基于CT圖像的三維后裝腔內(nèi)治療計劃系統(tǒng)的研制.pdf

1、近年來，3D-CRT、IMRT、IGRT等三維體外照射技術(shù)發(fā)展訊速，CT、MRI、PET等影像融合技術(shù)不斷為體外照射技術(shù)注入新的動力，大大提高療效，無論在計劃治療系統(tǒng)方面，還是質(zhì)量保證方面，都遠甚于腔內(nèi)后裝技術(shù)的發(fā)展。盡管如此，古老的后裝治療技術(shù)從1953年Henschke首先引人后裝放射治療的概念開始，至今已有半個多世紀(jì)，但它仍然作為惡性腫瘤，特別是婦科腫瘤的主要治療手段之一，療效肯定。 椐大量的國內(nèi)外文獻顯示，目前臨床使用的

2、放射源絕大部分是高劑量率的192Ir源，而后裝機主要是遙控步進式后裝機，以當(dāng)前的臨床治療規(guī)范，機型和品種已基本定型。但在后裝治療計劃系統(tǒng)方面，國內(nèi)發(fā)展較慢，大多放療單位還處于二維階段，與國外先進的基于CT、MRI、PET等影像的三維后裝治療計劃系統(tǒng)相比，差距很大。這主要與劑量模型的數(shù)學(xué)優(yōu)化系統(tǒng)、圖像三維重建及解剖學(xué)定位等有直接關(guān)系，二維計劃系統(tǒng)難于設(shè)計出個體化的治療計劃，導(dǎo)致劑量分布不均勻，容易出現(xiàn)靶區(qū)欠劑量或過劑量，引發(fā)腫瘤復(fù)發(fā)或并發(fā)

3、癥。 后裝治療技術(shù)通常作為體外照射技術(shù)的補充手段，為了提高放射治療的療效，后裝計劃系統(tǒng)應(yīng)以3D-CRT、IMRT、IGRT等三維體外照射計劃系統(tǒng)相結(jié)合，綜合評價靶區(qū)與周圍正常組織的劑量分布，減少放療副作用，從而改善患者療后的生存質(zhì)量，但這些都要求放療單位采用基于CT等圖像的三維后裝治療計劃。由于受國內(nèi)醫(yī)院資源有限，國外昂貴的先進的三維后裝治療計劃在國內(nèi)難于推廣，而國內(nèi)少數(shù)機構(gòu)自行開發(fā)的三維后裝計劃系統(tǒng)還處于研究階段，目前還沒有商

4、品化的系統(tǒng)出現(xiàn)。因此，本研究立足于這一點，采用VC++開發(fā)基于CT圖像的三維腔內(nèi)后裝治療計劃系統(tǒng)，克服目前國內(nèi)廣泛使用的二維后裝治療計劃系統(tǒng)的缺陷，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于臨床，配合三維外照射計劃系統(tǒng)，設(shè)計個體化的后裝治療計劃，解決目前國內(nèi)后裝技術(shù)與日益增加的臨床需求之間形成的矛盾。 放射治療是腫瘤治療的有效手段，要提高放射治療水平，必須要有準(zhǔn)確的放射劑量資料和最佳治療計劃，而劑量計算模型是獲得精確劑量資料以及最佳治療計劃的依椐，選擇正

5、確的計算模型是精確計算劑量分布的保證。本文第2章詳細討論兩種后裝源周圍劑量分布計算模型，比較它們的不同點，選擇AAPM推薦的模型為本系統(tǒng)的后裝源周圍劑量分布計算的模型，然后結(jié)合臨床討論三種優(yōu)化模型的優(yōu)缺點，為下一步開發(fā)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。隨后，第3章主要介紹采用VC++編程實現(xiàn)的基于CT圖像的三維后裝腔內(nèi)治療計劃系統(tǒng)的主要功能，包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計、三維空間坐標(biāo)的建立、模擬施源管的兩種方法、系統(tǒng)層面的等劑量線生成算法以及三維重建方法等，這些功能是實

6、現(xiàn)本系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是技術(shù)開發(fā)的難點。 根椐臨床治療需求，目前本研究已實現(xiàn)系統(tǒng)的大部分功能，能人機交互式布源，設(shè)計個體化的治療計劃，能在任意橫斷面、矢狀面和冠狀面上顯示等劑量分布與組織器管的相互關(guān)系，并三維重建反映它們的空間關(guān)系，能跟隨鼠標(biāo)移動計算當(dāng)前坐標(biāo)下的劑量值。此外，本系統(tǒng)配置大量的二維圖像處理工具和標(biāo)注工具，方便臨床醫(yī)生從不同影像狀態(tài)觀察組織器官與等劑量分布之間的關(guān)系，最后輸出的治療計劃能在后裝機上執(zhí)行。下一步是進入臨床測

7、試，但之前須做好本系統(tǒng)的質(zhì)量控制工作，以確保能進行精確計算劑量分布，本文第4章將介紹與劑量計算相關(guān)參數(shù)的實驗測量方法以及驗證方法，實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)計算的劑量分布是精確并可靠的，為進入臨床測試提供實驗數(shù)據(jù)。最后將本系統(tǒng)安裝在南方醫(yī)院放療科的后裝室，主要以宮頸癌為應(yīng)用實例，比較本系統(tǒng)與該科室現(xiàn)有二維系統(tǒng)的劑量分布，同時對臨床醫(yī)生提出的合理的操作方式進行改進，本文第5章將詳細介紹這些應(yīng)用情況。 最后，在第6章對全文進行了總結(jié)，對研