调强放疗治疗计划设计
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靶体积形状不规则，靠近需保护重要器官 靶区的形状有部分是内凹的，包围重要器官 提高的放疗剂量，比常规大 同步加量，相同分割次数，不同处方剂量
经典适形放疗与调强适形放疗
3野适形
Beam Profile # 1
3野调强 处方剂量
剂量强度
RO PTV
RO PT V
调强剂量分布可以与靶区更适形，更能保护危及器官
BEV 和 REV
定 位 点 和 复 位 点
计划评价工具--DVH
• 定义：剂量体积直方图，用以描述一 个解剖结构中照射剂量水平和照射体 积之间的统计学关系
• 分类：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分直方图
微分直方图
DVH的应用
对靶区：曲线陡表示靶区剂量分布均匀
曲线靠右表示靶区受照剂量高
对危及器官：曲线靠左的计划较优
剂量分布平面
头颈部放疗体位
胸腹部治疗体位
仰卧位
腹卧位
全中枢神经系统照射体位
乳腺治疗体位
固位技术
• 目的：保证在照射过程中体位保持不变
• 方法：高分子低温水解塑料热压成型技术 真空袋成型技术
使用摆位辅助装置的目的
• 提高治疗准确度 • 减少摆位时间 • 保持治疗中治疗体位 • 使患者舒适
常用固位装置
• 高分子低温水解塑料体模 75—80℃温水 保证垂直、前后位置固定
常用固位装置 • 真空袋 胸腹部、儿童固位 保持2个月
常用固位装置
• 立体定向放疗固位
侵入式固定
非侵入式固定
选择摆位装置需考虑的因素
• • • • • • 准确性 兼容性 耐用性 便易性 对射线的影响 费用
头颈部摆位装置
胸腹部摆位装置
– 材料：铅箔、铅粒、低熔 点铅、黄铜、石蜡等。
剂量补偿板和线束调强滤过板
射线束的改造
楔形板（wedge filter）：
组织补偿器，改变平野的剂量分布，使 射野的输出剂量率减少。
楔形板的临床应用
• 两楔形野交角照射：
α = 90 °一θ /2
• 组织补偿
• 多野照射时的剂量修正
治疗计划系统(TPS)
全中枢神经系统照射摆位
体位参考标记
• 内标记 体内某一解剖位置 预埋金点 移位误差较小 • 外标记 皮肤标记，选择在位移较小部位 患者坐标系和治疗机坐标系联系 • 设置目的 估计相对位移
体位参考标记
辅助摆位系统
• 激光摆位系统 用三个方向的窄束激光组 成一个3D直角坐标系
激光灯位置对摆位的影响
放射治疗计划设计
邱嵘
治疗计划设计和执行
• 体位选择和摆位、固位 • 治疗计划设计 • 治疗计划确认
• 治疗计划执行
体位选择
• 布野要求
• 易于重复的体位 舒适
重复性好
摆位、固位
• 摆位目的：从模拟定位到计划设计、 计划确认和每个分次治疗时患者体位 能重复 • 复位----重复患者模拟定位时的体位 • 固位----保证重复的体位在治疗实施时 不动
射野方向选择
• 从入射面到靶区中心距离短
• 避开危及器官 • 相邻射野夹角大
• 射野边平行于靶区最长边
2 2 1 1
2
1
射野方向设计实例
谢谢大家!
调强放疗（IMRT）
三维适形放疗的特例，用计算机辅 助的优化程序来逆向计算强度分布，以 便达到某种特殊的临床目的，这种技术
叫IMRT
IMRT适用“征”
准备 阶段 治疗设 计优 化阶段 产生叶 片顺序 剂量验证 和 执行计划
准备阶段
影像 获取 勾画 兴趣区 确定 计划目标
决定 分次方案
布置 照射野
设置照射野
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 对IMRT来说，射束角度的细调不像对常规 放疗和3D－CRT那样重要。
6MV
10MV
100
100
8.0-10.5
9.5-12.0
18MV
100
11.5-13.0
射野能量选择
• 头颈部肿瘤，能量选择<=8 MV
• 胸部肿瘤由于肺的影响，采用低能而 不是高能，RTOG建议4-12 MV
• 腹部肿瘤，可采用高能，如15、 18
MV
射线束的改造（beam modifer）
不规则挡铅（多叶光栏） 等效组织填充物 补偿器和楔形板
射线束的改造
挡铅block
多叶光栏准直器MLC
MLC 射野
X线挡铅射野
等效组织填充物 （Bolus）
• 作用：
– 外轮廓修正；
– 将建成深度提前以 提高表面剂量。
补偿板（Compensator）
• 缺额组织补偿板：(Missing Tissue ompensator) – 作用：外轮廓补偿。 – 位置：加速器附件托架上。
功能模块： • 图像处理：输入和处理患者图像 • 射野布置：设定射野相对于患者的位置 分布 • 计算剂量 • 计划评价：二维剂量分布、直方图
虚拟模拟工具
• 射野方向观（BEV）--设想站在放射源 位置，沿射野中心轴方向观察射野与 治疗部位之间的相对位置
• 治疗室方向观（REV）--设想站在治疗 室的某个位置，观察射野与治疗部位 之间位置关系
强度 调整
计划 评价
QA和计划实施阶段
强度转换 为叶片 运动轨迹
IMRT 射束 剂量验证
实施 IMRT治疗
• DRR上易于附加射野轮廓和等中心位置
治疗计划设计
• 定义: 根据临床要求,优化确定一个治
疗方案的过程,是放疗过程中的一个重
要环节
临床剂量学原则
• 肿瘤剂量要求准确
• 提高治疗区域内剂量，降低照射区内 正常组织受照范围 • 治疗区域内剂量均匀
射野能量选择
• 根据体厚：
源皮距 75%剂量深度
红外线摆位系统
模拟定位
• 模拟定位过程 模拟放射治疗 采集患者治疗部位影像 确定照射野在体表的对应位置并标记
包括：常规模拟定位 CT模拟定位
常 规 模 拟 机
常规模拟机功能
• 提供影像信息 （定位、运动范围） • 确定治疗方案 • 勾画射野和定位、摆位参考标记 • 验证治疗方案
鼻咽癌模拟定位
CT 和 MR 影像传输
描绘轮廓 确定射野 输入临床参数
自动优化
剂量计算 计划评估
3D-CRT 与 IMRT 计划的比较
• 3D-CRT（正向计划）主要取决于肿 瘤与邻近 敏感结构之间的几何关系。 • IMRT（逆向计划）对射野方向的依 赖较少而更依赖于肿瘤靶区和敏感结 构体积的具体要求 ，以及它们的剂量 限制。
CT模拟机
CT模拟机的功能
• CT断层扫描
• 由断层图像重建三维图像（3D假体） • 在3D图像上实现肿瘤定位和射野模拟
CT模拟的过程
︵ 数 字 重 建 光 片 ︶
DRR X
DRR图像与XR图像比较
• DRR空间分辨率较低
• DRR可以在任意角度观察组织、器官，可
以得到常规模拟机难以拍摄的照片
• 高度适形，靶区边缘剂量迅速下降 • 由于减少了正常组织所受照射，从而
使提高靶区剂量成为可能
• 可同时治疗靶区要求的不同分割剂量
与IMRT相关的风险
• 治疗的复杂性可能影响精度
• 高适形度的放疗，边界误差带来
的风险（病灶丢失）
正向计划
逆向计划
CT 和 MR 影像传输
描绘轮廓 确定射野 手动优化 手动优化 手动优化 剂量计算 计划评估
3DCRT与IMRT
照射野形状与靶区轮廓适形
3DCRT
照射野内强度较均匀
IMRT
射野形状与靶区轮廓不适形 剂量分布适形
调强的基本原理
把一个照射野分成多个细小的子野对这
些线束给以不同的权重，使射野内产生
优化的不均匀的强度分布，以达到通过
危及器官的线束注量减少，而靶区其它 部分的线束注量增大。
IMRT的优点
目标函数
对于逆向计划的IMRT，临床目标是以 目标函数的形式进行数学表达的。目标
函数的值是治疗计划品质因数的假定指
数。优化的目标就是使得分最小（或者
最大，这取决于如何选择目标函数）。
以剂量－体积为基础的 目标函数的局限性
体 积 体 积
体积
体积
剂量
剂量
IMRT实施步骤
• 3DCRT和IMRT的概念和步骤都有显著 差别，然而它们也有许多相近的地方。 典型的IMRT步骤如下：
设置照射野（续）
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。但另一方面，使射野数目尽可能 少也许更理想，这样可以减少计划实施、质
量保证、和剂量验证的难度及所用时间。
治疗设计优化阶段
修改目标 函数参数
优化剂 量计算
计划 得分计算
经典适形放疗与调强适形放疗
3野适形
Beam Profile # 1
3野调强 处方剂量
剂量强度
RO PTV
RO PT V
调强剂量分布可以与靶区更适形，更能保护危及器官
BEV 和 REV
定 位 点 和 复 位 点
计划评价工具--DVH
• 定义：剂量体积直方图，用以描述一 个解剖结构中照射剂量水平和照射体 积之间的统计学关系
• 分类：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分直方图
微分直方图
DVH的应用
对靶区：曲线陡表示靶区剂量分布均匀
曲线靠右表示靶区受照剂量高
对危及器官：曲线靠左的计划较优
剂量分布平面
头颈部放疗体位
胸腹部治疗体位
仰卧位
腹卧位
全中枢神经系统照射体位
乳腺治疗体位
固位技术
• 目的：保证在照射过程中体位保持不变
• 方法：高分子低温水解塑料热压成型技术 真空袋成型技术
使用摆位辅助装置的目的
• 提高治疗准确度 • 减少摆位时间 • 保持治疗中治疗体位 • 使患者舒适
常用固位装置
• 高分子低温水解塑料体模 75—80℃温水 保证垂直、前后位置固定
常用固位装置 • 真空袋 胸腹部、儿童固位 保持2个月
常用固位装置
• 立体定向放疗固位
侵入式固定
非侵入式固定
选择摆位装置需考虑的因素
• • • • • • 准确性 兼容性 耐用性 便易性 对射线的影响 费用
头颈部摆位装置
胸腹部摆位装置
– 材料：铅箔、铅粒、低熔 点铅、黄铜、石蜡等。
剂量补偿板和线束调强滤过板
射线束的改造
楔形板（wedge filter）：
组织补偿器，改变平野的剂量分布，使 射野的输出剂量率减少。
楔形板的临床应用
• 两楔形野交角照射：
α = 90 °一θ /2
• 组织补偿
• 多野照射时的剂量修正
治疗计划系统(TPS)
全中枢神经系统照射摆位
体位参考标记
• 内标记 体内某一解剖位置 预埋金点 移位误差较小 • 外标记 皮肤标记，选择在位移较小部位 患者坐标系和治疗机坐标系联系 • 设置目的 估计相对位移
体位参考标记
辅助摆位系统
• 激光摆位系统 用三个方向的窄束激光组 成一个3D直角坐标系
激光灯位置对摆位的影响
放射治疗计划设计
邱嵘
治疗计划设计和执行
• 体位选择和摆位、固位 • 治疗计划设计 • 治疗计划确认
• 治疗计划执行
体位选择
• 布野要求
• 易于重复的体位 舒适
重复性好
摆位、固位
• 摆位目的：从模拟定位到计划设计、 计划确认和每个分次治疗时患者体位 能重复 • 复位----重复患者模拟定位时的体位 • 固位----保证重复的体位在治疗实施时 不动
射野方向选择
• 从入射面到靶区中心距离短
• 避开危及器官 • 相邻射野夹角大
• 射野边平行于靶区最长边
2 2 1 1
2
1
射野方向设计实例
谢谢大家!
调强放疗（IMRT）
三维适形放疗的特例，用计算机辅 助的优化程序来逆向计算强度分布，以 便达到某种特殊的临床目的，这种技术
叫IMRT
IMRT适用“征”
准备 阶段 治疗设 计优 化阶段 产生叶 片顺序 剂量验证 和 执行计划
准备阶段
影像 获取 勾画 兴趣区 确定 计划目标
决定 分次方案
布置 照射野
设置照射野
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 对IMRT来说，射束角度的细调不像对常规 放疗和3D－CRT那样重要。
6MV
10MV
100
100
8.0-10.5
9.5-12.0
18MV
100
11.5-13.0
射野能量选择
• 头颈部肿瘤，能量选择<=8 MV
• 胸部肿瘤由于肺的影响，采用低能而 不是高能，RTOG建议4-12 MV
• 腹部肿瘤，可采用高能，如15、 18
MV
射线束的改造（beam modifer）
不规则挡铅（多叶光栏） 等效组织填充物 补偿器和楔形板
射线束的改造
挡铅block
多叶光栏准直器MLC
MLC 射野
X线挡铅射野
等效组织填充物 （Bolus）
• 作用：
– 外轮廓修正；
– 将建成深度提前以 提高表面剂量。
补偿板（Compensator）
• 缺额组织补偿板：(Missing Tissue ompensator) – 作用：外轮廓补偿。 – 位置：加速器附件托架上。
功能模块： • 图像处理：输入和处理患者图像 • 射野布置：设定射野相对于患者的位置 分布 • 计算剂量 • 计划评价：二维剂量分布、直方图
虚拟模拟工具
• 射野方向观（BEV）--设想站在放射源 位置，沿射野中心轴方向观察射野与 治疗部位之间的相对位置
• 治疗室方向观（REV）--设想站在治疗 室的某个位置，观察射野与治疗部位 之间位置关系
强度 调整
计划 评价
QA和计划实施阶段
强度转换 为叶片 运动轨迹
IMRT 射束 剂量验证
实施 IMRT治疗
• DRR上易于附加射野轮廓和等中心位置
治疗计划设计
• 定义: 根据临床要求,优化确定一个治
疗方案的过程,是放疗过程中的一个重
要环节
临床剂量学原则
• 肿瘤剂量要求准确
• 提高治疗区域内剂量，降低照射区内 正常组织受照范围 • 治疗区域内剂量均匀
射野能量选择
• 根据体厚：
源皮距 75%剂量深度
红外线摆位系统
模拟定位
• 模拟定位过程 模拟放射治疗 采集患者治疗部位影像 确定照射野在体表的对应位置并标记
包括：常规模拟定位 CT模拟定位
常 规 模 拟 机
常规模拟机功能
• 提供影像信息 （定位、运动范围） • 确定治疗方案 • 勾画射野和定位、摆位参考标记 • 验证治疗方案
鼻咽癌模拟定位
CT 和 MR 影像传输
描绘轮廓 确定射野 输入临床参数
自动优化
剂量计算 计划评估
3D-CRT 与 IMRT 计划的比较
• 3D-CRT（正向计划）主要取决于肿 瘤与邻近 敏感结构之间的几何关系。 • IMRT（逆向计划）对射野方向的依 赖较少而更依赖于肿瘤靶区和敏感结 构体积的具体要求 ，以及它们的剂量 限制。
CT模拟机
CT模拟机的功能
• CT断层扫描
• 由断层图像重建三维图像（3D假体） • 在3D图像上实现肿瘤定位和射野模拟
CT模拟的过程
︵ 数 字 重 建 光 片 ︶
DRR X
DRR图像与XR图像比较
• DRR空间分辨率较低
• DRR可以在任意角度观察组织、器官，可
以得到常规模拟机难以拍摄的照片
• 高度适形，靶区边缘剂量迅速下降 • 由于减少了正常组织所受照射，从而
使提高靶区剂量成为可能
• 可同时治疗靶区要求的不同分割剂量
与IMRT相关的风险
• 治疗的复杂性可能影响精度
• 高适形度的放疗，边界误差带来
的风险（病灶丢失）
正向计划
逆向计划
CT 和 MR 影像传输
描绘轮廓 确定射野 手动优化 手动优化 手动优化 剂量计算 计划评估
3DCRT与IMRT
照射野形状与靶区轮廓适形
3DCRT
照射野内强度较均匀
IMRT
射野形状与靶区轮廓不适形 剂量分布适形
调强的基本原理
把一个照射野分成多个细小的子野对这
些线束给以不同的权重，使射野内产生
优化的不均匀的强度分布，以达到通过
危及器官的线束注量减少，而靶区其它 部分的线束注量增大。
IMRT的优点
目标函数
对于逆向计划的IMRT，临床目标是以 目标函数的形式进行数学表达的。目标
函数的值是治疗计划品质因数的假定指
数。优化的目标就是使得分最小（或者
最大，这取决于如何选择目标函数）。
以剂量－体积为基础的 目标函数的局限性
体 积 体 积
体积
体积
剂量
剂量
IMRT实施步骤
• 3DCRT和IMRT的概念和步骤都有显著 差别，然而它们也有许多相近的地方。 典型的IMRT步骤如下：
设置照射野（续）
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。但另一方面，使射野数目尽可能 少也许更理想，这样可以减少计划实施、质
量保证、和剂量验证的难度及所用时间。
治疗设计优化阶段
修改目标 函数参数
优化剂 量计算
计划 得分计算