放射治疗技术新进展(一)
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四川大学华西医院肿瘤中心
Cancer Center, West China Hospital, SCU
调强放射治疗
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调强放射治疗
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全身照射
TBI检测规范 • 获取特定TBI技术的剂量学数据后，在临床开展TBI照 射前需要进行多次模拟测试，验证TBI治疗的剂量学 准确性。 TBI质量保证规范 • 基本质量保证: 对TBI治疗相关的各种设备进行检测； • 治疗前质量保证: TBI治疗前对各个设备的校准及治疗 室内的准备情况； • 治疗过程中质量保证: 在治疗中应用活体剂量学测量 验证患者体内的实际吸收剂量。
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
全身照射（TBI）
概念 • TBI是一种特殊的放射治疗技术，可以对患 者的全身进行相对均匀（±10%）的剂量 照射。 • 从广义上看，全身照射的概念包括了所有 的大野照射，诸如半身照射、全淋巴结照 射以及个别器官进行部分或全部遮挡的全 身照射。
• 提高靶区内剂量分布的均匀性，有助于减小周围 敏感器官的受照剂量。 • 加快计划设计的速度，降低剂量优化设计的复杂 性。 • 在计划设计中量化引入了价值函数（Cost function），常与剂量体积限制和生物学函数合并 在一起使用。 • 调整最佳治疗计划使之符合实际剂量投射技术的 要求，满足各种硬件条件的限制。
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断层放射治疗
螺旋断层放疗机(TomoTherapy) 是目前世界上唯一能够治疗癌症的 CT 机 四川大学华西医院肿瘤中心
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放射治疗技术新进展（一）
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
Biblioteka Baidu
断层放射治疗（TomoTherapy）
概念 • TomoTherapy通过开关 方式调制扇形束来进行调 强（IMRT）治疗，该放 疗系统像螺旋CT一样， 在机架和床的联动过程中 用螺旋断层方式进行放射 治疗。
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容积旋转调强放射治疗
特点 • 与传统调强放射治 疗相比，治疗时间 明显缩短 • 剂量分布与传统调 强放射治疗计划类 似 • 治疗的机器跳数减 少
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调强放射治疗
优化是一个使射野的强度不断变化从而满足
剂量约束条件的过程。
优化包括： • 强度分布 • 射野权重，子野权重 • 射野角度（机架角，治疗床角度） • 射野个数 • 能量（尤其在带电粒子治疗中） • 射线种类（光子，电子，。。。）
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调强放射治疗
调强放疗的实施方法：
• 静态调强 - 在叶片、机架、治疗床运动时不出束 - 较慢，较简单 • 动态调强 - 在叶片、机架、治疗床运动时要出束 - 较快，较灵活，较复杂
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放射治疗技术新进展（一）
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全身照射
临床分类 • 高剂量TBI：总剂量1200cGy，单次照射或 分成6次、每三天照射一次。 • 低剂量TBI：分10-15次照射，每次10-15 cGy。 • 半身照射：总剂量8Gy，单次照射上半身或 下半身。 • 全身淋巴结照射：典型的淋巴结照射剂量 为40Gy，分20次照射。
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
容积旋转调强放射治疗
定义 • 容积旋转调强放射治疗（VMAT）是指通过 一种新的剂量传输方法完成一个弧或多个 弧的机架旋转来实现调强适形放射治疗， 在加速器传输剂量的同时机架 • 旋转角度、输出剂量率、 • 多叶准直器叶片的运动位 • 置均在连续不断地改变。
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全身照射
TBI可作为骨髓移植前灭杀白血病细胞的部分准备工 作；联合应用化疗和TBI可以抑制机体的免疫系 统，有助于减少骨髓移植后移植物与宿主之间发 生免疫排斥副反应而导致移植失败。 常用照射方法： • 延长源皮距（SSD）治疗； • 去除钴-60治疗机准直器后在标准SSD条件下治疗 • 采用射野平移的方法进行治疗 • 采用扫描式照射方法进行治疗
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
自适应放射治疗（ART）
• 自适应放射治疗是指在分次放射治疗的过 程中，如果不能够通过简单的调节患者的 体位来修正剂量投射的偏差，可以在余下 的治疗里通过修正患者的治疗计划来减低 剂量偏差的影响。 • 造成剂量投射偏差的原因主要包括治疗期 间肿瘤病灶的退缩、患者体重减轻、以及 乏氧组织增加等。
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放射治疗技术新进展（一）
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
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断层放射治疗
• 目前TomoTherapy系统已经广泛应用于治疗
各种形式的肿瘤, 包括
前列腺癌，乳腺癌，肺癌，脑部肿瘤，头
颈部肿瘤，骨及软组织肿瘤, 以及淋巴瘤 和骨癌。
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自适应放疗的流程
Plan 自适应计划
患者摆位
存储融合后 的影像
IGRT 根据剂量要求 改变或生成新 的组织轮廓 治疗
评估每天的治 疗剂量
精确定位
修改组 织轮廓
评估
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TSEI技术现状 • 平移技术：患者躺在担架上，在宽度足以 覆盖病人横经的电子束射野中平移。 • 电子束大野照射：患者在治疗中保持静止 ，采用拉长SSD或衔接多个大电子野的方 法行TSEI治疗。 • 旋转技术：患者站在一个旋转平台上，使 用电子束大野照射。
容积旋转调强放射治疗
适应症 • 绝大多数传统调强技术能治疗的病种， VMAT同样也均能实现。 • 已有多篇文献成功报道了 头颈部癌，前列腺癌，直 肠癌，宫颈癌，肺癌，椎 体转移癌，多发脑转移癌 等。
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调强放射治疗
逆向计划优化与目标函数（或代价函数）设
置
• 将逆向问题考虑成一个优化问题 • 确定治疗的目标，通过设置代价函数让计 算机来确定给出最佳结果的参数
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断层放射治疗
160 cm
TomoTherapy 螺旋断层放疗
全身范围 同时治疗多靶区(点) 斗蓬野
照射体积
80 cm
头颅/全脊柱
40 cm
传统IMRT方式和适形治疗 机器人放射外科(射波刀等) 传统放射外科(r刀x刀) 肿瘤小于40 cm 头颈部肿瘤
4 mm 圆球形
肿瘤形状复杂性
乳腺癌 脑部及头颈部肿瘤 < 4cm 前列腺 实际只能用于脑部良性肿瘤治疗 细小脑部肿瘤 高度不规则形
放射治疗技术新进展（一）
李光俊
四川大学华西医院肿瘤中心放疗学科组 放射物理技术中心
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放射治疗技术新进展
• • • • • • 调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射 • • • • • 立体定向放射治疗 图像引导放射治疗 呼吸门控放射治疗 PET/CT 粒子放射治疗
断层放射治疗
特点 • 将直线加速器和螺旋CT整合 • 每日兆伏级CT图像，可观察剂量分布及肿 瘤变化 • 能够实现大范围的IMRT照射野（60厘米直 径，160厘米长），且无需考虑野衔接问题 • 能提供较好的剂量分布，肿瘤适形度和剂 量均匀性，保护正常组织
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调强放射治疗
放疗流程
“经典”适形放疗 治疗参数 TPS 治疗参数
调强放疗
非均匀辐射强度 的剂量输出
剂量分布
TPS 均匀辐射强度 的剂量输出 设计的治疗目标
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调强放射治疗
逆向计划较传统正向计划的优势：
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
自适应放疗
临床案例 : 治疗 过程中肿瘤可见 区域收缩
开始治疗： 7 天后 2 周后 3 周后 1 个月后
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我们是否知道脊髓每天受到的剂量 是否改变又改变了多少呢?
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电子线全身皮肤照射（TSEI）
概念 • TSEI是一种特殊的放疗技术，主要用于对 患者全身的皮肤进行照射而不伤及其他的 器官。 • TSEI典型的剂量分次处方是40Gy/20次。
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电子线全身皮肤照射
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全身照射
处方剂量点 • TBI处方剂量点位于患者体内，通常在体中 线平脐处。 • TBI照射剂量均需归一到处方剂量点处，且 治疗中患者体内剂量分布的不均匀性不能 超过处方剂量的±10%。
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调强放射治疗（IMRT）
调强放射治疗是一种能够将高剂量区域限制在 靶区体积范围内的放射治疗技术，它运用非均 匀流量分布的射线束来提高靶区和危及器官剂 量分布的适形度。
•调强放射治疗是适形放射治 疗的进一步发展； •它能够通过使用多个具有不 同注量分布的射野来实现； •这些注量分布可以通过解决 逆向问题计算出来。
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调强放射治疗
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调强放射治疗
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全身照射
TBI检测规范 • 获取特定TBI技术的剂量学数据后，在临床开展TBI照 射前需要进行多次模拟测试，验证TBI治疗的剂量学 准确性。 TBI质量保证规范 • 基本质量保证: 对TBI治疗相关的各种设备进行检测； • 治疗前质量保证: TBI治疗前对各个设备的校准及治疗 室内的准备情况； • 治疗过程中质量保证: 在治疗中应用活体剂量学测量 验证患者体内的实际吸收剂量。
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
全身照射（TBI）
概念 • TBI是一种特殊的放射治疗技术，可以对患 者的全身进行相对均匀（±10%）的剂量 照射。 • 从广义上看，全身照射的概念包括了所有 的大野照射，诸如半身照射、全淋巴结照 射以及个别器官进行部分或全部遮挡的全 身照射。
• 提高靶区内剂量分布的均匀性，有助于减小周围 敏感器官的受照剂量。 • 加快计划设计的速度，降低剂量优化设计的复杂 性。 • 在计划设计中量化引入了价值函数（Cost function），常与剂量体积限制和生物学函数合并 在一起使用。 • 调整最佳治疗计划使之符合实际剂量投射技术的 要求，满足各种硬件条件的限制。
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螺旋断层放疗机(TomoTherapy) 是目前世界上唯一能够治疗癌症的 CT 机 四川大学华西医院肿瘤中心
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
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断层放射治疗（TomoTherapy）
概念 • TomoTherapy通过开关 方式调制扇形束来进行调 强（IMRT）治疗，该放 疗系统像螺旋CT一样， 在机架和床的联动过程中 用螺旋断层方式进行放射 治疗。
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容积旋转调强放射治疗
特点 • 与传统调强放射治 疗相比，治疗时间 明显缩短 • 剂量分布与传统调 强放射治疗计划类 似 • 治疗的机器跳数减 少
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调强放射治疗
优化是一个使射野的强度不断变化从而满足
剂量约束条件的过程。
优化包括： • 强度分布 • 射野权重，子野权重 • 射野角度（机架角，治疗床角度） • 射野个数 • 能量（尤其在带电粒子治疗中） • 射线种类（光子，电子，。。。）
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调强放射治疗
调强放疗的实施方法：
• 静态调强 - 在叶片、机架、治疗床运动时不出束 - 较慢，较简单 • 动态调强 - 在叶片、机架、治疗床运动时要出束 - 较快，较灵活，较复杂
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全身照射
临床分类 • 高剂量TBI：总剂量1200cGy，单次照射或 分成6次、每三天照射一次。 • 低剂量TBI：分10-15次照射，每次10-15 cGy。 • 半身照射：总剂量8Gy，单次照射上半身或 下半身。 • 全身淋巴结照射：典型的淋巴结照射剂量 为40Gy，分20次照射。
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
容积旋转调强放射治疗
定义 • 容积旋转调强放射治疗（VMAT）是指通过 一种新的剂量传输方法完成一个弧或多个 弧的机架旋转来实现调强适形放射治疗， 在加速器传输剂量的同时机架 • 旋转角度、输出剂量率、 • 多叶准直器叶片的运动位 • 置均在连续不断地改变。
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全身照射
TBI可作为骨髓移植前灭杀白血病细胞的部分准备工 作；联合应用化疗和TBI可以抑制机体的免疫系 统，有助于减少骨髓移植后移植物与宿主之间发 生免疫排斥副反应而导致移植失败。 常用照射方法： • 延长源皮距（SSD）治疗； • 去除钴-60治疗机准直器后在标准SSD条件下治疗 • 采用射野平移的方法进行治疗 • 采用扫描式照射方法进行治疗
放射治疗技术新进展（一）
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
自适应放射治疗（ART）
• 自适应放射治疗是指在分次放射治疗的过 程中，如果不能够通过简单的调节患者的 体位来修正剂量投射的偏差，可以在余下 的治疗里通过修正患者的治疗计划来减低 剂量偏差的影响。 • 造成剂量投射偏差的原因主要包括治疗期 间肿瘤病灶的退缩、患者体重减轻、以及 乏氧组织增加等。
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
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断层放射治疗
• 目前TomoTherapy系统已经广泛应用于治疗
各种形式的肿瘤, 包括
前列腺癌，乳腺癌，肺癌，脑部肿瘤，头
颈部肿瘤，骨及软组织肿瘤, 以及淋巴瘤 和骨癌。
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自适应放疗的流程
Plan 自适应计划
患者摆位
存储融合后 的影像
IGRT 根据剂量要求 改变或生成新 的组织轮廓 治疗
评估每天的治 疗剂量
精确定位
修改组 织轮廓
评估
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TSEI技术现状 • 平移技术：患者躺在担架上，在宽度足以 覆盖病人横经的电子束射野中平移。 • 电子束大野照射：患者在治疗中保持静止 ，采用拉长SSD或衔接多个大电子野的方 法行TSEI治疗。 • 旋转技术：患者站在一个旋转平台上，使 用电子束大野照射。
容积旋转调强放射治疗
适应症 • 绝大多数传统调强技术能治疗的病种， VMAT同样也均能实现。 • 已有多篇文献成功报道了 头颈部癌，前列腺癌，直 肠癌，宫颈癌，肺癌，椎 体转移癌，多发脑转移癌 等。
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调强放射治疗
逆向计划优化与目标函数（或代价函数）设
置
• 将逆向问题考虑成一个优化问题 • 确定治疗的目标，通过设置代价函数让计 算机来确定给出最佳结果的参数
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断层放射治疗
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TomoTherapy 螺旋断层放疗
全身范围 同时治疗多靶区(点) 斗蓬野
照射体积
80 cm
头颅/全脊柱
40 cm
传统IMRT方式和适形治疗 机器人放射外科(射波刀等) 传统放射外科(r刀x刀) 肿瘤小于40 cm 头颈部肿瘤
4 mm 圆球形
肿瘤形状复杂性
乳腺癌 脑部及头颈部肿瘤 < 4cm 前列腺 实际只能用于脑部良性肿瘤治疗 细小脑部肿瘤 高度不规则形
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• • • • • • 调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射 • • • • • 立体定向放射治疗 图像引导放射治疗 呼吸门控放射治疗 PET/CT 粒子放射治疗
断层放射治疗
特点 • 将直线加速器和螺旋CT整合 • 每日兆伏级CT图像，可观察剂量分布及肿 瘤变化 • 能够实现大范围的IMRT照射野（60厘米直 径，160厘米长），且无需考虑野衔接问题 • 能提供较好的剂量分布，肿瘤适形度和剂 量均匀性，保护正常组织
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“经典”适形放疗 治疗参数 TPS 治疗参数
调强放疗
非均匀辐射强度 的剂量输出
剂量分布
TPS 均匀辐射强度 的剂量输出 设计的治疗目标
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逆向计划较传统正向计划的优势：
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调强放射治疗 容积旋转放射治疗 断层放射治疗 自适应放射治疗 全身照射 全身电子束照射
自适应放疗
临床案例 : 治疗 过程中肿瘤可见 区域收缩
开始治疗： 7 天后 2 周后 3 周后 1 个月后
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我们是否知道脊髓每天受到的剂量 是否改变又改变了多少呢?
放射治疗技术新进展（一）
1 2 3 4 5 3 3 6
电子线全身皮肤照射（TSEI）
概念 • TSEI是一种特殊的放疗技术，主要用于对 患者全身的皮肤进行照射而不伤及其他的 器官。 • TSEI典型的剂量分次处方是40Gy/20次。
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电子线全身皮肤照射
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全身照射
处方剂量点 • TBI处方剂量点位于患者体内，通常在体中 线平脐处。 • TBI照射剂量均需归一到处方剂量点处，且 治疗中患者体内剂量分布的不均匀性不能 超过处方剂量的±10%。
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调强放射治疗（IMRT）
调强放射治疗是一种能够将高剂量区域限制在 靶区体积范围内的放射治疗技术，它运用非均 匀流量分布的射线束来提高靶区和危及器官剂 量分布的适形度。
•调强放射治疗是适形放射治 疗的进一步发展； •它能够通过使用多个具有不 同注量分布的射野来实现； •这些注量分布可以通过解决 逆向问题计算出来。