1.1 体位面罩固定 病人经放疗医生确诊放疗后,首先需进行严格的体位面 罩固定,体位固定应以病人舒适、身体重复性好为主,固定好 后行 CT 断层扫描。 1.2 输入患者基本信息和图像信息 基本信息是指患者姓名、性别、病历号等,图像信息是指 模拟机定位获得的人体外轮廓图或 CT 断层图像, 或其他影 像学检查途径获得图像(如MR、PET/CT 扫描。 扫描后图像 通过网络、光盘、移动硬盘等输入,其中网络传输可输入的数 据量大且不易失真,输入效率高,是目前 IMRT 放疗主要的传 输方式。 1.3 标记参考点和图像配准 标记参考点是翻动扫描图像找到 CT 扫描在体表标记三 个“+”字对应的激光在体内的交点,以此点作为空间三维坐 标原点。 配准图像是建立两组不同图像之间空间位置关系的 过程,配准的图像可能来自同机或异机。 图像是在不同机器上采集的,患者需要摆位两次,体位的变化可能比较大,配准需要人工或半自动化完成,配准的准确 度可能受影响。 同机是指两组图像是在一个机器上采集的, 两次采集之间患者体位无变化,配准准确度较高。 比如在 CT 机上采集增强和未增强的两组图像或 PET/CT 机上采集 CT 像和PET图像然后再融合,配准可以自动完成,准确度很高。 1.4 精确定义解剖结构并给定临床处方剂量要求 要精确定义解剖结构一般有人体外轮廓、靶区、危及器 根据ICRU62 号报告需要定义的靶区有肿瘤原发灶 GTV)、临床靶区CTV)和计划靶区PTV) [2,3] 。GTV 危及器官由主管医生精确勾画,医生根据输入到计划系统的患者图像和其他检查诊断材料, 结合特定肿瘤的临床表现, 精确地完成这项任务,并给定靶区剂量和危及器官的耐受剂 PTV由计算机根据靶区自动外廓产生,外廓间距的大小 取决于摆位误差、放疗设备系统误差和器官运动幅度。 疗科物理师通过对平时治疗技师摆位后拍治疗验证片以骨性标记与定位片或 DRR 图像比对定量分析后得出头部、胸部、腹部等外扩的数据,具体数据每个放疗机构有所不一样。 1.5 采用正向或逆向方式确定射野参数 物理师检查医生勾画的靶区和危及器官无误后,根据医 生给的剂量要求设定目标函数。 确定射野参数有正向和逆向 两种方式,正向方式是物理师根据经验和治疗常规,手工设 定射野各种参数,通常用野中野field field)方式然后和医生一起评估系统计算得到的剂量分布,如果不满意,则调整 射野参数,如此反复,直到计划满意 [,4,5] 逆向方式是指物理师根据医生给的剂量要求填写目标函数和约束条件及各自 的重要性,目标函数描述靶区的处方剂量要求及各自的重要 性,用约束条件描述靶区剂量均匀度要求和正常组织耐受剂 量要求,然后由计算机以一定的数学模型进行优化,最后给 出一组最优的射野参数和剂量分布,如果医生满意,射野参 数就确定下来;如果不满意,则调整优化的射野参数,如正常 组织最大剂量限值、 靶区的剂量限值以及相应的重要性系 数,如此反复,直至计划满意。 两者相比,逆向计划的优点主 通讯作者:阮长利 收稿日期:2-2-26;修回日期:2-3-25 496 肿瘤学杂志 2010 要表现为计划的综合质量较高,因为逆向方式是从很多的射野参数组中搜索到的最优的符合临床要求的一组射野参数。 1.6 评估治疗计划 评估治疗计划由主管医生和物理师共同参与,首先判断 治疗计划是否可以顺利实施和实施效率;其次是该计划需要 满足临床的处方剂量要求, 且满足临床剂量学基本原则,评 估主要用剂量体积直方图(DVH)和每层剂量分布分析,一般 先看 DVH 图是否满足临床要求, 再看三维层面上逐层评估 剂量分布是否满足医生临床要求,且要注意剂量冷点和热点 的位置,如果冷点位于 GTV 内或热点位于重要器官内,则计 划必须调整 ,如果多次调整失败则应向主管医生解释失败原因,由主管医生有针对性的调整处方剂量要求等;再次对 一个能实施能满足临床要求的计划,最好考虑是否有改进余 地,达到最优化 1.7 输出治疗计划报告和传输射野数据 计划经医生和物理师确定满意后,物理师应打印治疗计划,包括射野参数详细列表、靶区剂量和分次方式、若干层面 的剂量分布至少包括等中心层面剂量分布)、靶区和危及器 DVH、射野方向观BEV)和DRR 图像,如果计划时设定 的等中心位置相对应的体表标记发生了移动, 则必须在 CT 模拟机上重新定位,确定计划设计的等中心在体表的相应位 置并做标记 1.8 模拟机复位及质量保证和控制 计划确认打印后由医生和物理师在常规模拟机或 CT 拟机上复位,完成从CT 原点到治疗点的转移 先摆好病人体 位,让激光对准病人体表已经做好的三个“+”字激光标记,再 通过计划系统打印单上给出移动的数据进行移床,将治疗等 中心移到机器中心,然后在病人体表做好相应的三个“十”字 激光标记点作为治疗标记点,此时一定要注意移床方向不要 弄错,等中心点准确移到机器中心后,由医生主要比对机架 900cm0cmDRR 图和模拟机图像通过明显骨性标 志相对观察等中心是否和计划系统 DRR 图所在的等中心一 致,如果不一致应由物理师分析找出原因 有的医院复位在 CT 模拟机上进行,但空间感觉没有常规模拟机好,且参考骨 性标记也不如常规模拟机清晰, 因为 CT 上下层面骨性标志 很相近,很难找到真正等中心层面 复位准确后,最后由物理 师进行 IMRT 的剂量物理学验证, 主要包括参考点剂量验证 和每个方向野通亮图验证或某个层面剂量曲线验证,剂量误 3%内、位置误差在3mm 内方可在加速器治疗机上拍正 侧位治疗验证片, 验证等中心位置在 mm 以内方可实施治 计划设计的技巧探讨查看国内国外文献后,结合 IMRT 计划的特点,经过本放 疗中心近期摸索,将IMRT 计划设计的技巧总结如下 2.1 IMRT 选择射野方向技巧 与适形放疗不同,IMRT 选择射野方向的原则是:不需 要避开危及器官,因为这些射野方向往往对形成凹形剂量分 布起关键作用;避免对穿射野,因为在忽略射线衰减的情 况下,两个对穿野只起到一个射野的作用,并且从理论上讲, 由于一对相对笔形束总的传重可以在这对笔形束中按任意 比例分布,对穿野的强度分布将可能非常复杂;当靶区位 于身体中央, 一般采用基数射野均分 360机架角的方法布 置,如鼻咽癌常用 当靶区位于身体一侧时,一般从患侧布野,机架角范围为80或稍大,如乳腺癌 2.2 有时需要定义剂量成形结构 很多时候医生临床处方剂量要求只包括对靶区和危及 器官的剂量要求,而不会给定其他没有关注的正常组织区域 剂量的要求 如果仅根据这些剂量要求定义最优化射野参 数,所得到的治疗计划很可能不能用于临床,具体表现为可 能靶区外出现剂量热点,剂量分布适合度不好,脊髓或脑干 等危及器官有剂量“套圈”的现象 影响这类现象的原因是优 化程序只会依据定义的最优化射野参数求最优射野参数,而 对最优化前没有描述到的其他没有关注的正常组织区域优 化程序假定给予任何照射剂量都是容许的 针对这类现象常用的方法是定义剂量成形结构dose shaping sturcture,DSS) 第一种DSS 是由靶区外廓一定距离1~2mm)得到的外 壳,给定外壳的最大剂量容许值为靶区的处方剂量或最低剂 量,其作用是提高靶区剂量的适形度 第二种 DSS 是凹形靶 区的凹陷区,给定凹陷区的最大剂量容许值为靶区的处方剂 量或最低剂量,同时根据凹陷区内危及器官的临床剂量处方 要求,给定一个剂量体积约束条件,其作用是消除剂量“套圈”现象 当肿瘤亚临床 CTV PTV侵犯到重要器官时, 杀灭肿瘤和保护重要器官就会产生优化矛盾,如果以医生临 床要求给肿瘤的 PTV 和该重要器官的目标函数,计算完成后 剂量还不一定满足临床要求,这时可将 PTV 侵犯到重要器官 部分当作第三种 DSS,在PTV 外的该重要器官部分定义为第 四种 DSS,分别设定最大剂量或最低剂量,这样经计算后会 出现重要器官最大剂量也较高,但在某一剂量以上体积会更 少,这种方法对并行器官运用较多,如鼻咽癌外扩 PTV 常会包括小部分腮腺,这时候采用该方法很有效,使腮腺高剂量区大大减小,从而满足医生临床要求 但目前有的公司 已经研制出能自动考虑权衡靶区和重要器官的软件,即在保 护重要器官的情况下自动考虑给靶区最大照射剂量 2.3 照射子野序列的方法由两步法向一步法过渡 因为通常 IMRT 子野很多,于是常用逆向方式进行优化, 传统的 IMRT 子野序列的优化是两步法,第一步是通过定义、 求解最优化射野参数, 确定每个照射野理想的强度分布;第 二步是采用某种数学算法将强度分布转化为治疗机可以实 施的照射野子野序列 长期的临床应用表明,二步法存在一 些缺陷: 在将理想强度分布转化成可以实施的强度分布 时,两个强度会有所差别,这种差别往往使计划质量变差; 可能会生成一些小的、形状很不规则的子野,这些子野可能 497 肿瘤学杂志 2010 Oncology,2,Vol.6No.6病例号 两步法和一步法鼻咽癌子野数目、MU和治疗时间比较 55(59)53(55) 45(53) 47(62) 6(75) 58(65) 49(52) 78(83) 82(89) 36(57) 57(65) MU 75(53) 25(253) 27(25) 98(325) 235(467) 73(385) 285(78) 293(63)875(69) 72.9(295.2) 治疗时间(Min) 29(3) 28() 26(2) 27() 33(6) 28(4)37(9) 23()3.3(4.2) 注:括号内为 DMPO 方式优化得到的数据。 影响患者受照剂量的准确度; 每个照射野的子野数目多, 总的照射跳数(MU)往往是常规适形照射野的数倍,这种情 况会增加分次治疗时间数倍 为了克服两步法的缺陷,近年有的公司研发了一步法, 即子野直接优化算法(direct machine parameter optimization) [7,8] 当采用一步法时,计划系统优化的参数将不再是照射野强度分布中每个笔形束的强度,而是子野序列中定义每个子野形 MLC叶片位置和每个子野的 MU,优化结果就是临床上 直接可以实施的子野序列。 研究结果表明,一步法产生子野 序列的子野数少,子野形状较规则,且总的照射跳数少。 目前,已有商售计划系统采用一步法,如Philips Pinnacle Version 7.6 PhilipsPinnacle IMRT计划采用两步法 和一步法(DMPO)的鼻咽癌子野数目、MU 和治疗时间比较见 综上所述,根据IMRT 计划设计的过程,计划设计参数的 数目不断增加,参数之间逻辑关系变得更加复杂,在设计计 划时深度认识到 IMRT 自身的特点, 灵活运用 IMRT 计划设 计的技巧,才能设计出符合临床要求的高质量计划,最终大 大提高放射治疗效果和实施效率。 参考文献: 胡逸民.肿瘤放射物理学 北京:原子能出版社, 1999. 538-54. generalframework optimiza-tion radiationtherapy Stockholm:Stockholm Uni- versity, ShepardDM, Earl MA, Naqvi etal. Direct aperture op- timization: turnkeysolution step-and-shootIMRT[J]. Med Phys, 鼻咽癌调强放疗布野方案剂量学比较[J]. 中国医学物理学杂志 2724(4):235-239. 鼻咽癌调强放疗计划设计和优化方法[J]. 中国医学物理学杂志 26(2):55-59. tensitymodulated radiotherapy optimization system MedPhys 4-dimensionalcomputed tomography imaging treatmentplanning SeminRadiat Oncol 2004 RadiationTherapy Oncolagy Group (RTOG). intensitymodulated radiation therapy (IMRT)+/- chemotherapy nasopharyngealcancer.