文档介绍：殷蔚伯主编第四版 第二篇肿瘤放射物理学基础 (第三章治疗计划设计及执行) (第1-4节)
陈庆森
第三章治疗计划设计及执行
本章将讨论整个放射治疗计划设计和执行过程中的主要环节和每个环节应达到的目标。其中治疗计划的设计是极其重要的一个环节。患者的临床检查和治疗方针确定后,主管医师按治疗方针的要求,确定好治疗体位和制作好体位固定器,进行CT/MRI模拟定位,获得为进行治疗计划设计所必需的的患者治疗部位的解剖材料,包括肿瘤的位置和范围、周围重要组织和器官的位置及结构信息,送入治疗计划系统进行治疗方案的设计和评估,进行治疗前模拟验证后进入治疗。
第三章治疗计划设计及执行
第一节治疗计划设计的新概念
一、计划设计定义
计划设计定义为确定一个治疗方案的全过程。传统上,它通常被理解为计算机根据输入的患者治疗部位的解剖材料如外轮廓、靶区及重要组织和器官的轮廓及相关组织的密度等,安排合适的射野(如体外照射)或合理布源(如近距离照射),包括使用楔形板、射野挡块或组织补偿器等进行剂量计算,得到所需要的剂量分布。按照这种理解,治疗计划系统只是一个代替手动剂量计算的剂量计算器和剂量分布显示器。
第三章治疗计划设计及执行
随着人们对计划设计及执行全过程的深入理解,要求治疗计划系统成为整个治疗过程的有机联接体中的一个重要纽带。因此,从广义上讲,上述定义应理解为:确定一个治疗方案的量化的过程,包括CT/;医师对治疗方案包括靶区剂量及其分布、重要器官及其限量、剂量给定方式等的要求及实现;计划确认及计划执行中精度的检查和误差分析等。显然按照这种理解,计划设计过程应是一个对整个治疗过程不断进行量化和优化的过程。
第三章治疗计划设计及执行
近年来,最新发展的治疗计划系统从哲理上打破了传统的计划设计的概念,除保留传统计划系统进行剂量计算和剂量显示的功能外,更多的强调了主管医师或物理师,通过治疗计划设计对实施治疗方案要求的程度。例如,传统中,通常由主管医师在模拟定位或CT机上定好肿瘤的位置和布好野,然后让治疗计划系统进行剂量计算,看看剂量分布如何。此时治疗计划系统只作为医师已制定的治疗方案的剂量显示器,如认为已定方案不合适仅做局部修改。现代计划设计的先进性在于,剂量显示仍是一种治疗方案的评估工具,但它将实现对治疗方案的要求视为最高的目标,优选治疗条件,对实施的可行性进行评估,并与治疗验证片进行比较,比较结果反馈给治疗计划系统,对治疗计划进行修改。
第三章治疗计划设计及执行
二、2D和3D计划系统的区别
利用计算机进行2D治疗计划设计始于20世纪50年代末。2D系统有许多局限性,其局限性一方面由于当时没有CT/MRI等现代影像设备,只能借助脱体表轮廓图和拍摄治疗部位正侧位X线片方法,得到治疗部位有限的含有靶区、重要器官的几何近似的体膜图,通常1-3层,有一层必须位于射野中心轴平面,沿患者纵轴方向离射野边缘一定距离(约1cm左右)处上下各一层。中心层上附有射野中心轴和射野边的指示,三个层面重叠显示在同一张体膜图上。计算后的剂量分布附加在体膜图上。
第三章治疗计划设计及执行
到70年代,由于CT机的出现,患者治疗部位的CT横截面图为计划设计提供了更多的信息,横截面图层面数比以前的多。由于只有横截面,置放射野挡块非常不直观,而且只能作共面野的计划,非共面野几乎不可能。2D系统的局限性第二方面表现在,剂量计算也忽略了射野本身线束的扩散度;由于患者治疗部位的解剖材料不全,又不能做诸如组织密度,层间散射等因素对剂量分布的影响,最后的剂量分布只能分层显示,因没有评估工具,一般只靠人眼观察等剂量线与靶区和重要器官的关系。
第三章治疗计划设计及执行
3D计划系统有多种功能。不仅有患者治疗部位3D图像的显示,计划设计者有更多的自由度去选择、观察和设定射野的入射方向及射野的形状,或放射源的位置,利用1D或3D剂量计算模型进行空间体积的计算。一个完整的3D治疗计划不仅能克服2D系统的局限性,而且具有表2-3-1列出的十大基本功能,使计划设计者有更多的自由去充分利用已有的治疗技术,得到精确可行的治疗计划。
第三章治疗计划设计及执行
1、治疗部位解剖结构的三维描述(包括患者坐标系的确立)
2、带有立体定向框架标记的CT/MRI等影像应成为治疗计划设计的基础
3、照射野或放射源应有三维空间位置的描述,并可在任何方向上显示其位置
4、剂量计算应在3D剂量网格上进行,剂量计算网格应包括靶区及其感兴趣区的范围
5、外照射剂量计算必须计入下述影响因子:
(1)患者体表轮廓的3D形状
(2)3D电子密度(由CT值转换)及其对原射线的影响
(3)射野或放射源的3D位置和形状
(4)射野3D扩散度
(5)射野3D平坦度、对称性
(6)楔形板