放射治疗计划系统(TPS)逆向调强参考步骤

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如何制作调强计划

2010年2月5日

一、准备工作：

(1) 导入病人数据 (CT、MRI、PET)；

(2) 勾画器官：勾画靶区 (GTV、 CTV、PTV) 及重要器官；

(3) 添加射野，选择射线能量和种类。

二、调强步骤：

1 添加射野 (BEAM)

1.1 射野个数

在制作调强计划的时候，通常需要添加4~13野。野的具体个数要根据靶区的大小及周围器官

的数目来确定。

（1

）

头颈部：

（2）

胸腔：

（3）

胸肺部：

（4）

腹部：

1.2 射野角度

（1） 小机头角度（COLLIMATOR）

在选择小机头的角度时，应首选叶片运动方向上最小的角度，其次则应根据最佳的适形效果

综合考虑。一般情况下，可选择0度或90度。

光栅90度安装情况下，小机头为0度时叶片运动方向为Y1，Y2方向，如下图：

靶区较大，重要器官较多，一般添加9~13个野。

一般添加4个野。 或者根据情况添加2~6个野。

一般添加4~7个野。

根据靶区形状大小添加4~9个野。

需要注意：一个计划中各射野的小机头角度应尽量统一。

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2） 大机架角度（GANTRY）

在选择大机架的角度时，应遵循以下几点：

A. 射野的中心线要尽量避开重要器官。

B. 选择靶区等中心离皮肤较近的角度选择射野，如下图，以减少正常组织受射量

C. 布野要尽量避开对穿野。

D. 相邻射野之间要间隔一定的角度，一个计划中的所有射野应尽量实现均匀分布。

/ 37

（

2

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1.3 等中心 (Iso-center)

靶区的等中心一般由放射治疗计划系统(TPS)根据靶区形状自动设置，无需手工定义。

如遇到特殊情况，系统自定义的等中心不够理想时，可以手工修改等中心。一般只需修改等中

心的W和H位置，L位置(层厚位置)不用修改。

特殊情况示例：

（1） 等中心在靶区边缘

系统自定义的等中心位置在靶区边缘时，计算调强剂量后，靶区周围需要保护的其他器官

受到的照射剂量会过高。

此时，可手工拖动等中心点，使其处在靶区内部，如下图：

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（2） 等中心在靶区之外

靶区形状较为特殊的情况下，等中心可能被自动设置在靶区之外，如下图所示，则此时需

要手工调整等中心位置以保护靶区周围组织。

将等中心手工设置在尽量靠近靶区的位置，如下图，可以很好的保护靶区周围组织。一般

来说，等射野在肺部的宽度不超过2CM为宜，如下图。

1.4 调整钨门大小

手动调整钨门的大小，使钨门各边界尽可能贴近靶区，不要留下明显的空隙。

2 设置调强约束条件 (ORGAN CONSTRAINTS)

2.1 设置靶区约束条件

(1) 设置靶区的CONSTRAINT TYPE为DOSE；MIN DOSE为100% OF PRESCRIBED DOS；

MAX DOSE为105% OF PRESCRIBED DOSE；勾选HARD CONSTRAINT。

(2) 选定调强方式(SLIDING OR STEP SHOOT)和剂量率.

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一般做调强使用SLIDING 方式。 剂量率根据加速器的设定而设定（一般为250cGY/Min或

300cGY/Min）。

点击start进行计算后，查看DVH图。检查95%剂量是否覆盖95%靶区体积（通常情况下可以

达到这个标准）；如果DVH显示结果不理想，检查每层的剂量曲线看哪几层的曲线结果较差，

相应修改BEAM参数，勾画虚拟器官，甚至调整等中心位置。多次重复计算直到DVH图中靶区

曲线达到理想状态。

2.2 设置重要器官约束条件

完成步骤2.1后，查看DVH 图形，找出哪些器官的DVH图曲线不理想，对应地添加这些器官

的剂量约束条件。这些器官一般设定为：CONSTRAINT TYPE为DOSE；MAX DOSE为DVH图

中显示的最大剂量；勾选HARD CONSTRAINT。计算剂量后再次查看DVH图，再次Push器官

MAX DOSE为DVH图中最大剂量的 80%，重复数次，直到降低这些器官的最大剂量到最小情况，

同时得到较好的靶区剂量曲线。

2.3 设置特定器官约束条件

完成步骤2.2后，重要器官的最大剂量已经被限制到最小值，但是有些器官的体积剂量曲线仍

不够理想。如下图所示，绿色为直肠(RUCTUM), 黄色为膀胱(BLADDER)，图中可见这两个器官的

曲线不够理想，此时需要为他们添加dose-volume约束条件。

添加约束条件后重新计算剂量，并查看DVH图的变化。根据DVH结果再次调整约束条件，重

复数次，直到得到较为满意的DVH曲线。

2.4 Leaf sequence和Deliver Dose

如此时DVH图中，靶区及其他器官的曲线结果都较好，则进行Leaf Sequence“和Delivery Dose

的操作。

这两个步骤花费时间较长，一般来说靶区越大约束条件越多，所需的计算时间也就越长，大约

在30~60分钟左右。

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2.5 复查DVH曲线

经过Leaf sequence和Deliver Dose之后，DVH图会较之前添加约束后的计算结果略有变化，

一般简单案例的调强计算变化较小，而比较复杂的调强计算的剂量变化会比较大（如头颈部调强计

划，靶区大、约束器官多、器官离靶区较近，这些都会对计算结果造成影响）。

如果DVH图不理想，则需要重复步骤2.1，直到得到满意的结果。

2.6 检查热点剂量(HOT SPOT)

检查HOT SPOT的位置是否在靶区内，同时检查HOT SPOT值，一般应控制在120%范围内

（头颈部的会略高）。

如果HOT SPORT不在靶区内，在HOT SPOT 剂量不是很高的情况下，可以接受该结果；如

果HOT SPOT剂量很高，则需要在HOT SPOT 的位置模拟一个重要器官，并对其添加合适的约束

条件，以达到将HOT SPOT 驱赶到靶区内的目的。

2.7 检查每层的剂量曲线

查看每层(Slice)的剂量曲线，如靶区外的剂量过高，则可以手工勾画器官，限定靶区周围组织

的剂量。如下图。

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2.8 完成调强计划

在检查DVH图、POI点和每层图像的剂量曲线分布状态后，如都符合要求，则可保存该计划。

接着可以多新做几个不同的计划，与该计划进行比较，选择最满意的结果进行治疗。

2.9 其他注意事项

如果靶区很小又靠近肺部，有时靶区的DVH剂量曲线结果较差，此时可做一个虚拟靶区（将原

靶区稍做扩大(ENLARGE)形成一个新的靶区），为该虚拟靶区添加约束条件后计算剂量，原靶区范

围内的剂量曲线结果会较好。

如下图，肺部有一个较小的靶区，只对靶区(PTV3)添加约束条件，计算剂量后可看到DVH曲

线不理想。

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此时将PTV3扩大形成新靶区PTV6，并对PTV6添加约束条件，计算剂量后在DVH图中可看

出，虽然PTV6的曲线不理想，但是原靶区PTV3的曲线结果却很好。

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三、调强示例：

1 头颈部调强计划

1.1 勾画器官

做头颈部病例时，需要勾画的器官一般为：

9 Skin；

9 GTV、CTV、PTV；

9 Lip；

9 Spinal-Cord；

9 Brain-Stem；

9 EyeLeft、EyeRight；

9 LensLeft、LensRight；

9 LungLeft、LungRight；

9 ParotidLeft、ParotidRight；

9 Optic-NerveLeft、Optic-NereRight；

9 Optic-Chiasm；

在制作调强计划的时候，有时需要多勾画一个或几个虚拟器官以使剂量曲线结果更好。如下图

中青色的为勾画的虚拟器官，设定剂量约束条件后可以使剂量曲线控制在靶区范围内，如下图：

如果没有勾画虚拟器官并添加响应的约束条件，剂量线有时会超出靶区范围内，HOTSOPT也

可能不在靶区范围内。如下图：

1.2 添加射野(BEAM)

头颈部的调强计划一般需要设置7~13个射野。射野分布要均匀，而射野的等中心线应尽量避

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开重要器官，如眼睛、脊髓、腮腺等。

头颈部的调强计划中，射野的光栅(MLC)叶片运动方向一般为Y2、Y1方向(该方向叶片运动范

围最小)。可手工调节钨门，使其边界更贴近靶区边缘。如下图：

1.3 设置调强约束

（1） 设置靶区约束条件

首先设定靶区的剂量约束，如下图所示，设置靶区PTV3的Min Dose为处方剂量(Prescribed

Dose)；Max dose为处方剂量的105%（图中处方剂量为1440cGY，并非第一次治疗阶段。）

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设置完成后点击start进行计算后，查看DVH曲线，第一次计算结果如下图所示:

查看DVH图，添加重要器官约束条件，选择用CONSTRAINT TYPE为DOSE；MAX DOSE

为DVH中最大剂量；勾选CONSTRAINT为HARD CONSTRAINT（例：上图中蓝色线为右腮腺，

从上图看， 它的最大剂量为1150左右，则设定右腮腺的MAX DOSE=1150）；添加器官约束条件

后重新计算再次查看DVH图并设定约束条件（如第二次计算时右腮腺的MAX DOSE=1000，第三

次计算时右腮腺的MAX DOSE=800），重复数次，在靶区DVH剂量曲线较好的情况下，将所有器

官的最大剂量降至最小，如下图：

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（2） Leaf sequence和deliver dose

完成2.1步骤后就需要进行Leaf sequence和deliver dose，此计划中计算时间大约为

25~60Min，计算完成后DVH图会有所变化，如下图所示。如对结果不满意则重做步骤2.1， 多做

几个计划，进行改进和比较，选择最满意的结果。

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（3） 查看剂量分布和HOT SOPT

查看每层的剂量线分布，是否完好包裹靶区；查看HOT SOPT位置是否在靶区内，HOT SOPT

剂量不能太高，如下图所示：

（4） 锁定计划

在DVH 曲线、每层剂量线分布、HOT SPOT剂量结果都理想的情况下，可以锁定此计划，完

成调强设置。 也可多做几个计划进行比较，选择结果最好的计划进行治疗。

2 胸腔调强计划

2.1 勾画器官

做胸腔病例时，通常需要勾画的器官有：

9 Skin；

9 GTV、CTV、PTV；

9 Heart；

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9 LungLeft、LungRight；

2.2 添加射野(BEAM)

做胸腔调强，一般使用2~6个射野。射野方向为胸腔切线方向，射野等中心点一般需要手工调

节到贴近靶区的位置，如下图所示：

手工调节射野的钨门，使贴近靶区，尽量减少肺部组织受到照射。

如果是做乳腺癌病例，一般添加两个射野便足够：

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如果靶区稍大，可添加四个射野做调强。其中Beam001和Beam002的大机架角度相同，钨门

设定不同 (Beam001钨门大些，包含所有靶区；Beam002钨门小些，只包含主要靶区，避开肺部)。

Beam003和Beam004同理，如下图：

Beam001 Beam002 Beam003 Beam004

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也可以用不同角度的四个射野来做调强计划，如下图所示：

2.3 设置器官约束条件

（1） 首先只设置靶区条件，如下图所示。

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计算后查看DVH图，如下所示（红色为靶区，绿色为左肺，蓝色为心脏）

（2） 添加重要器官

添加LUNG and Heart 的约束条件，用”CONSTRAINT TYPE”:DOSE；”MAX DOSE”= MAX

organ dose in DVH，从上图可以看出，可以心脏设置最大剂量4500左右，左肺为4750左右，计

算后再次查看DVH图变化，再次设置心脏和左肺的最大剂量分别为4000和4400左右后再次计算，

多次反复后，直到靶区和器官的曲线在DVH途中都满意为止。

（3） 查看HOTSPOT和每层的剂量线

DVH图理想的情况下，检查HOTSPOT是否在靶区内， HOTSPOT一般不超过最大剂量的

120%。再检查每层95%剂量线包裹靶区是否理想，如果不理想则可以从新做计划。如下图：

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（4） 锁定计划

在满足DVH 图， 每层剂量线分布，HOTSPOT都理想的情况下，可以锁定此计划完成IMRT

步骤。 也多做几种计划进行比较，选择相对较好的一个。

3 前列腺调强计划

2.4 添加射野(BEAM)

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Prostate 一般使用7个野均匀分布 如下图所示，除了零度野外，其他射野可以微调使其避免

射野中心线穿过器官的中心。

3.1 器官剂量限定

（1） 靶区剂量限定

首先设定靶区剂量， 如下图所示：

点击“START”后首次计算后查看DVH图，如下图所示：

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（2） 重要器官剂量限定

从上图的DVH 看出， Rectum和Bladder在DVH图中显示的最大剂量为：4500左右。则可

以设置其约束条件为”CONSTRAINT TYPE”:DOSE；”MAX DOSE”= 4500；” HARD CONSTRAINT”，

计算后查看DVH，然后再次设定Rectum和Bladder的约束条件”CONSTRAINT

TYPE”:DOSE；”MAX DOSE”= 4000；” HARD CONSTRAINT”，如下图：

计算得到DVH图，如下所示，这只可以看到Rectum和Bladder在DVH图中显示的最大剂量

仍然为4500左右，所以Rectum和Bladder的最大剂量约束已经到达极限，不用再限定更低的剂量

进行计算。但是可以看到Rectum和Bladder的曲线中，30%，50%，70%点的剂量仍然比较高，

这时可以添加器官的体积-剂量约束条件

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但是从上图可以看到Rectum和Bladder的曲线中，30%，50%，70%点的剂量仍然比较高，

这时可以添加器官的体积-剂量约束条件，30%，50%，70%点的剂量限定可以从高到低一点一点较

少，多次计算查看DVH 图，知道所有曲线满意位置，如下图：

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（3） 查看每层剂量线和HOTSPOT.

在DVH图满意的情况下，查看每层的剂量线是否包裹靶区； 查看HOTSPOT位置是否在靶区

范围内位置， HOTSPORT剂量一般不超过总剂量的120%为宜。

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（4） 锁定计划

在满足DVH 图， 每层剂量线分布，HOTSPOT都理想的情况下，可以锁定此计划完成IMRT

步骤。 也多做几种计划进行比较，选择相对较好的一个。

如下图也可以尝试用6个野做计划，制作出来的剂量曲线和DVH如下图所示：

Cross:(6beam) Square:(7beam)

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四、剂量约束：

1 全身剂量约束

Organ TD5/5(1/3)+/-95% CI TD5/5(2/3)+/-95% CI

Kidney

Brain

Brain stem

Ear(Mid/Ext)

Ear(Mid/Ext)

Esophagus

Heart

Bladder

Larynx (Cartilage

necrosis)

Larynx (Edema)

Liver

Lung

Skin->

Necrosis:

Telangiectasia:

Small intestine

Colon

Spinal cord

Stomach

Temporomandibular

joint & mandible

Cauda equina

Brachial plexus

Femoral head & neck

Eye lens

Optic nerve

58.65 ( 47.06-70.25)

61.09 ( 59.70-62.48)

51.61 ( 41.56-61.66)

6.762 ( 4.29-9.23)

49.34 ( 46.06-52.62)

58.65 ( 47.06-70.25)

58.67 ( 57.27-60.06)

51.61 ( 41.56-61.66)

6.762 ( 4.294-9.229)

49.34 ( 46.06-52.62)

58.65 ( 47.06-70.25)

57.25 ( 55.86-58.64)

51.61 ( 41.56-61.66)

6.762 ( 4.294-9.229)

49.34 ( 46.06-52.62)

41.05 ( 37.14-44.96)

44.73 ( 42.51-46.94)

29.93 ( 21.51-38.34)

60.84 ( 58.48-63.20)

48.54 ( 47.51-49.58)

48.17 ( 45.77-50.56)

55.00 ( 0.0-0.0)

46.89 ( 43.58-50.19)

58.33 ( 56.10-60.55)

60.51 ( 57.75-63.27)

55.69 ( 51.78-59.60)

34.15 ( 31.94-36.37)

14.69 ( 6.269-23.10)

55.97 ( 53.61-58.33)

48.54 ( 47.51-49.58)

45.75 ( 43.36-48.14)

48.69 (0.0-0.0)

47.44 ( 44.13-50.75)

51.04 ( 48.81-53.26)

60.32 ( 57.56-63.08)

64.25 ( 60.34-68.17)

27.96 ( 25.75-30.18)

5.771 ( -2.65-14.19)

53.12 ( 50.76-55.48)

48.54 ( 47.51-49.58)

44.33 ( 41.94-46.73)

45 ( 0.0-0.0)

47.76 ( 44.45-51.07)

46.77 ( 44.55-49.00)

60.2 ( 57.44-62.96)

43.92 (41.31?6.54)

58.56 (55.34?1.78)

59.20 (56.10?2.31)

29.99 (29.99-30 )

57.30 ( 54.74-59.86)

59.10 ( 57.34-60.87)

59.91 ( 58.25-61.56)

59.40 ( 54.71-64.09)

77.90 ( 76.52-79.26)

27.02 ( 24.40-29.63)

51.42 ( 48.21-54.64)

55.15 ( 52.05-58.26)

29.99 ( 29.99-30)

56.41 ( 53.85-58.98)

57.82 ( 56.05-59.58)

44.53 ( 42.88-46.19)

57.1 ( 52.41-61.79)

71.57 ( 70.19-72.96)

TD5/5(3/3)+/-95% CI

17.12 ( 14.51-19.74)

47.25 ( 44.03-50.46)

52.78 ( 49.67-55.89)

29.99 ( 29.99-30)

55.9 ( 53.33-58.46)

57.07 ( 55.3-58.83)

35.54 ( 33.88-37.20)

55.75 ( 51.06-60.44)

67.88 ( 66.49-69.26)

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Optic chiasma

Retina

Rectum

Rib cage

Parotid

Thyroid

49.54 ( 37.54-61.54)

44.67 ( 43.04-46.29)

58.56 ( 55.15-61.97)

52.23 ( 49.78-54.69)

26.38 ( 9.74-43.02)

27.50 ( -2.21-57.20)

49.54 ( 37.54-61.54)

44.67 ( 43.04-46.29)

55.73 ( 52.32-59.14)

52.23 ( 49.78-54.69)

26.14 ( 9.501-42.78)

27.5 ( -2.2-57.2)

49.54 ( 37.54-61.54)

44.67 ( 43.04-46.29)

54.08 ( 50.66-57.49)

52.23 ( 49.78-54.69)

26 ( 9.364-42.65)

27.5 ( -2.2-57.20)

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头颈部剂量约束

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2

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3 肺部剂量约束

How much Radiation is Safe to the Other Structures in the Chest

Obviously when radiating the tumor the beams

should be targeted as precisely as possible to

minimize the amount of radiation to normal

structures, the Wash U group limits the V20

(percent of the lung receiving 20Gy) to 25% see

data, and the MD Anderson group in

chemoradiation limits the V10 to 40% (see data

and table here

).

The Michigan group said that high doses can be

used as long as the MLD (mean lung dose) is <

20Gy and the V20 less than 30% (go here

). There

are other data relating V20 and mean lung dose

(see data

).

Some guidelines from RTOG protocols are noted

below and the normal tissue table for RTOG 93-11

and RTOG 0412 and NCCN Guidelines here and

here

.

RTOG L-0117 A PHASE I/II DOSE INTENSIFICATION STUDY USING THREE

DIMENSIONAL CONFORMAL RADIATION THERAPY AND CONCURRENT

CHEMOTHERAPY FOR PATIENTS WITH INOPERABLE, NON-SMALL CELL LUNG

CANCER

6.6 Normal Tissue Volume and Tolerances

6.6.1 The normal organs, including skin, lungs (either as total, or contra lateral and

ipsilateral), esophagus, heart, liver, spinal cord, shall be contoured in their entirety.

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6.6.2 The tolerance of the lungs are related to the volume of the organ(s) irradiated. Data

from the Washington University

2

reported that high-grade acute pneumonitis did not occur

when the V20 was < approximately 30%. The incidence and the grade or severity of

pneumonitis was clearly related to the V20. In the Washington University data, maximum

dose (with conventional fractionation) was not related to acute pneumonitis. For this protocol

all eligible patients must have the V20 < 30%.

6.6.3 The esophagus volume (outer muscular contour) must be contoured from the level of

just below the larynx to the gastro-esophageal juncture. Oral contrast at the time of scanning

is necessary to delineate the esophagus. The percentage of the esophageal volume

exceeding 55 Gy shall be < 30% and the mean esophageal dose shall be < 34 Gy. If the

esophageal dose exceeds this with the best plan possible, then the patient should not be

treated on this protocol.

6.6.4 The maximum spinal cord (point) dose should not exceed 45 Gy.

6.6.5 Partial volume tolerance data for heart is not available. The heart dose should be kept

as low as possible. Whole heart dose should not exceed 40 Gy.

6.6.6 The liver dose should be kept to a minimum. Half the liver should not exceed 35 Gy.

The whole liver should not exceed 30 Gy.

Lung IMRT Guidelines from Practical Essentials of Intensity Modulated Radiation Therapy,

second edition, ed K.S. Clifford Chao

Target Volume Delineation

•

•

GTV is any visible tumor and nodes over 1 cm

CTV = GTV + 6mm (squamous) and 8mm (adenocarcinoma) (to account for microscopic

spread)

•

PTV = CTV + 8 - 12mm (to account for tumor motion and set up uncertainty, because

tumors can move up to 8.3mm respiratory gaiting is used if possible)

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Suggested Target and Normal Tissue Dose

•

•

•

•

•

achieve tumor dose coverage at the prescription dose

maximum spinal cord dose 45Gy

limit the V20 to less than 40% of total lung volume for patients receiving RT alone

limit the V20 to less than 35% for patients receiving chemoradiation alone

limit the V20 to less than 20% when chemoradiation is followed by surgery (and keep V10

below 40%)

•

•

limit heart V50 to less than 50%

limit the length of the esophagus to less than 16 cm receiving 60Gy

V20 = volume receiving 20Gy

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4 前列腺剂量约束

Prostate IMRT

Guidelines :

RTOG protocols: 0126

,

0415

, 0621,

also MDA, SKM, postop,

high risk

, low risk

from Practical Essentials of Intensity Modulated Radiation Therapy, second edition, ed K.S.

Clifford Chao

Target Volume Delineation

•

•

CTV1 (low risk) = prostate +/- proximal seminal vesicles (74Gy)

CTV1 (intermediate risk) = prostate + proximal seminal vesicles (76-78Gy) / CTV2 = distal

seminal vesicles (56Gy)

•

CTV1 (high risk) = prostate, gross extracapsular disease and proximal seminal vesicles

(76-78Gy) CTV2 = distal sem ves and periprostatic nodes (56Gy)

•

PTV (if daily imaging) 5mm posterior and 8 mm all other (if less rigorous imaging then 1.1

cm) (PTV should get 95% of prescription dose)

Suggested Target and Normal Tissue Dose

•

•

•

•

Rectum: V65 less than or equal to 17% and V40 no more than 35%

Bladder: V65 at 25% and V40 at 35%

Femoral Heads v50 below 10%

on axial cuts the full rectum less than 50% IDL and less than half the 90% IDL

V65= volume receiving 65Gy

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5 肝脏剂量约束

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6 直肠剂量约束

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