精確放療的質(zhì)量保證

放射治療近20多年來重要進步醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展，提供了三維影像重建及數(shù)字化重建影像（DDR)放射治療設(shè)備的不斷改進與三維治療計劃系統(tǒng)的產(chǎn)生，令放射治療有可能使高劑量通過三維空間，適形分布于靶區(qū)內(nèi)---3DCRT,IMRT現(xiàn)在是1頁\一共有53頁\編輯于星期五現(xiàn)在是2頁\一共有53頁\編輯于星期五

IMRT的結(jié)果是高劑量區(qū)分部與靶區(qū)的三維形狀的適合度較常規(guī)治療大有提高，進一步減少了周圍正常組織和器官卷入射野的范圍。它是放射治療技術(shù)的必然發(fā)展，是放射腫瘤學(xué)發(fā)展的方向與未來，是上世紀(jì)最后二十多年間先進科學(xué)與技術(shù)的結(jié)晶，標(biāo)志著腫瘤放射治療進入“精確定位、精確設(shè)計、精確治療”的時代?，F(xiàn)在是3頁\一共有53頁\編輯于星期五3DCRT/IMRT步驟體位固定CT掃描（采用CT增強、MRI圖像、PET等融合）靶區(qū)及敏感器官勾畫處方劑量（包括靶區(qū)及敏感器官等）計劃設(shè)計（射野及優(yōu)化計算等）計劃評估及計劃遴選治療計劃驗證（幾何及劑量）治療計劃實施治療現(xiàn)在是4頁\一共有53頁\編輯于星期五3D影像靶體積和敏感器官定義照射野設(shè)計劑量計算及優(yōu)化劑量驗證生物學(xué)模式患者體位確認實施治療3DCRT/IMRT實施過程（Chain）現(xiàn)在是5頁\一共有53頁\編輯于星期五CT掃描及圖像傳輸掃描體位

擺位要準(zhǔn)確、要做到掃描與治療一致薄層掃描

一般3mm左右

掃描范圍

根據(jù)臨床需要確定，但至少要在

腫瘤上下緣各外放5cm圖像源傳輸數(shù)據(jù)丟失？錯誤？

現(xiàn)在是6頁\一共有53頁\編輯于星期五

TPS依賴CT掃描得到的CT值建立CT-密度轉(zhuǎn)換曲線,并根據(jù)轉(zhuǎn)換所得的組織密度(或電子密度)進行組織不均勻性劑量校正計算,從而得出放射治療計劃的劑量分布.

TPS中CT值與物質(zhì)密度轉(zhuǎn)換現(xiàn)在是7頁\一共有53頁\編輯于星期五圖像登記及配準(zhǔn)圖像登記(病人信息、醫(yī)生、物理師等）圖像配準(zhǔn)（患者坐標(biāo)系與治療機坐標(biāo)系建立）圖像融合

采用CT平掃與CT增強CT平掃與MRI圖象融合CT平掃與PET融合現(xiàn)在是8頁\一共有53頁\編輯于星期五IMRT要求靶區(qū)定義準(zhǔn)確IMRT提供了與靶區(qū)高度適形劑量分布的物理手段。這意味著正確的靶區(qū)、正確的適形；錯誤的靶區(qū)、錯誤的適形。常規(guī)BoxIMRT現(xiàn)在是9頁\一共有53頁\編輯于星期五GTVCTVPTV靶區(qū)(target)的定義GTV腫瘤區(qū)

一般診斷手段（包括臨床檢查、CT/MRI/PET）能夠診斷出的、可見的、具有一定形狀和大小的惡性病變的范圍。包括原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)和其他轉(zhuǎn)移灶組成。CTV：臨床靶區(qū)臨床經(jīng)驗表明，在腫瘤區(qū)附近通常有亞臨床侵犯，也就是說，存在不能由分期手段查明的個別惡性細胞、小細胞團或微擴散。PTV：計劃靶區(qū)

臨床靶區(qū)（CTV）、照射中患者器官的移動（ITV），由于擺位、治療中患者體位的重復(fù)性誤差。ICRU50ICRU62現(xiàn)在是10頁\一共有53頁\編輯于星期五靶體積的不確定度靶區(qū)定位的不確定度器官運動醫(yī)學(xué)影像設(shè)備分辨率能力的局限患者擺位誤差患者體位變化患者身體變化如體重變化激光燈和光距尺的誤差射野位置誤差現(xiàn)在是11頁\一共有53頁\編輯于星期五擺位誤差參考部位左右前后頭足

盆腔3.0(8.3)2.3(3.3)1.8(8.0)

胸部2.3(7.8)3.3(10.3)3.1(9.1)

腹部2.1(5.4)2.4(5.8)3.0(5.8)

頭頸1.9(4.5)1.9(5.6)2.4(5.0)平均值（最大值）mm現(xiàn)在是12頁\一共有53頁\編輯于星期五照射野野的設(shè)計等中心位置射線束能量頭頸部腫瘤，6－8MV，胸部腫瘤由于肺的影響，擬采用低能而不是高能RTOG建議4-12MV，腹部腫瘤可考慮用低能代替高能以采用奇數(shù)射野對稱分布為起點布置射野,避免對穿照射為了形成凹形分布，無需危及器官照射通常不采用非共面布野照射野數(shù)目和方向：鼻咽癌采用7/9個共面等機架角均分的布野方案；前列腺癌采用5-7個射野現(xiàn)在是13頁\一共有53頁\編輯于星期五給定處方劑量要求

給定靶區(qū)(劑量應(yīng)給定在PTV而不是CTV)處方劑量，該劑量應(yīng)至少包括95%體積的靶區(qū).給定危及器官的耐受劑量要求串聯(lián)組織Dmax約束并型組織DV約束其它類型Dmax和DV約束Norequirements，NoConsiderations現(xiàn)在是14頁\一共有53頁\編輯于星期五治療計劃能否實施、實施難度和效率治療計劃是否滿足臨床的處方劑量要求靶區(qū)劑量及均勻度危及器官受量適形指數(shù) 正常組織并發(fā)癥概率NTCP腫瘤控制概率TCP無并發(fā)癥的凈控制概率Putc治療計劃是否已無改進的余地如何評價治療計劃?現(xiàn)在是15頁\一共有53頁\編輯于星期五

等劑量分布（絕對劑量分布、相對劑量分布）劑量體積直方圖（DVH)

描述正常組織及腫瘤組織受特定劑量或百分劑量照射的體積百分比

IMRT治療計劃的評估現(xiàn)在是16頁\一共有53頁\編輯于星期五等劑量線分布現(xiàn)在是17頁\一共有53頁\編輯于星期五現(xiàn)在是18頁\一共有53頁\編輯于星期五計劃是否滿足臨床的處方劑量要求?靶區(qū)總劑量（Gy）單次劑量（Gy）分次數(shù)靶區(qū)劑量是指95%靶區(qū)體積所受的最小劑量P-GTV72Gy2.18Gy33P-CTV166Gy2Gy33P-CTV260Gy1.82Gy33P-GTVnd70Gy2.12Gy33P-CTVnd60Gy1.82Gy33危及器官劑量器官劑量（Gy）≥體積%≤器官劑量（Gy）≥體積%≤腦干540腮腺2650脊髓450顳葉600垂體500眼球500視神經(jīng)540晶體60視交叉540現(xiàn)在是19頁\一共有53頁\編輯于星期五

患者治療前的驗證病人劑量驗證

電離室（點劑量）二維探測器陣列（通量圖）病人位置驗證（2D、3D）MV級電子射野影像系統(tǒng)（EPID）超聲系統(tǒng)KV級在軌道CTKV級錐形束CT(ConebeamCT,CBCT,CBCT)

其中KV級CBCT系統(tǒng)發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最廣泛

現(xiàn)在是20頁\一共有53頁\編輯于星期五射野的方向和數(shù)目現(xiàn)在是21頁\一共有53頁\編輯于星期五PortalVision：IMRT積分圖像現(xiàn)在是22頁\一共有53頁\編輯于星期五治療計劃的劑量驗證

驗證所受劑量的分布是否與治療計劃一致

包括治療計劃系統(tǒng)的運算和治療設(shè)備的性能現(xiàn)在是23頁\一共有53頁\編輯于星期五絕對劑量測量IMRT病人計劃移植到測量模體中，計算出體模內(nèi)的劑量分布和電離室測量點的劑量，按實際治療方式進行照射，用電離室作實際照射劑量比較測量點計劃系統(tǒng)計算劑量和實測劑量相對誤差。

百分相對誤差＝(測量值-計算值)／測量值×100%

AAPM認為對于IMRT計劃系統(tǒng)劑量準(zhǔn)確性的驗收，電離室測量的結(jié)果與計劃系統(tǒng)計算值的誤差在3%-4%之間，國內(nèi)開展IMRT技術(shù)的單位其誤差精度控制在5%以內(nèi)。現(xiàn)在是24頁\一共有53頁\編輯于星期五二維劑量儀計劃系統(tǒng)定量分析照射野注量圖驗證現(xiàn)在是25頁\一共有53頁\編輯于星期五現(xiàn)在是26頁\一共有53頁\編輯于星期五劑量驗證的誤差分布情況2010年8月至2011年7月共治療腫瘤患者共214例，其中頭頸部腫瘤103例，胸部腫瘤患者74例,腹部腫瘤患者37例。男性132例，女性82例，年齡8～90歲。所有的患者都了點劑量和射野圖的驗證

射野通量圖96.6±2.75(%)點劑量-0.91±2.21現(xiàn)在是27頁\一共有53頁\編輯于星期五KV-CBCT影像引導(dǎo)的位置驗證安徽省立醫(yī)院放療科于2010年8月在安徽省內(nèi)首家正式開展IGRT的臨床應(yīng)用及研究

我院所有調(diào)強病人都根據(jù)治療安排行一定次數(shù)的ConebeamCT（CBCT)掃描，進行三維圖像引導(dǎo)放療治療現(xiàn)在是28頁\一共有53頁\編輯于星期五ElektaSynergy加速器KV級探測器陣列KV級X射線球管MV級探測器陣列40對葉片MLC現(xiàn)在是29頁\一共有53頁\編輯于星期五擺位誤差的研究研究214例患者中的次照射前CBCT掃描，其中頭頸部面罩患者CBCT掃描356次，體部真空袋患者CBCT掃描377次。頭頸部面罩患者擺位誤差測：X軸：1.67±1.72mm；（0～0.84，大于3mm占16.3%）Y軸：1.66±1.96mm；（0～1.05，大于3mm占18.5%）Z軸：1.69±1.59mm；（0～0.89，大于3mm占15.1%）體部真空袋患者擺位誤差測值：

X軸：3.04±2.10mm；（0～0.99，大于5mm占16.2%）Y軸：3.75±2.70mm；（0～1.13，大于5mm占17.3%）Z軸：2.73±2.14mm；（0～0.96，大于5mm占15.4%）

現(xiàn)在是30頁\一共有53頁\編輯于星期五臨床常用的誤差修正辦法在臨床靶區(qū)（CTV)外放一定的間距形成內(nèi)靶區(qū)（ITV）和計劃靶區(qū)(PTV),通常還包括擺位誤差，此法較簡單，但它以犧牲周圍正常組織尤其是危及器官為代價。從CTV到PTV邊界縮小是放射治療能否取得成功的重要因素。一般來說，照射體積越大，腫瘤治療劑量需要越高。實驗證明，腫瘤治療劑量若有近10%的增加，腫瘤控制概率幾乎5倍的增加。（15%

75%）現(xiàn)在是31頁\一共有53頁\編輯于星期五臨床常用的誤差修正辦法解決靶區(qū)運動的有效方法是采用某種技術(shù)手段探測靶區(qū)運動，并采取相應(yīng)措施應(yīng)對，那就是采用圖像引導(dǎo)放療（IGRT）。量化擺位和靶區(qū)運動引起的誤差，即根據(jù)擺位誤差結(jié)果合理分析，反過來指導(dǎo)治療計劃設(shè)計時計劃靶體積邊界大小的確定，減少正常組織的受照劑量，提高腫瘤控制概率，這是保證現(xiàn)代放療技術(shù)治療質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在是32頁\一共有53頁\編輯于星期五CTV--PTV外放邊界大小的研究ICRU50號和62號報告對放療的各種靶區(qū)體積做了定義。CTV-PTV外放邊界的大小對放射治療影響明顯。過小會使局部區(qū)域漏照，影響腫瘤的局部控制率，過大則導(dǎo)致周圍正常組織受照過多，OAR并發(fā)癥率相應(yīng)增高。研究參照Remeijer相關(guān)定義：對于患者個體而言，系統(tǒng)擺位誤差是分次擺位誤差的平均值（Σ），隨機擺位誤差是分次間擺位誤差的波動，用分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示（σ）現(xiàn)在是33頁\一共有53頁\編輯于星期五CTV--PTV外放邊界大小的研究Stroom（1999）等采用DVH和靶區(qū)覆蓋可能性分析指出：為使99％的CTV受到95％的處方劑量，由CTV到PTV的大小至少應(yīng)為2Σ+0.7σ。VanHerk（2000）等也給出了相應(yīng)的公式：2.5Σ+0.7σ-0.3。本次研究根據(jù)CTV外放=2Σ+0.7σ公式,計算PTV外放邊界大小為頭頸部：X=3.3mm，Y=3.3mm，Z=3.4mm體部：X=6.6mm，Y=7.5mm，Z=5.5mm現(xiàn)在是34頁\一共有53頁\編輯于星期五患者擺位誤差的原因不同技術(shù)員擺位、多次擺位等因素具有隨機性和偶然性，擺位技術(shù)責(zé)任心?；颊咦灾骱筒蛔灾鞯倪\動、治療過程中病情的變化不同治療單位采用的設(shè)備精度和擺位技術(shù)的差異，無疑將導(dǎo)致系統(tǒng)誤差差異。而隨機誤差因素的偶然性、即使同質(zhì)研究對象間固有抽樣誤差等因素亦導(dǎo)致不同研究結(jié)果中隨機誤差不同。頭頸部患者的固定采用頭枕和熱塑膜，患者經(jīng)此固定后各個方向上動度較小，胸腹部患者采用真空體模固定，固定效果較熱塑面罩差?；谏鲜鲈?，不同研究單位的誤差結(jié)果僅對本單位治療系統(tǒng)放療計劃的制定和實施具有參考意義?，F(xiàn)在是35頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT--IGRT系統(tǒng)質(zhì)量保證必要性kV-CBCT的主要功能是輔助提高腫瘤放射治療的位置精度，而在錐形束CT不斷的使用過程中，由于存在機械運動磨損和電子器件的使用老化。所以有可能會引起以下幾個方面的改變：(1)系統(tǒng)安全性問題(2)圖像質(zhì)量問題(3)硬件參數(shù)問題(4)幾何特性問題因此錐形束CT的質(zhì)量保證（QA）是日常工作中不容忽視的問題。現(xiàn)在是36頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA實施----安全性kV-CBCT安全性和應(yīng)用性的檢查是每天非常重要且必要的工作檢查內(nèi)容：檢測加速器的各項連鎖是否正常，轉(zhuǎn)動機架時確保防撞連鎖不會因為重力而激活；觸動防撞開關(guān)，檢查連鎖是否被激活；檢測機器的各個機械結(jié)構(gòu)是否正常；KV平板與KV-X線球管的位置及聯(lián)鎖定期檢查和備份病人數(shù)據(jù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)，測試和計劃系統(tǒng)的傳輸連接是否正常；現(xiàn)在是37頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量病人經(jīng)過錐形束CT掃描后得到CT圖像，重建后與計劃系統(tǒng)傳輸?shù)膮⒖糃T圖像進行3-D配準(zhǔn)，XVI系統(tǒng)可以進行自動配準(zhǔn)(骨性配準(zhǔn)和灰度配準(zhǔn))或手動配準(zhǔn)，因此配準(zhǔn)的精確度主要取決于圖像質(zhì)量。而kV-CBCT的圖像對比度和空間分辨率與計劃參考CT（診斷CT）不同，但是高質(zhì)量的kV-CBCT圖像和保證kV-CBCT圖象質(zhì)量穩(wěn)定對于提高配準(zhǔn)精度有重要意義，圖像質(zhì)量差會導(dǎo)致配準(zhǔn)誤差增大?，F(xiàn)在是38頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量QA需要使用圖像質(zhì)量檢測模體，將每次獲得的圖像質(zhì)量參數(shù)與基準(zhǔn)值進行比較，監(jiān)測圖像質(zhì)量是否發(fā)生改變。如果得到的參數(shù)值超過了規(guī)范要求，則需要進行校正。圖像質(zhì)量QA主要有7個檢測項目Catphan

CTP503phantom內(nèi)置有多個密度和尺寸已知的模塊現(xiàn)在是39頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量(1)3-D灰度分辨率檢測：

使用XVI容積成像，掃描Catphan模體并三維重建后，在橫斷面窗口，找到“對比測試模塊”部分，檢測裝有聚苯乙烯和低密度聚乙烯(LDPE)的橫截面中心的像素平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。（標(biāo)準(zhǔn)≤1.5%）polystyreneLDPE現(xiàn)在是40頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量(2)3-D橫斷面水平/垂直方向失真度檢測：在橫斷面窗口中的“對比測試模塊”部分，測量裝有聚甲醛樹酯與低密度聚乙烯截面圓心間的實測距離。標(biāo)準(zhǔn)≤117mm±1.04mm(4個像素點)?，F(xiàn)在是41頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量(4)3-D圖像一致性檢測：在橫斷面窗口，找到“一致性檢測”模塊部分，采集圖像中心位置和圖像其他任意3個點的像素值，獲取抽樣圖像像素值，記錄3點的平均像素值，計算3-D圖像一致性，要求結(jié)果≤1.5%現(xiàn)在是42頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量（5）3D空間分辨率檢測：在橫斷面窗口，找到“空間分辨率模塊”部分，調(diào)節(jié)窗寬和窗位到一個比較合適的，記錄可分辨的線對數(shù)量(要看到線對黑白相間)。要求至少可看到10lp/cm。10lp/cm13lp/cm現(xiàn)在是43頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量

(6)3-D矢狀位幾何精確性檢測

在矢狀窗口．找到“矢狀位幾何精度檢測”模塊，測量左側(cè)第一個點到最后一個點的距離(調(diào)節(jié)適當(dāng)窗寬和窗位)。結(jié)果要求：實測距離≤110±1.04mm

現(xiàn)在是44頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量(7)圖像偽影檢測：常見的圖像偽影包括截斷偽影，環(huán)狀偽影，帽狀條狀偽影，這些偽影的出現(xiàn)通常是由于成像系統(tǒng)硬件參數(shù)出現(xiàn)問題造成的。要求不可以見到這些偽影。現(xiàn)在是45頁\一共有53頁\編輯于星期五CBCT系統(tǒng)QA----圖像質(zhì)量