基于CT圖像的三維全身放射劑量計(jì)劃系統(tǒng)的研制.pdf

1、近年來(lái)，3D-CRT、IMRT、IGRT等三維照射技術(shù)發(fā)展迅速，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(dòng)力，大大提高了療效，無(wú)論在治療計(jì)劃系統(tǒng)方面，還是質(zhì)量保證方面，都遠(yuǎn)甚于全身放射治療技術(shù)的發(fā)展。盡管如此，全身放射治療(Total Body Irradiation，TBI)從1923年由Chaoul H和Lange K[1]首次使用，發(fā)展至今，已由單純地用于骨髓移植治療白血病，擴(kuò)展到用于晚期實(shí)體瘤病人，其療效也得

2、到了肯定。
　　 據(jù)大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)顯示[35-40]，在全身放射治療計(jì)劃方面，國(guó)內(nèi)發(fā)展較慢，大多放療單位還處于二維階段，與國(guó)外先進(jìn)的基于CT、MRI、PET等影像的三維全身放射治療計(jì)劃系統(tǒng)相比，差距很大。這不僅與全身照射方式和劑量學(xué)的特殊性以及全身照射野的復(fù)雜性等有直接關(guān)系，而且與醫(yī)學(xué)圖像三維重建及解剖學(xué)定位等有一定的關(guān)系。二維治療計(jì)劃系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)出個(gè)體化的治療計(jì)劃，易導(dǎo)致劑量分布不均勻，容易出現(xiàn)靶區(qū)欠劑量或關(guān)鍵器官過(guò)劑量，引

3、發(fā)腫瘤復(fù)發(fā)或并發(fā)癥。
　　 全身照射技術(shù)作為骨髓移植預(yù)處理的有效手段，為了進(jìn)一步提高放射治療的療效，必須實(shí)現(xiàn)患者體內(nèi)劑量分布的可視化和劑量?jī)?yōu)化，綜合分析各個(gè)組織器官的劑量分布，綜合評(píng)價(jià)患者體內(nèi)劑量分布的均勻性，以及分析各關(guān)鍵器官是否存在過(guò)劑量的情況。目前廣泛使用的常規(guī)外照射計(jì)劃系統(tǒng)，在劑量計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮到，全身放射劑量學(xué)的特殊性，因此，不適用于遠(yuǎn)距離照射的全身放射治療。然而，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)為全身照射設(shè)計(jì)的商品化的系統(tǒng)出現(xiàn)，因此，

4、本研究立足于這一點(diǎn)，采用VC++開(kāi)發(fā)基于CT圖像的三維全身放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，克服目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的二維全身放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的缺陷，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于臨床，設(shè)計(jì)個(gè)體化的全身放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，用以解決國(guó)內(nèi)全身照射治療技術(shù)的缺陷與日益增加的臨床需求之間的矛盾。
　　 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(jì)劃，而劑量計(jì)算模型是獲得精確劑量資料以及最佳治療計(jì)劃的依據(jù)，選擇正確的計(jì)算模型是精確

5、計(jì)算劑量分布的保證。本文第二章詳細(xì)討論了系統(tǒng)所使用的劑量計(jì)算模型，該模型不僅考慮到了全身照射時(shí)，遠(yuǎn)距離照射和大野照射所導(dǎo)致得劑量學(xué)的特殊性和復(fù)雜性，而且考慮到在臨床實(shí)際應(yīng)用中劑量計(jì)算速度的問(wèn)題。由于全身照射時(shí)對(duì)于加速器射束流的均勻性有一定的要求，而且系統(tǒng)所采用劑量計(jì)算模型需要一部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)劑量學(xué)參數(shù)，因此，在第三章中具體介紹了加速器實(shí)驗(yàn)劑量參數(shù)測(cè)量的步驟，以及對(duì)所測(cè)得劑量數(shù)據(jù)的分析與討論。隨后，第四章主要介紹采用VC++編程實(shí)現(xiàn)的基于C

6、T圖像的三維全身放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的主要功能，包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、三維空間坐標(biāo)的建立、系統(tǒng)層面等劑量線生成算法以及三維重建方法等，這些是現(xiàn)實(shí)本系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是技術(shù)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。
　　 根據(jù)臨床治療需要，目前本研究已現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的大部分功能，設(shè)計(jì)個(gè)體化的治療計(jì)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官的相互關(guān)系，并能跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)計(jì)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