1、进一步叙述计划设计的步骤，以及计划设计中涉及的有进一步叙述计划设计的步骤，以及计划设计中涉及的有关辅助设备，治疗计划系统等内容。关辅助设备，治疗计划系统等内容。第九章第九章 治疗计划的设计与执行治疗计划的设计与执行TPSTPS界面界面 放疗患者从就诊、治疗到治疗结束，一般要经过四个放疗患者从就诊、治疗到治疗结束，一般要经过四个环节：环节：体模阶段、计划设计、计划确认、计划执行。体模阶段、计划设计、计划确认、计划执行。 四个环节的有机配合是放射治疗取得成功的关键。四个环节的有机配合是放射治疗取得成功的关键。 第一节第一节 治疗计划设计步骤治疗计划设计步骤 医生为患者制订治疗方针医生为患者制订治疗
2、方针，如靶区、靶区剂量、剂量，如靶区、靶区剂量、剂量给予方式等。给予方式等。一、体模阶段一、体模阶段此阶段的主要任务是：此阶段的主要任务是： 确定肿瘤的位置和范围，以及与周围组织、重要器官间确定肿瘤的位置和范围，以及与周围组织、重要器官间的相互关系。的相互关系。为第二阶段的计划设计提供必要的与患者有关的为第二阶段的计划设计提供必要的与患者有关的解剖材料；解剖材料； 为了得到准确的受照射部位的横截面图，最好用为了得到准确的受照射部位的横截面图，最好用CTCT机通过机通过断层扫描方式直接得到。断层扫描方式直接得到。CTCT图方式的特点：图方式的特点：患者外轮廓的直接确定。患者外轮廓的直接确定。通过
3、通过CTCT检查，患者的外轮廓和内检查，患者的外轮廓和内脏器官的位置可以很直接的在脏器官的位置可以很直接的在CTCT图像上表现出来。图像上表现出来。正常组织和器官的定位正常组织和器官的定位。有了。有了CTCT之后，医生可直接从之后，医生可直接从CTCT图图像上定出正常组织和器官的位置范围及组织密度，准确性好。像上定出正常组织和器官的位置范围及组织密度，准确性好。 肿瘤范围的确定肿瘤范围的确定。CTCT扫描的临床应用，以诊断颅脑病扫描的临床应用，以诊断颅脑病变效果最好，约占变效果最好，约占CTCT全部检查的全部检查的7575，其他如腹、胸部检查，其他如腹、胸部检查占占2525。 不均匀性组织密度
4、的确定不均匀性组织密度的确定。CTCT机是根据体内不同密度的机是根据体内不同密度的组织对组织对X X射线的吸收差别来显示射线的吸收差别来显示CTCT图像的，因此有可能将图像的，因此有可能将CTCT值值（与组织密度成比例）变换成组织的密度值。（与组织密度成比例）变换成组织的密度值。 主要任务主要任务：根据第一阶段得到的关于患者的肿瘤分布情：根据第一阶段得到的关于患者的肿瘤分布情况，结合具体肿瘤的临床表现，如肿瘤的类型和期别及其所况，结合具体肿瘤的临床表现，如肿瘤的类型和期别及其所在部位，在部位，放疗医生勾划出靶区和计划区的范围，并预计出靶放疗医生勾划出靶区和计划区的范围，并预计出靶的致死剂量和周
5、围正常组织特别是重要器官的最大允许剂量的致死剂量和周围正常组织特别是重要器官的最大允许剂量等等，与物理人员一起，在治疗计划系统上按射野设计原理进，与物理人员一起，在治疗计划系统上按射野设计原理进行治疗计划设计。行治疗计划设计。 二、治疗计划的设计二、治疗计划的设计 下面以治疗胰腺癌为例，说明计划设计中物理条件的选择下面以治疗胰腺癌为例，说明计划设计中物理条件的选择问题。问题。 一个一个10cm大小的胰腺癌，大小的胰腺癌，侵犯胰头和胰体以及周围淋侵犯胰头和胰体以及周围淋巴结。临床要求是，靶区即巴结。临床要求是，靶区即胰腺和其邻近淋巴结的剂量胰腺和其邻近淋巴结的剂量要达到要达到6000cGy，周围
6、器官，周围器官如肾受量应小于如肾受量应小于2000cGy，肝区受量应小于肝区受量应小于3000cGy，并且尽可能使胃区受量不要并且尽可能使胃区受量不要超过超过5000cGy。如果将靶区定为靶区剂量规如果将靶区定为靶区剂量规定点处剂量的定点处剂量的90区域，则区域，则上述肾、肝、胃的剂量上限上述肾、肝、胃的剂量上限分别为分别为30，45，75，设计的同时要注意到脊髓的设计的同时要注意到脊髓的受量。如果认为上述要求合受量。如果认为上述要求合理，并且靶区、计划区范围理，并且靶区、计划区范围确定正确，就可以开始进行确定正确，就可以开始进行治疗计划的设计。治疗计划的设计。用钴用钴60两对野前后照射两对野
7、前后照射靶区剂量在靶区剂量在100100至至5050间变化，同时肝、间变化，同时肝、胃的一部分以及脊髓胃的一部分以及脊髓均在均在100100剂量之内，剂量之内，故这种不能满足临床故这种不能满足临床剂量学要求。剂量学要求。用钴用钴60射线射线180旋转照射旋转照射肝的一部分，胃的大部分肝的一部分，胃的大部分受量均在受量均在8080到到5050之间，之间，而且靶区剂量很不均匀，而且靶区剂量很不均匀，其中一部分位于其中一部分位于8080等剂等剂量线之外。要量线之外。要8080等剂量等剂量线包括整个靶区，势必要线包括整个靶区，势必要扩大照射野，致使周围器扩大照射野，致使周围器官受量范围加大，因此这官受
8、量范围加大，因此这种方法也不能用于胰腺癌种方法也不能用于胰腺癌治疗。治疗。用四野对穿照射用四野对穿照射在给定的射野剂量比条件下，靶区在给定的射野剂量比条件下，靶区剂量均匀性高，肝的一小部分位于剂量均匀性高，肝的一小部分位于50剂量线，大部分位于剂量线，大部分位于50到到30之内，双肾受量位于之内，双肾受量位于30之之内约有内约有1/3的胃的剂量为的胃的剂量为8090，其余，其余23的胃的剂量为的胃的剂量为50。除去胃的剂量较高以外除去胃的剂量较高以外，四野，四野照射的剂量分布比前述两种照射方照射的剂量分布比前述两种照射方法都好法都好剂量比：每个射野对靶区剂量的贡献的相对份数。剂量比：每个射野对
9、靶区剂量的贡献的相对份数。四野照射，剂量比不同的时候四野照射，剂量比不同的时候50等剂量线等剂量线的范围向的范围向、野方向扩展，野方向扩展，致使脊髓腔剂致使脊髓腔剂量超过量超过50。 I、剂量贡剂量贡献相对减少，献相对减少，、野的贡野的贡献相对增加献相对增加由于脊髓的存在，取消第由于脊髓的存在，取消第野，保留其余三个野的剂量比。野，保留其余三个野的剂量比。从图从图9-109-10可以看可以看出，在特殊条件出，在特殊条件下，三野照射也下，三野照射也可以得到和四野可以得到和四野类似的剂量分布。类似的剂量分布。 钴钴60三野照射三野照射由于钴由于钴6060射线的射线的穿透力比穿透力比8MVX8MVX
10、射线的射线的低。靶区剂量均匀性低。靶区剂量均匀性变劣，变劣，5050剂量范围剂量范围也增大了。也增大了。但但在没有加速器在没有加速器X X射线射线情况下，亦较满意。情况下，亦较满意。图图9-89-8、图、图9-109-10所示照射法的一个重要问题，是胃区剂所示照射法的一个重要问题，是胃区剂量太高几乎量太高几乎1 13 3的胃的剂量与肿瘤剂量相同，甚至的胃的剂量与肿瘤剂量相同，甚至还超过靶区剂量还超过靶区剂量( (图图9 911)11)。为了减少胃区受量，利用。为了减少胃区受量，利用图图9-129-12布野法设两个楔形野交角照射，所得剂量分布野法设两个楔形野交角照射，所得剂量分布比较理想。布比较
11、理想。 三野交叉照射，其中两个楔形野交角照射三野交叉照射，其中两个楔形野交角照射剂量分布比较理想剂量分布比较理想靶区大部位于靶区大部位于9090线内，线内，很少一部分处于很少一部分处于8080剂量剂量区，区，胃的剂量显著减少胃的剂量显著减少，肝区受量没有超过肝区受量没有超过5050，脊髓腔受量达脊髓腔受量达5050，仍在，仍在耐受范围之内。右肾受量耐受范围之内。右肾受量稍有升高亦在允许量范围稍有升高亦在允许量范围内。内。钴钴60三野交叉照射三野交叉照射类似剂量分布类似剂量分布 一个较好的治疗计划应该根据一个较好的治疗计划应该根据临床剂量学四条原则（第临床剂量学四条原则（第八章第二节八章第二节）
12、和表和表91中列出的中列出的评估方法评估方法，进行治疗方案的评，进行治疗方案的评估和比较。但治疗计划的设计不能脱离本部门能得到的放疗设估和比较。但治疗计划的设计不能脱离本部门能得到的放疗设备的实际情况，去追求最好的治疗计划。备的实际情况，去追求最好的治疗计划。 设计好的治疗计划，放到设计好的治疗计划，放到模拟机上进行射野模拟和核对。模拟机上进行射野模拟和核对。 模拟定位机：模拟定位机：除去用诊断除去用诊断X射线球管代替钴射线球管代替钴60放射源，放射源，或加速器机头的或加速器机头的X射线靶或电子束引出窗口以外，其他的物射线靶或电子束引出窗口以外，其他的物理条件如源皮距、照射野大小等与钴理条件如
13、源皮距、照射野大小等与钴60治疗机、直线加速治疗机、直线加速器的完全相同。器的完全相同。三、治疗计划的确认三、治疗计划的确认 校对时，患者的体位应与实际照射时的相同。（校对时，患者的体位应与实际照射时的相同。（垫肩、垫肩、加固定器等加固定器等） 如果设计好的治疗计划，剂量分布虽然满意，但在具体如果设计好的治疗计划，剂量分布虽然满意，但在具体治疗机上或因患者的具体要求治疗机上或因患者的具体要求( (身体条件身体条件) )，导致计划不能执导致计划不能执行时行时，应该返回治疗计划系统，重新进行设计，以适应该机，应该返回治疗计划系统，重新进行设计，以适应该机器和患者的要求。器和患者的要求。 一旦治疗计
14、划被证实为可以执行一旦治疗计划被证实为可以执行，则应在患者体表上，则应在患者体表上作出相应的射野标记作出相应的射野标记( (射野等中心、射野边界等射野等中心、射野边界等) )，填好治疗，填好治疗单，做好挡野铅块和组织补偿块等，确定最后的治疗计划。单，做好挡野铅块和组织补偿块等，确定最后的治疗计划。四、治疗计划的执行四、治疗计划的执行几何参数的设置几何参数的设置治疗计划执行包括三方面内容：治疗计划执行包括三方面内容：治疗机物理治疗机物理治疗摆位和治疗体位的固定治疗摆位和治疗体位的固定工作状态确认工作状态确认技术员是治疗计划的主要执行者技术员是治疗计划的主要执行者在计划执行过程中难免出现差错，必须
15、采取措施使之避免：在计划执行过程中难免出现差错，必须采取措施使之避免： （1 1）必须使用体位固定器和激光定位器必须使用体位固定器和激光定位器（2 2）射野证实片。射野证实片。较经济，使用不方便。较经济，使用不方便。 射野验证片射野验证片 （3 3）射野影像系统。射野影像系统。能观察、记录和再现照射过程中的体能观察、记录和再现照射过程中的体位和射野与靶区间关系的位和射野与靶区间关系的动态情况动态情况，价格较贵。，价格较贵。（4 4）治疗摆位的提示、检查和记录系统。治疗摆位的提示、检查和记录系统。保证摆位精度、保证摆位精度、减少差错的微机检查和控制系统。减少差错的微机检查和控制系统。 随着治疗计
16、划的执行，有些条件会发生变化，所以要不断对治随着治疗计划的执行，有些条件会发生变化，所以要不断对治疗计划进行检查和修改，疗计划进行检查和修改，有两项重要工作需要医生和物理工作者密有两项重要工作需要医生和物理工作者密切配合：切配合：随着治疗的进行，肿瘤的范围不断缩小和变化，应不断修改治疗随着治疗的进行，肿瘤的范围不断缩小和变化，应不断修改治疗计划，适应肿瘤变化了的情况。计划，适应肿瘤变化了的情况。判断所设计的和被模拟机证实了的治疗计划是否与患者实际接收判断所设计的和被模拟机证实了的治疗计划是否与患者实际接收的治疗剂量相符合，因此要作测量，以证实和校正治疗区域内的剂的治疗剂量相符合，因此要作测量，
17、以证实和校正治疗区域内的剂量。有多种测量方法：如小的空腔电离室，放在人体腔内量。有多种测量方法：如小的空腔电离室，放在人体腔内(如食管、如食管、鼻咽、子宫腔等鼻咽、子宫腔等)进行测量，或用穿射电离室测量出射量方法进行进行测量，或用穿射电离室测量出射量方法进行校正。校正。 总的来看，要有效地提高放疗质量，需要医生、技术员总的来看，要有效地提高放疗质量，需要医生、技术员和物理工作者的密切配合，可以说上述四个阶段的工作既是和物理工作者的密切配合，可以说上述四个阶段的工作既是科学问题又是组织问题。科学问题又是组织问题。 第二节第二节 治疗体位及体位固定技术治疗体位及体位固定技术进入进入“三精三精”治疗
18、时代：治疗时代： “ “精确定位精确定位、精确计划设计精确计划设计、精确治疗精确治疗” 确保确保“三精三精” 一方面整个治疗过程中要有严格的质保一方面整个治疗过程中要有严格的质保(QA)(QA)和质和质控控(QC)(QC)作支持；作支持； 另一方面必须确保从肿瘤定位到治疗计划设计、模另一方面必须确保从肿瘤定位到治疗计划设计、模拟、确认及每天重复治疗的整个定位、摆位过程中，患者拟、确认及每天重复治疗的整个定位、摆位过程中，患者体位的一致性。体位的一致性。 有多种因素影响定位、摆位时体位的重复性。有多种因素影响定位、摆位时体位的重复性。 譬如，患者从床的左侧上床和从床的右侧上床，皮肤张譬如，患者从
19、床的左侧上床和从床的右侧上床，皮肤张紧的状态会有不同。若患者先坐在床上，然后再躺下，紧的状态会有不同。若患者先坐在床上，然后再躺下，使患使患者处于舒服的和自然的体位者处于舒服的和自然的体位，不仅能减缓皮肤张力的影响，不仅能减缓皮肤张力的影响，而且也可能减轻肌肉拉紧对体位重复的影响。而且也可能减轻肌肉拉紧对体位重复的影响。 一、治疗体位的选择一、治疗体位的选择 治疗体位一旦确定，要求操作技术员应严格遵守该体位要治疗体位一旦确定，要求操作技术员应严格遵守该体位要求的摆位步骤，努力减少从定位到治疗的过程中因皮肤、脂求的摆位步骤，努力减少从定位到治疗的过程中因皮肤、脂肪、肌肉等因素对其位置的影响。肪、
20、肌肉等因素对其位置的影响。 治疗体位的确定，应该在治疗计划设计的最初阶段即体治疗体位的确定，应该在治疗计划设计的最初阶段即体模阶段进行。模阶段进行。合适的体位既要考虑到布野要求，又要考虑到合适的体位既要考虑到布野要求，又要考虑到患者的一般健康条件和每次摆位时体位的可重复性。患者的一般健康条件和每次摆位时体位的可重复性。 前野或侧野照射前野或侧野照射时，一般采取时，一般采取仰卧位仰卧位； 后野照射后野照射时，根据治疗床面是否对射线有阻挡作用而决时，根据治疗床面是否对射线有阻挡作用而决定是否采取俯卧位，如果治疗床面的遮挡部分可以拆去，尽定是否采取俯卧位，如果治疗床面的遮挡部分可以拆去，尽量采用仰卧
21、位。量采用仰卧位。 前野照射双侧颈部淋巴结时，下颏尽量抬高，使其射野上前野照射双侧颈部淋巴结时，下颏尽量抬高，使其射野上缘包括上颈淋巴结而不照射到口腔。缘包括上颈淋巴结而不照射到口腔。 治疗喉癌时，则要求上颏稍微放松一些，用一对水平小治疗喉癌时，则要求上颏稍微放松一些，用一对水平小野进行照射。野进行照射。等中心照射垂体瘤的正确体位，上颊应尽量压低，头前倾一等中心照射垂体瘤的正确体位，上颊应尽量压低，头前倾一定角度，使顶前野避开双眼，两侧用水平对穿野；定角度，使顶前野避开双眼，两侧用水平对穿野；对单侧头颈部病变，一般主张用侧卧位。治疗中耳癌，腮腺对单侧头颈部病变，一般主张用侧卧位。治疗中耳癌，腮
22、腺瘤或颈部淋巴结转移等的正确照射体位。瘤或颈部淋巴结转移等的正确照射体位。全中枢神经系统照射治疗髓母细胞瘤、室管膜母细胞瘤，应全中枢神经系统照射治疗髓母细胞瘤、室管膜母细胞瘤，应取俯卧位，垫头，并尽量使脊柱伸直。取俯卧位，垫头，并尽量使脊柱伸直。临床上常用的体位辅助装置临床上常用的体位辅助装置二、体位固定技术二、体位固定技术借助借助体位辅助装置体位辅助装置，使患者得到正确的治疗体位，使患者得到正确的治疗体位加加体位固定器体位固定器，使患者在照射过程中体位保持不变，或每次摆，使患者在照射过程中体位保持不变，或每次摆位能使体位得到重复。位能使体位得到重复。塑料人形面罩塑料人形面罩制作体位固定器的技
23、术目前有：制作体位固定器的技术目前有： 石膏绷带技术石膏绷带技术 石膏阳模冲压真空成型技术石膏阳模冲压真空成型技术 高分子低温水解塑料热压成型技术高分子低温水解塑料热压成型技术 真空袋成型技术真空袋成型技术 液体混合发泡成型技术液体混合发泡成型技术 材料材料A成型技术成型技术 材料材料A成型技术成型技术由无数能发泡的聚乙烯微粒，置入由由无数能发泡的聚乙烯微粒，置入由氨基甲酸脂预聚物编织成的网状结构氨基甲酸脂预聚物编织成的网状结构孔内，整体套入聚丙烯袋内。使用时孔内，整体套入聚丙烯袋内。使用时放入水中约放入水中约10s，取出排除多余水后，取出排除多余水后放在治疗床上，让患者摆好所需要的放在治疗床
24、上，让患者摆好所需要的治疗体位。聚乙烯微粒因吸水后互相治疗体位。聚乙烯微粒因吸水后互相粘在一起，并由于氨基脂预聚物的聚粘在一起，并由于氨基脂预聚物的聚合作用而逐渐变硬成型。合作用而逐渐变硬成型。 体位定位及体位固定之后，患者的治疗部位和体位固体位定位及体位固定之后，患者的治疗部位和体位固定器形成一个类似刚性的结构。定器形成一个类似刚性的结构。通过模拟定位机及通过模拟定位机及CTMRI等影像设备，利用治疗计划系统确定患者的靶区中心和等影像设备，利用治疗计划系统确定患者的靶区中心和患者治疗部位的坐标系。患者治疗部位的坐标系。患者坐标系一旦确立，靶区的相对患者坐标系一旦确立，靶区的相对范围、靶区与周
25、围重要组织和器官的关系、靶区与体位固定范围、靶区与周围重要组织和器官的关系、靶区与体位固定器的关系等都被确定。器的关系等都被确定。 三、体位参考标记三、体位参考标记（一）患者坐标系与参考标记点（一）患者坐标系与参考标记点 对头颈部，因器官和组织运动相对较小；但对胸、腹部对头颈部，因器官和组织运动相对较小；但对胸、腹部位，由于呼吸、器官运动等引起的靶区、器官和组织的相位，由于呼吸、器官运动等引起的靶区、器官和组织的相对位移扩大；加上皮肤、皮下脂肪、乃至肌肉的张力及拉对位移扩大；加上皮肤、皮下脂肪、乃至肌肉的张力及拉紧状态每次不同，造成治疗部位的整体与体位固定器发生紧状态每次不同，造成治疗部位的整
26、体与体位固定器发生位移。位移。 为了评估上述各种因素引起的相对位移量，必须在患为了评估上述各种因素引起的相对位移量，必须在患者坐标系中设置者坐标系中设置参考标记点参考标记点。 参考标记点参考标记点可以是某一解剖位置可以是某一解剖位置，如斗蓬野照射时的胸骨切迹、，如斗蓬野照射时的胸骨切迹、食管癌照射时某一胸椎体前缘等。它们不会因呼吸和器官及组织食管癌照射时某一胸椎体前缘等。它们不会因呼吸和器官及组织的运动而变化太大，而且在模拟机、的运动而变化太大，而且在模拟机、CTCT机图像上能显像，机图像上能显像，并希望并希望它们能在使用的射野之内，以使拍摄射野模拟和射野证实片时，它们能在使用的射野之内，以使
27、拍摄射野模拟和射野证实片时，可以显示它们与射野的相互关系。可以显示它们与射野的相互关系。位于体表位置的标记，叫位于体表位置的标记，叫皮肤皮肤标记标记；位于体内的叫；位于体内的叫内标记内标记。设置内、外标记点的另一目的，是。设置内、外标记点的另一目的，是通过标记点将患者坐标系和治疗机通过标记点将患者坐标系和治疗机( (或模拟机、或模拟机、CTCT机机) )射野坐标系射野坐标系联系起来。联系起来。参考标记点的位置选择原则：参考标记点的位置选择原则： 对皮下脂肪层较薄的部位，体位固定器与身体形成对皮下脂肪层较薄的部位，体位固定器与身体形成的刚性较好，如头颈部肿瘤的照射，皮肤标记可设在的刚性较好，如头
28、颈部肿瘤的照射，皮肤标记可设在体位固体位固定面罩上定面罩上。 对皮下脂肪层较厚的部位，如腹部肿瘤的照射，设立对皮下脂肪层较厚的部位，如腹部肿瘤的照射，设立皮肤标记时，一定要选择好体罩固定方法，患者每次躺上时，皮肤标记时，一定要选择好体罩固定方法，患者每次躺上时，使皮肤标记的位移最小使皮肤标记的位移最小。 标记点应该距离靶中心位置越近越好标记点应该距离靶中心位置越近越好，内标记比体表，内标记比体表标记引起的误差小得多，因此标记引起的误差小得多，因此X()射线体部立体定向治疗小射线体部立体定向治疗小病变时，在肿瘤病变时，在肿瘤(靶区靶区)周围周围预埋金点预埋金点(内标记内标记)的方法比体表的方法比
29、体表标记的方法的精度高得多。标记的方法的精度高得多。 当患者连同体位固定器躺在治疗机（或模拟机、当患者连同体位固定器躺在治疗机（或模拟机、CTCT机）床上机）床上后，利用其两侧墙和天顶激光灯，将治疗机和模拟机的机械后，利用其两侧墙和天顶激光灯，将治疗机和模拟机的机械等中心通过体表标记置于靶区中心位置。该过程称为等中心通过体表标记置于靶区中心位置。该过程称为体位设体位设定或治疗摆位定或治疗摆位。 （1）因影像设备的限制，临床靶区范围不能准确确定或因影像设备的限制，临床靶区范围不能准确确定或周围亚临床病变范围不能准确判断，造成靶区确定的不确定周围亚临床病变范围不能准确判断，造成靶区确定的不确定度为
30、度为T ； （2）因器官或组织运动造成靶区相对内、外标记点的位因器官或组织运动造成靶区相对内、外标记点的位置偏差为置偏差为M ； 在患者坐标系中，靶区范围总的不确定度在患者坐标系中，靶区范围总的不确定度P为：为：222PTM 对多数肿瘤，靶区确定的不确定度对多数肿瘤，靶区确定的不确定度T大约为大约为10mm； M可可利用某些影像技术进行反复测量，在腹盆区域大约为利用某些影像技术进行反复测量，在腹盆区域大约为10mm。 定位、摆位过程中，靶位置的不确定度分析：定位、摆位过程中，靶位置的不确定度分析： （3）摆位过程中来自于等中心的位置精度和激光灯的指示）摆位过程中来自于等中心的位置精度和激光灯的
31、指示精度的误差，统称为摆位误差精度的误差，统称为摆位误差S 。其大小不仅决定于治疗机。其大小不仅决定于治疗机(包括激光灯、距离指示等包括激光灯、距离指示等)的性能，而且也与肿瘤的位置、患的性能，而且也与肿瘤的位置、患者的健康条件，以及摆位技术员的经验等有关，大约在者的健康条件，以及摆位技术员的经验等有关，大约在35mm范围内。范围内。 从定位、计划设计到治疗摆位的整个过程中，分次照射的从定位、计划设计到治疗摆位的整个过程中，分次照射的靶位置的总不确定度为：靶位置的总不确定度为： 222222SPSTM总确定计划靶区范围确定计划靶区范围的依据的依据 为保证肿瘤细胞得到足量照射，根据肿瘤和周围正常
32、组织间为保证肿瘤细胞得到足量照射，根据肿瘤和周围正常组织间的相对放射敏感性，的相对放射敏感性，计划靶区比临床靶区周边应扩大的范围计划靶区比临床靶区周边应扩大的范围为：为：(0.40 0.80)K总总、 当周围正常组织对射线比较敏感时，当周围正常组织对射线比较敏感时，K值取小些；值取小些； 当周围正常组织对射线比较抗拒时，当周围正常组织对射线比较抗拒时，K值取大些，有时甚至值取大些，有时甚至取取K1。 临床靶区范围的精确确定，控制器官及组织的运动，以临床靶区范围的精确确定，控制器官及组织的运动，以及体位固定器的使用，对减少靶区的总不确定度极为重要。及体位固定器的使用，对减少靶区的总不确定度极为重
33、要。 综上所述，整个治疗计划设计与执行过程中，综上所述，整个治疗计划设计与执行过程中，由于随机由于随机误差或系统误差所引起的靶区不确定度，可以用扩大计划误差或系统误差所引起的靶区不确定度，可以用扩大计划靶区的方法以补偿靶区的方法以补偿，其先决条件是整个过程中必须采取较其先决条件是整个过程中必须采取较好的体位固定器和选择恰当的内、外标记好的体位固定器和选择恰当的内、外标记。模拟定位机：模拟定位机：除去用诊断除去用诊断X射线球管代替钴射线球管代替钴60放射源，放射源，或加速器机头的或加速器机头的X射线靶或电子束引出窗口以外，其他的物射线靶或电子束引出窗口以外，其他的物理条件如源皮距、照射野大小等与
34、钴理条件如源皮距、照射野大小等与钴60治疗机、直线加速治疗机、直线加速器的完全相同。器的完全相同。第三节第三节 模拟定位机和模拟定位机和CT模拟机模拟机一、模拟定位机一、模拟定位机 诊断诊断X射线机所拍影像不能用作计划设计的依据：射线机所拍影像不能用作计划设计的依据：体位、体位、距离、治疗前的模拟距离、治疗前的模拟。三部分：三部分：X射线球管；射线球管；影像增强器；影像增强器；诊断型定位床诊断型定位床性能详见：性能详见：(表表95) 视野直径一般为视野直径一般为9 9英寸、英寸、1212英寸、英寸、1414英寸三种。老型机多英寸三种。老型机多为为9 9英寸，新型机多为英寸，新型机多为1212英
35、寸，英寸，1414英寸影像增强器用于特殊目英寸影像增强器用于特殊目的，如作模拟的，如作模拟CTCT用等。用等。 影增强器的信号通过影增强器的信号通过X X射线电视系统显示在电视监视屏。射线电视系统显示在电视监视屏。 影像增强器必须能作上下、前后、左右三个方向的运动。影像增强器必须能作上下、前后、左右三个方向的运动。 影像增强器顶面应安装有胶片暗盒的盒槽，并带有透视，影像增强器顶面应安装有胶片暗盒的盒槽，并带有透视，照相联锁机构。照相联锁机构。 影像增强器影像增强器 模拟机定位床的运动方向和范围要与治疗机的治疗床完全模拟机定位床的运动方向和范围要与治疗机的治疗床完全一样，应符合一样，应符合IEC
36、对治疗床的要求。对治疗床的要求。 模拟机的床面模拟机的床面必须是必须是X射线的透明体，而且应具有治疗床射线的透明体，而且应具有治疗床的刚性和承重能力的刚性和承重能力，最好用碳纤维材料。，最好用碳纤维材料。 床面两侧应附有为安装固定体位的体位固定器的导轨。床面两侧应附有为安装固定体位的体位固定器的导轨。模拟机定位床模拟机定位床 准直器由遮线器和射野准直器由遮线器和射野“”形界定线组成，能旋转。形界定线组成，能旋转。遮遮线器为调节和限定透视或照相时的线器为调节和限定透视或照相时的x射线野大小射线野大小；射野；射野“”形界定线为模拟治疗机形界定线为模拟治疗机照射野的位置和大小照射野的位置和大小。二者
37、运动相互独。二者运动相互独立。立。 射野射野“”形界定线有两个用途：形界定线有两个用途： 用于界定病变和器官的位置；用于界定病变和器官的位置； 用于观察病变与周围器官的关系。用于观察病变与周围器官的关系。 模拟机的关键组成部分：模拟机的关键组成部分：X射线机头及其准直器。射线机头及其准直器。X射线机头射线机头 机头内还带有灯光射野指示系统，模拟射野大小。机头内还带有灯光射野指示系统，模拟射野大小。 机头下方安装有模拟治疗机挡块托架的插槽，并能承受机头下方安装有模拟治疗机挡块托架的插槽，并能承受实际铅挡块的重量。实际铅挡块的重量。 为获得与诊断为获得与诊断X射线相当的影像质量，模拟定位机需要射线
38、相当的影像质量，模拟定位机需要有高电压大功率输出的有高电压大功率输出的X射线发生器和射线发生器和X射线球管。射线球管。 （平方反比关系平方反比关系） X射线球管的靶射线球管的靶不仅要能承受短时间大电流的曝光，而不仅要能承受短时间大电流的曝光，而且其焦点的大小必须适当，以避免射野且其焦点的大小必须适当，以避免射野“”形界定线的形界定线的放大和变得模糊。放大和变得模糊。 所有现代模拟定位机的机械运动均应有相应的机械刻度所有现代模拟定位机的机械运动均应有相应的机械刻度指示指示(遮线器和射野遮线器和射野“”形界定线除外形界定线除外)和数字指示，并应符和数字指示，并应符合合IEC标准的约定。标准的约定。
39、 位于控制室的模拟机操作台一般分三部分：透视照相条位于控制室的模拟机操作台一般分三部分：透视照相条件的选择，各种运动及射野件的选择，各种运动及射野“”形界定线的数字显示，以形界定线的数字显示，以及图像电视监视器。及图像电视监视器。常规模拟定位机的功能：常规模拟定位机的功能： 1、靶区及重要器官的定位、靶区及重要器官的定位 2、确定靶区（或危及器官）的活动范围、确定靶区（或危及器官）的活动范围 3、治疗方案的确认（治疗前的模拟）、治疗方案的确认（治疗前的模拟） 4、勾画射野和定位、摆位参考标记、勾画射野和定位、摆位参考标记 5、拍摄射野定位片或证实片、拍摄射野定位片或证实片 6、检查射野挡块的形
40、状或位置、检查射野挡块的形状或位置二、模拟定位机的功能二、模拟定位机的功能归纳起来完成两件事情：归纳起来完成两件事情： 为医生和计划设计者提供有关肿瘤和重要器官的影像为医生和计划设计者提供有关肿瘤和重要器官的影像信息。信息。这些信息这些信息区别于区别于来自常规诊断型来自常规诊断型x射线机的影像信息，射线机的影像信息，能直接为作治疗计划设计用。这些能直接为作治疗计划设计用。这些X射线片既可以通过胶片射线片既可以通过胶片扫描仪或网络系统进入治疗计划系统，也可以直接被用于直扫描仪或网络系统进入治疗计划系统，也可以直接被用于直观比较。观比较。 用于治疗方案的验证与模拟。用于治疗方案的验证与模拟。经过计
41、划评估后的治经过计划评估后的治疗方案在形成最后治疗方案前必须经过验证与模拟，验证疗方案在形成最后治疗方案前必须经过验证与模拟，验证与模拟是附加上治疗附件如射野挡块等之后，按治疗条件与模拟是附加上治疗附件如射野挡块等之后，按治疗条件如机架转角、准直器转角、治疗床转角、射野如机架转角、准直器转角、治疗床转角、射野“”形界形界定线大小、源皮距定线大小、源皮距(SSD)或源轴距或源轴距(SAD)、射野挡块等，进、射野挡块等，进行透视的模拟和照相的验证，并与治疗计划系统给出的相行透视的模拟和照相的验证，并与治疗计划系统给出的相应的射野方向观视应的射野方向观视BEV图进行比较，完成治疗方案的模拟图进行比较
42、，完成治疗方案的模拟与验证。与验证。 模拟机下拍摄的定位和验证模拟机下拍摄的定位和验证X X射线片均为静态影像，可射线片均为静态影像，可利用带有标记的定位框架或患者的内、外标记，透视下观察利用带有标记的定位框架或患者的内、外标记，透视下观察靶区和器官运动范围，进一步确认计划靶靶区和器官运动范围，进一步确认计划靶 (PTV)(PTV)范围的可行范围的可行性和与周围重要器官间的关系。性和与周围重要器官间的关系。 一旦计划被确认，在患者皮肤或体位固定器上标出等中一旦计划被确认，在患者皮肤或体位固定器上标出等中心的投影位置，因等中心的投影位置为用于分次照射摆位的心的投影位置，因等中心的投影位置为用于分
43、次照射摆位的依据，其标记必须可靠，在整个疗程中，不能改变。依据，其标记必须可靠，在整个疗程中，不能改变。 利用常规模拟机实现类似利用常规模拟机实现类似CT断层影像。断层影像。 模拟机模拟机CT(simulator CT)的主要优点是它的的主要优点是它的有效扫描射有效扫描射野比野比CT机的大机的大，但大射野长距离，但大射野长距离(X射线球管靶至探头距离射线球管靶至探头距离)的的扫描增加了扫描增加了X射线管的负荷和热量。射线管的负荷和热量。三、模拟机三、模拟机CT 大射野长距离大射野长距离限制了模拟机限制了模拟机CT在同一时间能够取得的扫在同一时间能够取得的扫描层片数。不可能使胸腹部的扫描薄到描层
44、片数。不可能使胸腹部的扫描薄到0.8cm、头部的扫描、头部的扫描薄到薄到0.5cm。 对于治疗部位，因获得的对于治疗部位，因获得的CT层片数有限，使得重建的层片数有限，使得重建的3D图像质量差。图像质量差。 但模拟定位机本身能够提供高质量的射野影像，不必用但模拟定位机本身能够提供高质量的射野影像，不必用模拟机模拟机CT的扫描片重建的扫描片重建DRR（数字重建影像）图像。所以其（数字重建影像）图像。所以其一般只用来作靶区和器官的重建，范围较小，所以模拟机一般只用来作靶区和器官的重建，范围较小，所以模拟机CT的扫描层厚可以减薄，改进重建图像的质量。扫描层片数的扫描层厚可以减薄，改进重建图像的质量。
45、扫描层片数（20层左右）就可以，球管也可以承受。层左右）就可以，球管也可以承受。 困扰的主要问题只是整个扫描时间需要困扰的主要问题只是整个扫描时间需要20min左右。左右。 模拟机获得的图像质量虽然很高，但却是两维的影像，因模拟机获得的图像质量虽然很高，但却是两维的影像，因解剖结构的重叠失去许多对诊断或定位有价值的信息。解剖结构的重叠失去许多对诊断或定位有价值的信息。 为获得更多的横断面内的解剖结构的细节，发明了为获得更多的横断面内的解剖结构的细节，发明了CT。 CT再结合再结合数字影像重建技术和显示技术数字影像重建技术和显示技术的发展，出现了的发展，出现了用于放射治疗的用于放射治疗的CT模拟
46、机。模拟机。即利用即利用CT机实现模拟机的功能。机实现模拟机的功能。四、四、CT模拟模拟 实现方法：实现方法： 三维重建得到三维重建得到“3D假体假体”（virtual patient）；）； 在在“3D假体假体”上进行治疗方案的模拟和验证。上进行治疗方案的模拟和验证。 例如，为了得到类似模拟定位机的射野定位片或证实片，例如，为了得到类似模拟定位机的射野定位片或证实片，此时因为有此时因为有“3D假体假体”，所以可以通过虚拟模拟方式实现。，所以可以通过虚拟模拟方式实现。得到数字重建的射线影像。得到数字重建的射线影像。 一台高档的扫描视野大一台高档的扫描视野大(FOV70cm)的的CT扫描机。扫描
47、机。螺螺旋扫描旋扫描CT最为理想，因为能在极短时间内取得患者治疗部最为理想，因为能在极短时间内取得患者治疗部位的全部信息。位的全部信息。CT扫描视野扫描视野(FOV)越大，就能允许安排各越大，就能允许安排各种特殊治疗体位的种特殊治疗体位的CT扫描。扫描。一个完整的一个完整的CT模拟应由三部分组成：模拟应由三部分组成： 一套具有一套具有CT图像的三维重建、显示及射野模拟功能的图像的三维重建、显示及射野模拟功能的软件。软件。这种软件可以独立成系统，也可以融入三维这种软件可以独立成系统，也可以融入三维(3D)治疗治疗计划系统中。计划系统中。 一套激光射野模拟器。一套激光射野模拟器。经计划系统设计好的
48、射野，经计划系统设计好的射野，通过激光射野模拟器，将射野形状的外轮廓和射野中心轴通过激光射野模拟器，将射野形状的外轮廓和射野中心轴等投射到患者皮肤上，便于作射野相关的标记。等投射到患者皮肤上，便于作射野相关的标记。 CT扫描机与激光射野模拟器一起构成扫描机与激光射野模拟器一起构成CT模拟机模拟机(CTsimulator)；而利用具有三维重建和射野模拟功能的软件进行；而利用具有三维重建和射野模拟功能的软件进行射野的模拟与验证的过程，称为射野的模拟与验证的过程，称为“3D假体假体”的计算机模拟透的计算机模拟透视与照相，即视与照相，即虚拟模拟虚拟模拟(virtual simulation)。CT模拟
49、机模拟机与与虚虚拟模拟拟模拟一起构成的整个过程称之为一起构成的整个过程称之为CT模拟模拟(CTsimulation)。 DRR是实现是实现CT模拟的重要构成部分，模拟的重要构成部分，代替常规模拟机对虚代替常规模拟机对虚拟拟“患者患者”进行进行X射线透视和照相。射线透视和照相。 五、数字重建的射线影像的算法五、数字重建的射线影像的算法DRR片片的模拟生成过程基本上分为的模拟生成过程基本上分为四步四步：从虚源沿类似从虚源沿类似X射线透视射线透视或照相方向，将虚源射线分或照相方向，将虚源射线分成好多条成好多条扇形线扇形线(tracing ray)，每条扇形线对应，每条扇形线对应DRR平面内的一个像素
50、。平面内的一个像素。每条扇形线所通过的每条扇形线所通过的CT体素体素(或像素或像素)单元的交点，单元的交点，经插值后获得它的相对应的经插值后获得它的相对应的CT值值。将每条扇形线上通过将每条扇形线上通过CT片上片上的交点的的交点的CT值转换成值转换成电子密度电子密度值并累加，求得每条扇形线通值并累加，求得每条扇形线通过患者体厚后相应的过患者体厚后相应的有效射线有效射线长长。将有效射线长度按灰度分级将有效射线长度按灰度分级并显示，形成并显示，形成DRR图像。图像。 扇形线的选择扇形线的选择是关键，扇形线的是关键，扇形线的数目数目可以多于影像平可以多于影像平面像素单元数，但多数情况下使其与面像素单
