平。
近年来，影像诊断图像的计算机处理使得人体内的放疗靶区和邻近的重要组织器官可以三维重建，因而实现了临床上以三维放疗计划指导下的三维适形放疗。
目前世界范围内被越来越多的医院及肿瘤治疗中心用于放射肿瘤的临床实践，并逐渐被纳入常规应用。
实现对躯干部肿瘤三维适形放疗的定位技术要求比较复杂，与头颈部肿瘤放疗技术比较，由于胸腹部生理运动影响影像的三维重建和放疗计划的精确度，另外，躯干部肿瘤体积较大，治疗体积也大；再者躯干部肿瘤的放疗靶体积形状一般不规则。
因此，对躯干部肿瘤的三维适形放疗技术的要求比较高。
ICRU50号报告对肿瘤体积、临床靶体积、计划靶体积、治疗处方的规范化作了详细说明。
广义上讲，在三维影像重建的基础上、在三维治疗计划指导下实施的射线剂量体积与靶体积形状相一致的放疗都应称为三维适形放疗。
但是利用立体定向放射外科〔SRS〕糸统实施头部肿瘤的三维适形放疗与躯干部肿瘤三维适形放疗的设备和附属器具有所不同，操作技术方面也有一些差别，许多文献报告中一般将用SRS 系统进行头部肿瘤三维适形放疗称为立体定向放疗〔Stereotactic radiotherapy，SRT〕，而称采用体部固定架、MLC或低溶点铅挡块实施的躯干肿瘤的放疗为三维适形放疗〔3D-CRT〕。
肿瘤放射治疗常识PPT课件
癌、食管癌和前列腺癌等，而患者的说话、发音、咀嚼、进食和排便等功能完好，外 观也保存完好；早期乳腺癌通过小手术大放疗后，不仅存活时间同根治术，而且乳腺 外观保存基本完好，为世界各国女性乳癌患者所接受； ③有些肿瘤患者开始不能进行手术治疗或切除困难，但经术前放疗后，多数患者肿瘤 缩小，术中肿瘤播散机会减少，切除率提高，术后生存率提高，如头颈部中晚期癌， 较晚期的食管癌、乳腺癌和直肠癌等；
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④也有些患者需术后放疗，既消灭残存病灶、又提高局部控制率和存活率，如肺癌、 食管癌、直肠癌、乳腺癌、软组织肉瘤、头颈部癌和脑瘤等；
⑤还有些肿瘤病人由于体质差或有合并症不能手术，或不愿手术者，单纯放疗效果也 不错；
⑥对于那些病期较晚，或癌瘤引起的骨痛、呼吸困难、颅内压增高、上腔静脉压破和 癌性出血等，放疗往往能很好地减轻症状，并达到延长生命的目的；
准备行放射治疗时，在放射治疗前要制定周密的放疗计划，然后 在定位机上定出所照射的部位，并做好标记后才能在医用加速器 或60钴治疗机上去执行放疗。这就是模拟机的作用。
4）泌尿生殖系统肿瘤 ：多数以手术治疗为主辅以放疗。睾丸精原细胞瘤以放疗为主。 5）妇科肿瘤： 宫颈癌以放疗为主，宫体、卵巢癌可行手术与放疗配合，后者可化疗。 6）消化系统肿瘤： 胃、肠癌手术为主，胰腺、胆道癌可放疗，直肠癌配合手术或姑息放疗。
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7）骨肿瘤 ：骨肉瘤手术治疗为主，加放、化疗可提高疗效；骨网织细胞肉瘤，尤 汶氏瘤，放疗为主，可配合化疗；骨转移瘤可行止痛放疗等。
⑦近年来，由于放疗设备的不断改进，治疗计划系统已由二维发展为三维计划，如γ 或X-刀的应用使肿瘤得到更高剂量的杀灭，而周围正常组织的受量大大降低；对肿瘤 得到更精确照射的适形放疗在不久的将来也一定会得到广大肿瘤患者的欢迎。
10第12章调强放射治疗技术
限定射野边界大小的问题
为了避免靶区在X轴方向的宽度超出多叶光栏在动态照 射时的最大叶片移动范围14cm，必须限定射野边界， 再增加一个角度相同而部位不同的野． 而纵轴Y方向上的Y1和Y2各不能超出20cm,否则MLC叶 片运动受限，治疗无法进行。这些系统原因引起的问 题，只有在应用中才会发现并解决。 床的长度系统默认１４７cm,照下腹时要注意如前列腺 和直肠治疗时，中心尽可能往头端，且长度也会超出 系统限定的长度147cm，治疗无法进行。还要注意后 野的投影是否会落在横杆上，。
头颈部肿瘤IMRT需要做的工作
诊断——确诊（病理类型，分期，肿瘤侵犯范围） 治疗前的准备：患者的准备；医生的准备；评价患者 综合情况 确定靶区范围（GTV1，GTV2，CTV1，CTV2） 了解本科的系统误差和摆位误差的范围和平均值 定义危及器官及限定剂量体积 PTV的设计 计划的评估（定量DVH评估，靶区及危及器官的品质 评估）
IMRT时间剂量分割策略
单次照射剂量与时间剂量分割为： GTV70(2.18Gy/28f+2.24GY/4f=44d) CTV60(2.15Gy/28f/38d) CTV50.4(1.80Gy/28f/38d)。这样所有的靶区均 在32次44天内完成治疗。 如果按Alpha/Beta比值来计算BED（生物效应 剂量），则PTV70的BED值相当于常规放疗2Gy 照射时的75Gy(2.0Gy/37.5f/50d)， IMRT治疗 的放射生物学优势显而易见。
动态调强：应注意叶片间和叶片弧形端面的
穿透射线，叶片间的漏射，辐射头的散射，每 对叶片间的正常最小缝隙的效应，采用预定的 剂量率。
适形调强放射治疗
头颈部其他肿瘤
GTVp CTV1 PTV1 CTV2 PTV2 影像学及内窥镜可见的原发肿瘤部位 GTV+高危区域 GTV+高危区域 CTV1＋外放3mm CTV1＋外放3mm 预防性照射区 CTV2＋外放3mm CTV2＋外放3mm GTVnd 影像学和触诊可确定的转移淋巴结
肺 癌
T1-3N0M0 T1GTV 肺窗可见的肿瘤范围机纵隔窗可见的 受累范围。 CTV GTV外放8mm，不进行淋巴引流区选 GTV外放8mm，不进行淋巴引流区选 择性预防照射 PTV CTV＋肿瘤运动范围＋7mm摆位误差 CTV＋肿瘤运动范围＋7mm摆位误差 剂量 66GY
剂量
95%PTV60Gy/30+选择性腔内 95%PTV60Gy/30+选择性腔内 95%PTV2 50Gy/25+95%PTV1 20Gy/10
中晚期食管癌
GTV 参考影像学、内窥镜、CT，体表肿大 参考影像学、内窥镜、CT，体表肿大 淋巴结，气管旁为GTVnd 淋巴结，气管旁为GTVnd CTV GTV+GTVnd+预防照射区 GTV+GTVnd+预防照射区 PTV CTV外放0.5cm CTV外放0.5cm 剂量 单放 95%PTV60-70Gy/30-35 95%PTV60-70Gy/30同步放化 95%PTV60Gy/30
Ⅱb-Ⅲ 推荐放化同步
上段：食管旁、气管旁、下颈、锁上、2 上段：食管旁、气管旁、下颈、锁上、2、 4、5、7区 中下段：CTV 原发病变+上下5cm+淋巴引 中下段：CTV 原发病变+上下5cm+淋巴引 流区 PTV 外放0.5 外放0.5 剂量：95%PTV54-60Gy/27剂量：95%PTV54-60Gy/27-30
调强放射治疗
自适应放疗：根据肿瘤变化调整治疗计划， 提高治疗效果
调强放射治疗的临床应用
头颈部肿瘤
优势：提高肿瘤局部控制率， 减少并发症和副作用
适应症：鼻咽癌、口腔癌、 喉癌等
剂量调整：根据肿瘤形状和 大小，精确调整放疗剂量
治疗效果：显著提高患者的 生存率和生存质量
胸部肿瘤
适应症：肺癌、食 管癌等胸部肿瘤
优势：提高肿瘤控 制率，减少正常组 织损目录标题 调强放射治疗的基本概念 调强放射治疗的技术特点 调强放射治疗的临床应用
调强放射治疗的疗效和安全性
调强放射治疗的未来发展
添加章节标题
调强放射治疗的基本概念
定义和原理
调强放射治疗是一种精确的放射治疗技术，通过调整放射线的强度和方向，实现对肿瘤的精确照 射，同时减少对周围正常组织的损伤。
并发症：心脏疾病 、肺部感染等
预防与处理：个体 化治疗计划、定期 监测与评估
调强放射治疗的未来发展
放疗技术和设备的进步
图像引导放疗技术将更加普及，提 高精准度
新型放射治疗设备如质子治疗和重 离子治疗等将逐渐应用于临床
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人工智能和机器学习在放疗计划制 定和实施中的应用将进一步发展
剂量计算：根据患者具体情况和治疗效果需求，精确计算放射剂量，确保 肿瘤得到有效治疗且副作用最小化。
动态调整：在治疗过程中，可根据患者反应和肿瘤缩小情况，动态调整照 射野和剂量，提高治疗精准度。
高级算法：采用先进的物理算法，确保剂量计算的准确性和治疗计划的优 化。
图像引导和自适应放疗
图像引导放疗：实时监测肿瘤位置，确保精 确照射
放疗与免疫治疗的结合将为肿瘤治 疗带来新的突破
放射物理学课件——调强适形放射治疗
放射治疗与手术治疗一样是一种局部治疗手段，其追求的 目标是提高放射治疗的治疗增益此，即最大限度地将剂量集中 到病变(靶区)内，杀灭肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少 受或免受不必要的照射。X射线立体定向治疗和高能质子治疗 的临床成功经验揭示与证明，采用物理手段改善病变(靶区)与 周围正常组织和器官的剂量分布，能够有效地提高治疗增益。
பைடு நூலகம்床适应症 •肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤
•因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤
•解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹形靶区; 或多靶 点的肿瘤的治疗
1. 在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的投影形 状一致。
2. 射野内诸点的输出剂量率必须按要求的方式进行调整，使 得靶区病变内及表面的剂量处处相等：
适形放疗中，靶区内 及靶区表面各点的剂 量应相等，即各野到 达某点的剂量率和照 射时间的乘积之和应 为常数。
A 射野形状适形（BEV）
B射野内强度调节
3D适形照射和双侧等中心旋转标准照射治疗前列腺癌的有关剂量学参数的比较
对比参数 观察例数 靶区 剂量高于靶处方剂量的体积（%） ICRU 剂量（靶处方剂量）(Gy ) 肿瘤最低剂量(Gy) 肿瘤平均剂量(Gy) 肿瘤最高剂量(Gy) 危及器官 剂量高于或等于65 Gy的直肠体积(%) 剂量高于或等于70Gy的直肠体积(%) 剂量高于或等于65 Gy的膀胱体积(%) 剂量高于或等于70Gy的膀胱体积(%)
第二节 适形放射治疗的临床价值
适形治疗概念的提出和进行临床研究，始于1959年。适形治疗 的结果是:高剂量分布区与靶区的三维形状的适合度较常规治疗 大有提高；进一步减小了周围正常组织和器官卷入射野的范围。 这已在鼻咽癌、前列腺癌、非小细胞肺癌等三维适形治疗与常规 治疗的研究比较中得以证实。因靶区剂量分布的改善和靶周围正 常组织受照范围的减小，可导致靶区处方剂量的进一步提高和周 围正常组织并发症的减低，并且在上述几种癌瘤的临床增量计划 研究中得以证实。理论认为，靶区剂量提高，必然导致肿瘤局部 控制率的提高，进而提高生存率。
调强适形放射治疗名词解释
调强适形放射治疗名词解释
调强适形放射治疗是一种高级放射治疗技术，旨在提高治疗效果并最大限度地减少对周围正常组织的损伤。
它结合了放射治疗的精确性和适形性，以最大限度地减少肿瘤细胞的生长和扩散。
调强适形放射治疗使用先进的图像引导技术，如计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和正电子发射断层扫描（PET），以获取详细的肿瘤形态学和解剖学信息。
这些图像可以帮助医生确定最佳的治疗计划，包括辐射剂量、治疗持续时间和治疗区域。
在调强适形放射治疗中，医生根据肿瘤的位置、大小、形状和周围组织的敏感性，使用计算机软件来优化放射剂量的传递。
这种个性化的治疗方法可以确保辐射剂量准确地传递到肿瘤区域，同时最大限度地减少对健康组织的辐射。
与传统的放射治疗相比，调强适形放射治疗具有以下优势：
1. 更高的精确性：通过使用高分辨率影像技术，医生可以更准确地定位和定量化肿瘤的位置和大小，从而更好地控制辐射剂量。
2. 更少的副作用：由于调强适形放射治疗将辐射剂量最大限度地限制在肿瘤区域，它可以减少对周围正常组织和器官的辐射损伤，从而降低了副作用的发生率。
3. 更高的治疗效果：通过精确地照射肿瘤区域，调强适形放射治疗可以最大限度地杀死或抑制肿瘤细胞的生长，提高治疗效果。
4. 更高的生存率：由于调强适形放射治疗的优势，病人的生存率也有可能得到提高。
总之，调强适形放射治疗是一种先进的放射治疗技术，通过结合高分辨率影像技术和个性化的治疗计划，提高了治疗效果并最大限度地减少了对周围正常组织的损伤。
它在肿瘤治疗中起到至关重要的作用，并有望为患者带来更好的治疗结果。
2018年肿瘤放射治疗学-调强放射治疗-文档资料
IMRT，RapidArc，HT
Journal of Applied Clinical Medical Physics, Vol 10, No 4 (2009)
四种模体
绿色：PTV
红色、蓝色、紫色：危险器官
IMRT
RA
HT
IMRT，RapidArc，HT
Journal of Applied Clinical Medical Physics, Vol 10, No 4 (2009)
调强放疗技术的新进展（二）
螺旋断层调强治疗（HT）
治疗头结构
调强放疗技术的新进展（二）
螺旋断层调强治疗（HT）
调强放疗技术的新进展（二）
螺旋断层调强治疗（HT）
剂量学优势 机架旋转每周对应有 51个投影角度,射野方向多 靶区的适形度好, 靶区内的剂量分布均匀 给予靶区足够剂量的同时更好地保护了危及器官
静态MLC调强
Beam 5,6,7,8
Beam 9,10,11 Beams 12,13,14,15
Beam 1,2,3,4
Beam 16,17,18
调强放疗的类型（一）
静态MLC调强
1/3剂量
1.MLC设置
1/3剂量
2.MLC设置
1/3剂量
3.MLC设置
2/3剂量
相加后的总剂量
调强放疗的类型（一）
和正常组织 临床应用 解剖结构复杂的头颈部肿瘤 毗邻重要器官的体部肿瘤 全中枢神经系统照射 全身多部位肿瘤同时放疗
容积调强 PK 螺旋断层调强
1)容积调强采用锥形束进行整体照射,解决了断层治疗相邻 窄野间的衔接问题,在照射过程中,不需要移动治疗床,减少 了分次治疗中的误差; 2)容积调强的实现只需要能够实施动态旋转治疗的新型加 速器,而且可以进行MLC动和静态调强、非共面野照射及电 子线治疗等常规照射,而HT的实现需要使用专用断层治疗机 和二进制开关准直器,只能进行X线共面断层照射; 3)容积调强在机架旋转的过程中, 邻近机架角间MLC叶片位 置不能变化太大,受到MLC运动的限制, 而HT采用二元开关 准直器,不受MLC运动的限制;
调强放射治疗技术的发展进程
调强放射治疗技术的发展进程摘要】调强放射治疗是指能对射线强度进行调整的一种放射治疗方法。
调强技术从利用金属补偿器开始对X射线能量调节发展到利用独立准直器和MLC的调强技术，到现在广泛应用的旋转调强和断层调强以及IGRT技术。
调强放疗技术的不断发展旨在更加精准的确定治疗靶区，形成更加个体化的治疗方案。
【关键词】调强；IMRT；放射治疗；MLC【中图分类号】R319 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2015）08-0091-03随着计算机技术的日益成熟发展，放射治疗步入“三精”时代，精确定位，精确设计治疗计划到病人精确治疗。
调强放射治疗（intensity-modulated radiotherapy ,IMRT）以其独特的优势，精确的靶区定位跟踪、剂量适形、自适应照射等特点，正逐步引领着新放疗时代。
本文旨在简要概述调强放射治疗的发展进程，以及新的图像引导下的调强放射治疗的发展。
调强放射治疗（IMRT）定义为：它可以对不同方向入射的照射野强度进行调整，从而可以以非均匀射野对靶区进行照射，所有照射野的合成效果即可得到最终靶区剂量分布。
通过改变剂量率的调强方式有组织补偿器、一维楔形板等，通过改变照射时间的调强方式有独立准直器，多叶准直器静态和动态调强。
1.金属补偿器金属补偿器通过在均匀的照射野方向上放置厚度不等的金属补偿块，实现补偿器的调强功效。
金属补偿形成调强照射野，射线强度分布明显，易于计算。
缺点是设计工作繁琐耗时，每次使用需要搬动沉重的补偿块，制作和存储上的不便，需要更先进的电子操作而非人工操作来弥补[1][2]。
2.独立准直器调强通过直线加速器的铅门准直器的运动实现的调强技术可以分为[3]：静态模式调强和动态模式调强。
独立准直器调强的原理是基于两个铅门的相对运动来进行注量调制。
准直器动态调强是，在加速器出束过程中，一对铅门处于静止状态，另一对铅门来回运动，即完成对射束的调强。
只有当铅门的运动速率够快的情况下，能实现有梯度的强度，但是在20世纪的中期，加速器的准直器还未能达到用计算机来直接控制，再加上通过准直器的运动，需要对漏射线和散射线的影响进行循环的修正，以保证出束与计划设计要求一致，这也大大的增加了临床应用的难度[4,5]。
调强放射治疗技术名词解释
调强放射治疗技术名词解释
调强放射治疗技术是一种利用计算机程序对放射源进行调节和控制的放射治疗技术,也被称为放射剂量调强技术。
该技术主要用于治疗一些需要较高剂量的肿瘤,如放射性照射剂量过高的肿瘤、肿瘤无法完全切除等情况。
调强放射治疗技术的基本思想是通过计算机程序对放射源进行精确的控制,使得治疗计划中的剂量达到预设的目标值。
在调强放射治疗技术中,放射源的剂量是通过一个数字信号控制的,这个信号可以通过计算机程序进行调节。
计算机程序会根据治疗计划、肿瘤的性质和患者的身体情况等因素,计算需要最合适的剂量,然后通过放射源发出正确的信号,使得剂量达到预设的目标值。
调强放射治疗技术的优点包括:精确、高效、安全。
该技术可以精确控制剂量,使得肿瘤得到更好的治疗效果。
同时,由于放射源的剂量是可以通过计算机程序进行调节和控制的,因此治疗过程更加安全和高效。
调强放射治疗技术也存在一些不足之处。
例如,由于放射源的剂量是可以通过计算机程序进行调节和控制的,因此治疗计划可能需要多次调整,以确保剂量达到最合适的目标值。
此外,调强放射治疗技术还需要精确的放射源定位和控制系统,以确保治疗过程的准确性和安全性。
调强放射治疗技术是一种高精度的放射治疗技术,可以用于许多不同的肿瘤治疗计划中。
随着技术的不断进步,调强放射治疗技术的治疗效果和安全性也在不断提高。
调强方式分类
临床适应症
1.肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤 1.肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤 2.因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤 2.因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤 .解剖结构复杂 形状比较复杂，特别是凹形靶区; 解剖结构复杂、 3 .解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹形靶区; 或多 靶点的肿瘤的治疗 4.常规放疗疗效很好， 4.常规放疗疗效很好，希望进一步减少放射 常规放疗疗效很好 并发症和改进患者疗后的生存质量
二 适形放射治疗的分类
经典适形放射治疗（ 经典适形放射治疗（Classical Conformal Radiation Therapy） TherapyRadiation Therapy） ※只满足第一个必要条件 调强适形放射治疗（Intodulated Radiation -IMRT） Therapy, IMRT） ※同时满足两个必要条件
经典适形与调强适形
三 调强定义
将直线加速器或钴-60治疗机的均匀剂量( 将直线加速器或钴-60治疗机的均匀剂量(率)输出的射 治疗机的均匀剂量 野变为不均匀剂量( 输出的射野的过程。 野变为不均匀剂量(率)输出的射野的过程。
四 为什么要开展IMRT IMRT？ IMRT
1.放疗中约有 的病例是凹形靶区 的病例是凹形靶区， 1.放疗中约有30%的病例是凹形靶区，只有用调强方法才能得到这种形 放疗中约有 状的高剂量分布，而周围正常组织剂量很小。 状的高剂量分布，而周围正常组织剂量很小。 2.能够作调强治疗的设备和技术已商业化 能够作调强治疗的设备和技术已商业化。 2.能够作调强治疗的设备和技术已商业化。 3.照射可实现数字化 照射可实现数字化。 3.照射可实现数字化。 4.用于 用于IMRT的射野注量 强度 分布的逆向设计算法已经成熟。 的射野注量(强度 分布的逆向设计算法已经成熟。 4.用于 的射野注量 强度)分布的逆向设计算法已经成熟 5.CT/MRI/SPECT/PET等影像设备 可以更加精确地确定靶区和周围正常组 等影像设备,可以更加精确地确定靶区和周围正常组 等影像设备 织、器官的几何结构 6.IMRT的验证和 技术不断涌现。 的验证和QA技术不断涌现 的验证和 技术不断涌现。
适形调强放疗
MLC的分类
1. 手动 电动 2. 外挂式 内置式 1) 外挂式的优点:不影响原加速器,可附加于多种不 同加速器上.手动MLC均为外挂式. 缺点:受体积与重量的限制(射野大小受限);此外, 外挂电动MLC的控制电路必须与加速器连结,要代来 一些对加速器的改动,虽有产品,应用不广. 2) 内置式均为电动MLC.只有厂家对加速器改动才 能做成内置式.国外一些大公司均有代内置电动MLC 的加速器,并配置软件(计划系统)作适形调强.
适形与调强的实现
1.单纯适形 a. 电子线: 低镕点(约70度)铅模块易成型不规则形状 射野,可作静态适形. 成份: 50%铋 26.7%铅 10.0%镉 13.3%锡 透射5%所需厚度: 6MeV—2.3mm 9MeV—4.4mm 12MeV—8.5mm 16MeV—18.0mm 20MeV--25.0mm b. 铅或钨钢挡块对X射线仅作简单近似适形. c. X射线静态适形的方法—手动多叶准直器(MLC)(多 叶光阑).方便用于多野静态适形,也可用于立体定向 (体部)多野照射. 图3示一种附加于加速器上的手动 MLC.胶片3. d. 电动多叶准直器(包括气动)—可作多野静态适形,也 可作多野动态适形(即边出束边适形).也是实现调强的 主要方法,已成为加速器新技术主要附件.
4.弧形调强治疗
1. 将MLC与弧形治疗相结合.
2. 加速器做弧形照射过程中,MLC叶片位置每隔100变一次射野 形状进行靶区适形,机架在旋转,出束不停止. 应当说是一种 半动态调强.叶片隔100才变动,不是一直在动. 3. 这种方法中,人为地选取弧形野的数目和入射角度,再由计算机 对射束的权重进行优化,计算出合乎临床要求的剂量强度分 布,再转换为MLC的驱动文件.
多叶准直器
• 见讲义(参考书)第8章 p.290. 1. 工作原理及加速器射野准直器的跟随. 图4—MLC叶片设置与加速器射野准直器外接矩形野的关系. 必须配合。胶片4. 2. 为提高适形度,减小透射半影,降低漏射,适应动态调强功能. 多叶准直器的结构需考虑以下因数: 1) 叶片的数量: 取决于要求的适形野的大小及叶片的宽度. 2) 叶片的宽度决定所形成的不规则野(锯齿形)与靶区形状的 符合程度—适形度. 叶片越薄,适形度越好,但叶片的加工更 难,需用的叶片数越多,驱动电机越多,驱动机构和控制电路 越复杂,技术难度和造价提高.叶片由钨粉末冶金成形,再机 加工. 3) 叶片的高度: 需将射线减低到3~5%以下,一般不少于5cm 厚的钨合金.如降至2%以下,需用7.5cm厚.高度受体积和重 量的限制.
放射物理学课件——调强适形放射治疗PPT文档88页
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
疗
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放射物理学课件——调强适形放射治
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
谢谢！
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适形治疗的物理要求 为达到剂量分布的三维适形,必须满足下述必要条件
1. 在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的投影形 状一致。
2.射野内诸点的输出剂量率必须按要求的方式进行调整，使得 靶区病变内及表面的剂量处处相等(或按要求分布) ：
适形放疗中，靶区内 及靶区表面各点的剂 量应相等，即各野到 达某点的剂量率和照 射时间的乘积之和应 为常数。
3DCRT 87
92.9±13.9 69.1±2.6 66.3±5.3 69.8±2.6 71.7±2.4
33.7±15.0 8.5±11.8 22.3±12.5 6.3±8.4
SRT 87
92.9±10.8 69.2±2.6 63.5±8.6 69.7±2.8 71.3±2.8
62.7±21.0 28.8±28.9 50.5±22.8 19.4±24.4
调强适形放射治疗
放射治疗与手术治疗一样是一种局部治疗手段，其追求的目 标是提高放射治疗的治疗增益此，即最大限度地将剂量集中到 病变(靶区)内，杀灭肿瘤细胞，而使周围正常组织和器官少受 或免受不必要的照射。X射线立体定向治疗和高能质子治疗的 临床成功经验揭示与证明，采用物理手段改善病变(靶区)与周 围正常组织和器官的剂量分布，能够有效地提高治疗增益。
只有非均匀强度的射野（线）在靶区里才能产生均匀的剂量分布
剂量调强适形的照射方法
• 射线束的强度(Intensity)从线束方向上与靶区的厚度成比例 射线束经过靶区距离越厚 线束强度越大
• 多个方向照射 绕靶区旋转照射 多野固定照射
适形放射治疗的临床价值
适形治疗概念的提出和进行临床研究，始于1959年。适形治疗 的结果是:高剂量分布区与靶区的三维形状的适合度较常规治疗大 有提高；进一步减小了周围正常组织和器官卷入射野的范围。这 已在鼻咽癌、前列腺癌、非小细胞肺癌等三维适形治疗与常规治 疗的研究比较中得以证实。因靶区剂量分布的改善和靶周围正常 组织受照范围的减小，可导致靶区处方剂量的进一步提高和周围 正常组织并发症的减低，并且在上述几种癌瘤的临床增量计划研 究中得以证实。理论认为，靶区剂量提高，必然导致肿瘤局部控 制率的提高，进而提高生存率。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
IMRT治疗技术的起源
• Prof. Anders Brahme • Solution of an integral equation encountered in rotation therapy.
Phys. Med. Biol. 27: 1221-1229. (1982)
靶区适形度 剂量均匀度
3D适形照射和双侧等中心旋转标准照射治疗前列腺癌的有关剂量学参数的比较
对比参数 观察例数 靶区 剂量高于靶处方剂量的体积（%） ICRU 剂量（靶处方剂量）(Gy ) 肿瘤最低剂量(Gy) 肿瘤平均剂量(Gy) 肿瘤最高剂量(Gy) 危及器官 剂量高于或等于65 Gy的直肠体积(%) 剂量高于或等于70Gy的直肠体积(%) 剂量高于或等于65 Gy的膀胱体积(%) 剂量高于或等于70Gy的膀胱体积(%)
• IMRT利用一系列不同角度、野内剂量强度分布不均匀的 射野对靶区进行3D适形照射
调强:将直线加速器或钴-60治疗机的均匀剂量(率)输出的射野 变为不均匀剂量(率)输出的射野的过程。
调强装置(器或方法): 实现调强过程的装置。
为什么要开展IMRT？
1.放疗中约有30%的病例是凹形靶区，只有用调强方法才能 得到这种形状的高剂量分布，而周围正常组织剂量很小。 2.能够作调强治疗的设备和技术已商业化。 3.照射可实现数字化。 4.用于IMRT的射野注量(强度)分布的逆向设计算法已经成熟。 5.CT/MRI/SPECT/PET等影像设备,可以更加精确地确定靶区 和周围正常组织、器官的几何结构 6.IMRT的验证和QA技术不断涌现。
适形放射治疗的临床价值
肿瘤对放射线的抗拒和肿瘤的个体差异，造成剂量响应曲线随 剂量继续增加变得平坦，会减弱由于靶剂量增加带来的治疗增 益的提高；但由于三维适形治疗使靶区外周(边缘)剂量得到提 高，靶剂量的提高总体上能提高局部控制率。同样，因肿瘤局 部控制率的提高，也会因肿瘤的远地转移减少而提高生存率。
A 射野形状适形（BEV） B射野内强度调节
适形放射治疗的分类
经典或常规适形放射治疗 （Classical Conformal Radiation Therapy，3DCRT） 只满足第一个必要条件
调强适形/广义适形放射治疗 （Intensity--Modulated Radiation Therapy, IMRT） 同时满足两个必要条件
第一节 适形放射治疗的概述
适形放射治疗定义 适形治疗(Conformal Therapy)是一种提高治疗增益的较为有效 的物理措施。适形放射治疗为一种治疗技术，使得：高剂量区的 形状在三维方向上与靶区（病变）的形状一致。从这个意义上讲， 学术界将它称为三维适形放射治疗(3DCRT)
• 适形治疗的临床要求 处方剂量分布被限定在靶 区体内 周围正常组织接受的剂量 减到最小程度
IMRT提高癌症患者生存率的假设
提高肿瘤局部控制剂量 或减低周围重要器官剂量
提高肿瘤局部控制率 或减少肿瘤远地转移率
提高癌症患者生存率或 改善癌症患者愈后生存质量
肿瘤局部控制的最低剂量
大量临床报告证明:高剂量照射会提高肿瘤的局部控制率 和无瘤生存率
（Fletcher 1973）
适形放射治疗的临床研究
临床适应症 •肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤
•因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤
•解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹形靶区; 或多靶点 的肿瘤的治疗
•常规放疗疗效很好，希望进一步减少放射并发症和改进患者 疗后的生存质量
IMRT原理 凸形靶区
凹形靶区
调强的概念启发于X射线横向断层CT成像的逆原理。当CT的X射线 球管发出强度均匀的X射线束穿过人体后，其强度分布反比于组织 厚度与组织密度的乘积，反向投影后形成组织的影像；反之，如果 使用类似于CT-X射线穿过人体后的强度分布的高能X（γ)线束、电 子束或质子束等，绕人体旋转照射，在照射部位会得到类似CT断层 影像的适形剂量分布。根据调强的概念，首先要根据病变(靶区)及 周围重要器官和组织的三维解剖，利用计划系统计算出射野照射方 向上应有的强度分布，它是常规治疗计划设计的逆过程，称为逆向 计划设计