近距离放疗技术进展
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北京协和医院妇科肿瘤精确放疗规范化推荐 继续教育研讨班
近距离治疗技术最新进展
缪斌和 博士 2013年10月25日
近距离治疗技术的进展
二维基于施源器1
基于标准模板，例如 巴黎系统(乳腺插植) 和曼彻斯特系统 (宫
颈癌)
三维基于容积2
基于三维成像方式 (CT/MR)的剂量体积
优化
动态
- 预先优化施源器位置 - 实时图像引导放置施
Indication
Dosimetry
Cervix
Symmetrical
(intracavitary applicator)
Asymmetrical
(interstitial applicator)
Vaginal/ Endometrium
Concentric
(single channel)
Optimized
式(三维计划)发展
– 更加快速准确的施源器重建技术 – 新型逆向优化工具
从ICRU标准到GEC ESTRO推荐
ICRU 38 rules (2D)
Point A ICRU rectum point ICRU bladder point
king group recommendations (3D)
(Cylinder)
Vaginal CT/MR Multi Channel
(Cylinder)
钛合金施源器
需要特别注意，MR图像中钛合金施源器会有畸变
Søren Haack etc. Radiotherapy and Oncology 91 (2009) 187–193 Taran Paulsen Hellebust etc. Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 153–160
(surface channels)
Cervix
Type of applicator
Fletcher CT/MR
(Ovoids)
Ring CT/MR
(Ring)
Utrecht Interstitial CT/MR
(Ovoids)
Interstitial Ring CT/MR
(Ring)
Vaginal CT/MR
插针
成像、定位 计划、验证
治疗
UMC Utrecht的初步结果 最初的20个病人
Weight(%) number of needles
• 54 根插植针 • 平均 2.7 根针/施源器 • 插植深度: 1.5-3.5 cm, 平均 2.5 cm • 插植针贡献: 4-35%，平均19%
每根针: 2-14%，平均7%
• High efficacy rates, superior to historical controls
– Complete clinical remission was observed in 97% of subjects – Local control: 95%
– 98% for tumors 2-5 cm, 92% for tumors > 5 cm – IB = 100%, IIB = 96%, IIIB = 86%
源器
1. Meertens H, Briot E. In The GEC ESTRO handbook of brachytherapy. 2002. 2. Hoskin PJ & Bownes P. Semin Radiat Oncol 2006;16(4):209-17.
宫颈癌近距离治疗发展趋势
Clinical outcome of protocol based image guided adaptive brachytherapy combined with 3D conformal radiotherapy in patients with locally advanced cervical cancer
I和II期肿瘤
Courtesy of AKH Vienna
III期肿瘤
Courtesy of AKH Vienna
III期肿瘤
Courtesy of AKH Vienna
插植技术与传统腔内近距离施源器相结合
通过插植，改变常规的梨形分布
Courtesy of AKH Wien
新型妇科插植施源器
D90
conventional plan
38.3
optimized plan IC
35.0
optimized plan IC/IS 3ndl 68.7
bladder rectum
D2
D2
72.9 39.0
64.3 32.3
56.2 48.5
sigmoid bowel
D2
D2
27.6 38.5
26.9 38.4
• Low treatment related morbidity • Interstitial techniques were used in 44% patients
Pötter R, Kirisits C et al. Radiotherapy and Oncology. 2011; 100: 116-23
R
L
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
病例：标准计划
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
病例：插植施源器的优化计划
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
病例
treatment 3
hr-ctv
in cGy (PD 60 cGy)
GTV (macroscopic tumor) HR-CTV (GTV + suspected
microscopic tumor) IR-CTV (pre-treatment extension)
2cc rectum 2cc sigmoid 2cc bladder
Pötter et al., Radiotherapy and Oncology, 2006, 78, 67
– Cancer Specific Survival: 74%
– 83% for tumors 2-5 cm, 70% for tumors > 5cm – IB = 83%, IIB = 84%, IIIB = 52%
– Overall Survival: 68%
– 72% for tumors 2-5 cm, 65% for tumors > 5cm – IB = 74%, IIB = 78%, IIIB = 45%
100% 80% 60% 40% 20% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Patient Number tandem ovoids needles
4 13
5
12
6
11
7
10
89
16 14 12 10
8 6 4 2 0
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
临床 疗效
效率
3D治疗提高了局部控制率，也增加了治疗时间
3D计划复杂程度增加，需要更多的时间
新型治疗计划系统的目标，提供更多快速计划 的工具，提高计划效率
临床 疗效
3D
2D
效率
新型计划工具
• 3D施源器模板
– 快速、准确重建施源器
• 新型逆向优化工具
– 与新型插植施源器结合 – 标准计划与逆向优化结合 – 快速、准确优化计划
Interstitial CT/MR Ring Applicator
插植型CT/MR施源器可以简化插植技术
- 专利设计插植技术
新型插植型妇科施源器 操作简单、重复性好
工作流程的变化
施源器放置好后， 进行MR或CT成像
靶区和危及器官勾画 标准计划
根据剂量分布和DVH 确定是否需要进行插植
虚拟插针
needle position
Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 82, No. 4, pp. 1424–1430, 2012
病例：MR T2像
Tandem 6 cm, ovoid 20 3 needles, position 6-7-8, depth 3-3-2.5 cm
• ICRU报告到GEC ESTRO推荐标准 (从2005年开始)
– ABS Guideline 2012 – 使用MRI/CT图像制定治疗计划 – 基于DVH的逆向优化 – 多模态图像、多方向图像结合
• 新型施源器
– CT\MR兼容的施源器 – 腔内照射与插植相结合
• 计划方式从二维基于施源器(标准计划)到图像引导的基于容积的计划方
77.1
9.3
79.5
7.4
D100
62.3
5.3
63.8
4.6
Optimized IC/IS
Mean
SD
83.9
6.7
66.9
5.8
IC/IS - IC
Mean SD
4.4
2.3
3.1
2.0
Bladder
D2 cc
83.6
8.8
83.9
6.4
Rectum
D2 cc
66.5
6.0
69.2
4.4
Sigmoid
3D施源器模板，快速准确重建施源器
真实准确的三维显示
更准确的源路径重建
新型逆向计划优化工具 – 标准计划
新型逆向计划优化工具 – 新型施源器
36.6 32.6
Optimized plan with IC/IS
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
HR-CTV和OAR的剂量
EQD2 in Gyαβ (n=20)
Standard plan Optimized IC only
Mean
SD
Mean
SD
HR-CTV
D90
MRI CT
in cGy (PD 60 cGy) conventional plan optimized plan
hr-ctv D90 48.4 53.1
bladder D2 60.0 62.0
rectum D2 43.1 49.3
sigmoid D2 51.2 53.6
bowel D2 49.8 43.5
Utrecht插植型CT/MR施源器是基于Fletcher CT/MR施源 器的进一步改进
Fletcher CT/MR Applicator
Utrecht Interstitial CT/MR Applicator
插植型CT/MR环形施源器是基于维也纳环形施源器 的进一步改进
The Original Vienna Ring Interstitial CT/MR Applicator
MRI 引导的近距离治疗
T2 weighted MRI in 3 dimensions applicator in situ
sagittal
axial Pre-treatment MRI
coronal
三维近距离治疗工作流程
放置施源器后， 进行MR或CT
成像
靶区和危及器官勾画 制定治疗计划
治疗
CT/MR 兼容施源器
70%
65%
40% 28%
0% Local Control
Cancer Specific Survival
Overall Survival
Pötter R, Kirisits C et al. Radiotherapy and Oncology. 2011; 100: 116-23
2D转变到3D治疗，临床疗效和治疗效率的妥协
ICRU 38, 1985
常规二维近距离治疗计划
标准的剂量分布 = 常规计划
基于CT图像的近距离治疗
3D vs 2D
• 准确验证施源器放置位置 • 准确评估危及器官和正常组织剂量 • 改善靶区和危及器官的剂量分布
CT vs MRI
靶区、危及器官、施源器、组织解剖结构
Viswanathan et al. IJROBP 2007
Outcomes 3 years after MRI based cervical cancer brachytherapy + CRT (tumors > 5 cm)
100% 80% 60% 40% 20%
92% 64%
Historical control (n=78) IGABT patients (n=103)
D2 cc
61.6
4.6
61.8
4.3
Bowel
D2 cc
71.6
15.6
66.8
9.3
83.0
5.9
-1.0
1.9
69.6
4.0
0.3
1.6
62.2
4.4
0.3
1.4
65.7
9.6
-1.1
2.0
Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 82, No. 4, pp. 1424–1430, 2012
近距离治疗技术最新进展
缪斌和 博士 2013年10月25日
近距离治疗技术的进展
二维基于施源器1
基于标准模板，例如 巴黎系统(乳腺插植) 和曼彻斯特系统 (宫
颈癌)
三维基于容积2
基于三维成像方式 (CT/MR)的剂量体积
优化
动态
- 预先优化施源器位置 - 实时图像引导放置施
Indication
Dosimetry
Cervix
Symmetrical
(intracavitary applicator)
Asymmetrical
(interstitial applicator)
Vaginal/ Endometrium
Concentric
(single channel)
Optimized
式(三维计划)发展
– 更加快速准确的施源器重建技术 – 新型逆向优化工具
从ICRU标准到GEC ESTRO推荐
ICRU 38 rules (2D)
Point A ICRU rectum point ICRU bladder point
king group recommendations (3D)
(Cylinder)
Vaginal CT/MR Multi Channel
(Cylinder)
钛合金施源器
需要特别注意，MR图像中钛合金施源器会有畸变
Søren Haack etc. Radiotherapy and Oncology 91 (2009) 187–193 Taran Paulsen Hellebust etc. Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 153–160
(surface channels)
Cervix
Type of applicator
Fletcher CT/MR
(Ovoids)
Ring CT/MR
(Ring)
Utrecht Interstitial CT/MR
(Ovoids)
Interstitial Ring CT/MR
(Ring)
Vaginal CT/MR
插针
成像、定位 计划、验证
治疗
UMC Utrecht的初步结果 最初的20个病人
Weight(%) number of needles
• 54 根插植针 • 平均 2.7 根针/施源器 • 插植深度: 1.5-3.5 cm, 平均 2.5 cm • 插植针贡献: 4-35%，平均19%
每根针: 2-14%，平均7%
• High efficacy rates, superior to historical controls
– Complete clinical remission was observed in 97% of subjects – Local control: 95%
– 98% for tumors 2-5 cm, 92% for tumors > 5 cm – IB = 100%, IIB = 96%, IIIB = 86%
源器
1. Meertens H, Briot E. In The GEC ESTRO handbook of brachytherapy. 2002. 2. Hoskin PJ & Bownes P. Semin Radiat Oncol 2006;16(4):209-17.
宫颈癌近距离治疗发展趋势
Clinical outcome of protocol based image guided adaptive brachytherapy combined with 3D conformal radiotherapy in patients with locally advanced cervical cancer
I和II期肿瘤
Courtesy of AKH Vienna
III期肿瘤
Courtesy of AKH Vienna
III期肿瘤
Courtesy of AKH Vienna
插植技术与传统腔内近距离施源器相结合
通过插植，改变常规的梨形分布
Courtesy of AKH Wien
新型妇科插植施源器
D90
conventional plan
38.3
optimized plan IC
35.0
optimized plan IC/IS 3ndl 68.7
bladder rectum
D2
D2
72.9 39.0
64.3 32.3
56.2 48.5
sigmoid bowel
D2
D2
27.6 38.5
26.9 38.4
• Low treatment related morbidity • Interstitial techniques were used in 44% patients
Pötter R, Kirisits C et al. Radiotherapy and Oncology. 2011; 100: 116-23
R
L
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
病例：标准计划
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
病例：插植施源器的优化计划
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
病例
treatment 3
hr-ctv
in cGy (PD 60 cGy)
GTV (macroscopic tumor) HR-CTV (GTV + suspected
microscopic tumor) IR-CTV (pre-treatment extension)
2cc rectum 2cc sigmoid 2cc bladder
Pötter et al., Radiotherapy and Oncology, 2006, 78, 67
– Cancer Specific Survival: 74%
– 83% for tumors 2-5 cm, 70% for tumors > 5cm – IB = 83%, IIB = 84%, IIIB = 52%
– Overall Survival: 68%
– 72% for tumors 2-5 cm, 65% for tumors > 5cm – IB = 74%, IIB = 78%, IIIB = 45%
100% 80% 60% 40% 20% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Patient Number tandem ovoids needles
4 13
5
12
6
11
7
10
89
16 14 12 10
8 6 4 2 0
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
临床 疗效
效率
3D治疗提高了局部控制率，也增加了治疗时间
3D计划复杂程度增加，需要更多的时间
新型治疗计划系统的目标，提供更多快速计划 的工具，提高计划效率
临床 疗效
3D
2D
效率
新型计划工具
• 3D施源器模板
– 快速、准确重建施源器
• 新型逆向优化工具
– 与新型插植施源器结合 – 标准计划与逆向优化结合 – 快速、准确优化计划
Interstitial CT/MR Ring Applicator
插植型CT/MR施源器可以简化插植技术
- 专利设计插植技术
新型插植型妇科施源器 操作简单、重复性好
工作流程的变化
施源器放置好后， 进行MR或CT成像
靶区和危及器官勾画 标准计划
根据剂量分布和DVH 确定是否需要进行插植
虚拟插针
needle position
Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 82, No. 4, pp. 1424–1430, 2012
病例：MR T2像
Tandem 6 cm, ovoid 20 3 needles, position 6-7-8, depth 3-3-2.5 cm
• ICRU报告到GEC ESTRO推荐标准 (从2005年开始)
– ABS Guideline 2012 – 使用MRI/CT图像制定治疗计划 – 基于DVH的逆向优化 – 多模态图像、多方向图像结合
• 新型施源器
– CT\MR兼容的施源器 – 腔内照射与插植相结合
• 计划方式从二维基于施源器(标准计划)到图像引导的基于容积的计划方
77.1
9.3
79.5
7.4
D100
62.3
5.3
63.8
4.6
Optimized IC/IS
Mean
SD
83.9
6.7
66.9
5.8
IC/IS - IC
Mean SD
4.4
2.3
3.1
2.0
Bladder
D2 cc
83.6
8.8
83.9
6.4
Rectum
D2 cc
66.5
6.0
69.2
4.4
Sigmoid
3D施源器模板，快速准确重建施源器
真实准确的三维显示
更准确的源路径重建
新型逆向计划优化工具 – 标准计划
新型逆向计划优化工具 – 新型施源器
36.6 32.6
Optimized plan with IC/IS
Dr. Ina Jürgenliemk-Schulz 2009
HR-CTV和OAR的剂量
EQD2 in Gyαβ (n=20)
Standard plan Optimized IC only
Mean
SD
Mean
SD
HR-CTV
D90
MRI CT
in cGy (PD 60 cGy) conventional plan optimized plan
hr-ctv D90 48.4 53.1
bladder D2 60.0 62.0
rectum D2 43.1 49.3
sigmoid D2 51.2 53.6
bowel D2 49.8 43.5
Utrecht插植型CT/MR施源器是基于Fletcher CT/MR施源 器的进一步改进
Fletcher CT/MR Applicator
Utrecht Interstitial CT/MR Applicator
插植型CT/MR环形施源器是基于维也纳环形施源器 的进一步改进
The Original Vienna Ring Interstitial CT/MR Applicator
MRI 引导的近距离治疗
T2 weighted MRI in 3 dimensions applicator in situ
sagittal
axial Pre-treatment MRI
coronal
三维近距离治疗工作流程
放置施源器后， 进行MR或CT
成像
靶区和危及器官勾画 制定治疗计划
治疗
CT/MR 兼容施源器
70%
65%
40% 28%
0% Local Control
Cancer Specific Survival
Overall Survival
Pötter R, Kirisits C et al. Radiotherapy and Oncology. 2011; 100: 116-23
2D转变到3D治疗，临床疗效和治疗效率的妥协
ICRU 38, 1985
常规二维近距离治疗计划
标准的剂量分布 = 常规计划
基于CT图像的近距离治疗
3D vs 2D
• 准确验证施源器放置位置 • 准确评估危及器官和正常组织剂量 • 改善靶区和危及器官的剂量分布
CT vs MRI
靶区、危及器官、施源器、组织解剖结构
Viswanathan et al. IJROBP 2007
Outcomes 3 years after MRI based cervical cancer brachytherapy + CRT (tumors > 5 cm)
100% 80% 60% 40% 20%
92% 64%
Historical control (n=78) IGABT patients (n=103)
D2 cc
61.6
4.6
61.8
4.3
Bowel
D2 cc
71.6
15.6
66.8
9.3
83.0
5.9
-1.0
1.9
69.6
4.0
0.3
1.6
62.2
4.4
0.3
1.4
65.7
9.6
-1.1
2.0
Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 82, No. 4, pp. 1424–1430, 2012