[放射治療]強度調控放射治療

強度調控放射治療(Intensity Modulated radiation therapy, IMRT)是現行治療的主流, 其強調先給定劑量, 再利用電腦進行逆向運算(inverse planning), 來得到治療機器設定

運算演算法:

1. analytic method(解析法): 利用 dose  = dose density * point dose kernel,  已知point dose以及dose  kernel, 可推導出dose density, 進而決定機器設定

2. iterative method(迭代法): 利用次次逼近, 逐漸降低cost function(cost function 就是拿來估計計畫劑量和目前電腦算出來劑量的差別), 來得到機器設定

實際做法, 目前主流是用 MLC(multi-leaf collimator)來達成, 主要有三種:
1. IMRT with fixed gantry angle:
也就是把gantry 固定, 讓MLC去動, 調控每個field 的劑量分布, 可再分成兩種:

(1) segmental MLC: 又叫做"step and shoot" or "stop and shoot", 每個field 裡面會再分做許多個subfield, 每個subfield劑量給完, 會先beam off, 之後移動到下個subfield的時候, 才會再beam on

(2) dynamic MLC: 在每個field內, 一直持續beam on 而且MLC不斷移動, 對機器控制上有較高的要求, 也是現行的主流! 常用所謂的sliding window法

2. Tomotherapy(IMRT with rotational fan beam): 這裡主要介紹的是University of Wisconsin, Dr. Mackie的系統, 主要就是跟helical CT 一樣, gantry一邊旋轉放出射束, 病人的couch一直連續移動, Tomotherapy的field size可以開到比一般IMRT大,一般IMRT的field size大概40cm, 如果需要治療的長度比較長, 會有接field的問題, Tomotherapy大概可以連續做160公分, 因此針對需要比較長範圍的治療, 例如TBI(total body irradiation), CSI(cranial spinal irradiation), 會是比較適合的選擇

3. IMRT with rotational cone beam: 目前主流是所謂的volume modulated arc therapy, 其利用旋轉gantry, 改變dose rate以及MLC, 來達到想要的劑量分布, 優點是速度非常快, 可減少病人因為治療時間較常產生的移動誤差



reference:
1. Khan's physics of radiation therapy 6th edition