放射治療概述與進(jìn)展

1、 放射治療學(xué) 放射物理知識(shí)放射生物知識(shí)腫瘤學(xué) 據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，70%的惡性腫瘤病人， 治療某一階段需做放射治療。 WHO2002年報(bào)告45%的惡性腫瘤可 治愈，其中手術(shù)治愈22%，放射治療治愈 18%，化療治愈5%。 1895 1895年 倫琴倫琴 發(fā)現(xiàn) X 射線 19011901年榮獲首屆NobelNobel物理學(xué)獎(jiǎng) 放射治療發(fā)展歷史放射治療發(fā)展歷史 18961896年 貝克雷爾貝克雷爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性 放射治療發(fā)展歷史放射治療發(fā)展歷史 1896年 居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳 1903 年 Nobel物理學(xué)獎(jiǎng) 1911年 Nobel化學(xué)獎(jiǎng) 放射治療發(fā)展歷史放射治療發(fā)展歷史 放射治療設(shè)備放射治療設(shè)備 放射治療設(shè)

2、備放射治療設(shè)備 放射治療的輔助設(shè)備放射治療的輔助設(shè)備 放射治療的輔助設(shè)備放射治療的輔助設(shè)備 放射物理學(xué)放射物理學(xué) 電離射線與物質(zhì)的相互作用電離射線與物質(zhì)的相互作用 電離射線的吸收劑量電離射線的吸收劑量 直接損傷：射線直接作 用于DNA分子，導(dǎo)致DNA 鏈斷裂、交叉。 間接損傷：射線對(duì)人體 組織內(nèi)水產(chǎn)生電離，生 成自由基，這些自由基 再與生物大分子發(fā)生作 用，導(dǎo)致不可逆損傷。 放射生物學(xué)放射生物學(xué) 放射治療總體原則： 盡量提高腫瘤區(qū)劑量， 同時(shí)盡量降低正常組 織受照劑量。達(dá)到殺 滅腫瘤，又不嚴(yán)重?fù)p 傷腫瘤周圍正常組織 的目的。 放射治療方式放射治療方式 臨床中放射治療目的臨床中放射治療目的 概念

3、：概念： 調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）是一種能夠?qū)⒏邉┝?區(qū)域限制在靶區(qū)體積范圍內(nèi)的放射治療技術(shù)，它 運(yùn)用非均勻流量分布的射線束來提高靶區(qū)和危及 器官劑量分布的適形度。 劑量分布劑量分布 靶區(qū)靶區(qū) 適形適形 1. 在照射方向上，照射野的形狀必須與病變（靶區(qū)）的投影 形狀一致。 2. 射野內(nèi)諸點(diǎn)的輸出劑量率必須按要求的方式進(jìn)行調(diào)整，使 得靶區(qū)病變內(nèi)及表面的劑量處處相等： A 射野形狀適形（BEV）B 射野內(nèi)強(qiáng)度調(diào)節(jié) P Q R S IMRTIMRT原理原理 IMRTIMRT原理原理 放療流程 的劑量輸出 調(diào)強(qiáng)放療 非均勻輻射強(qiáng)度 的劑量輸出 TPS 治療參數(shù) 劑量分布 TPS 均勻輻射強(qiáng)度 設(shè)計(jì)的治

4、療目標(biāo) “經(jīng)典”適形放療 治療參數(shù) 調(diào)強(qiáng)放射治療調(diào)強(qiáng)放射治療 調(diào)強(qiáng)放射治療調(diào)強(qiáng)放射治療 逆向計(jì)劃較傳統(tǒng)正向計(jì)劃的優(yōu)勢(shì)： 提高靶區(qū)內(nèi)劑量分布的均勻性，有助于減小周圍 敏感器官的受照劑量。 加快計(jì)劃設(shè)計(jì)的速度，降低劑量優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜 性。 調(diào)整最佳治療計(jì)劃使之符合實(shí)際劑量投射技術(shù)的 要求，滿足各種硬件條件的限制。 調(diào)強(qiáng)放射治療調(diào)強(qiáng)放射治療 調(diào)強(qiáng)放療的實(shí)施方法： 靜態(tài)調(diào)強(qiáng) - 在葉片、機(jī)架、治療床運(yùn)動(dòng)時(shí)不出束 - 較慢，較簡單 動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng) - 在葉片、機(jī)架、治療床運(yùn)動(dòng)時(shí)要出束 - 較快，較靈活，較復(fù)雜 腫瘤局部控制失敗占主要的癌瘤 因腫瘤局部控制失敗導(dǎo)致遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移的癌瘤 解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀比較復(fù)雜，特別

5、是凹 形靶區(qū)；或多靶點(diǎn)的腫瘤的治療 常規(guī)放療療效很好，希望進(jìn)一步減少放射 并發(fā)癥和改進(jìn)患者療后的生存質(zhì)量 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 定義定義 圖像引導(dǎo)放療（IGRT）是指通過放療前以加 速器自帶的CT進(jìn)行掃描，采集并重建三維圖 像，與治療計(jì)劃圖像配準(zhǔn)后再實(shí)施治療。 特點(diǎn) 分次治療擺位時(shí)和(或) 治療中采集圖像和(或) 其 他信號(hào) 利用這些圖像和(或 )信號(hào)，引導(dǎo)此次治療和(或) 后續(xù)分次治療 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 最終目的 引導(dǎo)放射線準(zhǔn)確的按計(jì)劃設(shè)計(jì)投照到腫瘤靶區(qū) 校正患者擺位調(diào)整治療計(jì)劃引導(dǎo)射線束照射 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 IGRTIGRT系統(tǒng)流程系統(tǒng)流程 引

6、導(dǎo)圖像類型 二維 X射線透視圖像或三維重建圖像， 有時(shí)間標(biāo)記的四維圖像 超聲二維斷層圖像或三維重建圖像 其他信號(hào) 可以是體表紅外線反射裝置反射的紅 外線，或埋在患者體內(nèi)的電磁波轉(zhuǎn)發(fā)裝置發(fā)出的電 磁波等 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 引導(dǎo)圖像類型 2D 平片 傳統(tǒng)膠片 拍攝正側(cè)位或射野形狀膠片，與計(jì)劃 影像比較，查每次擺位；當(dāng)誤差大于允許值時(shí)， 通過移床予以校正，然后再做治療 電子射野影像系統(tǒng)（EPID） 引導(dǎo)圖像類型 3D CT圖像 獲取CT圖像方法： 同軌 西門子Primatom采用 CT-on-rail 技術(shù) 斷層治療的直接CT獲取 Tomothera

7、py HiArt 系統(tǒng) 采用螺旋CT技術(shù) 錐形束 CT 醫(yī)科達(dá)的Synergy 、西門子的Artiste 、 瓦里安的Trilogy 系列加速器 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 引導(dǎo)圖像類型 3D CT圖像 獲取CT圖像方法： KV錐形束CT 醫(yī)科達(dá) synergy KV、MV成角90度 獲得3D容積圖像 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)EPID、 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 引導(dǎo)圖像類型 4D 圖像 Brain-lab 的Norvalis立體定向放療系統(tǒng) Accuray 的CyberKnife 立體定向放療系統(tǒng) 這兩種設(shè)備均安裝了兩對(duì)kV 級(jí)X 線球管和射線探測(cè) 器陣列,兩對(duì)裝置軸線正交,相對(duì)水平方向傾斜

8、45 圖像引導(dǎo)放射治療圖像引導(dǎo)放射治療 IGRT應(yīng)用 （在線校位） 獲取3D計(jì)劃影像 病人擺位 獲取治療體位影像 與計(jì)劃圖像比較匹配 修正位置 開始精確治療 IGRTIGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式的主要實(shí)現(xiàn)方式 IGRTIGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式的主要實(shí)現(xiàn)方式 IGRT應(yīng)用（自適應(yīng)放療） 測(cè)量每次擺位誤差 每個(gè)分次治療時(shí)獲取圖像 根據(jù)最初(59 次) 誤差預(yù) 測(cè)整個(gè)療程的擺位誤差; 調(diào)整PTV 和CTV 的間距 修改治療計(jì)劃 繼續(xù)治療 肺部靶 組織位 移 脫靶 擴(kuò)大 照射 區(qū) 正常組 織損傷 增加 呼吸運(yùn)動(dòng) 腫瘤控 制率下 降 放療并 發(fā)癥增 加 IGRTIGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式的主要實(shí)現(xiàn)方式 IGRT應(yīng)用

9、（呼吸門控技術(shù)） 呼吸運(yùn)動(dòng) 暫停/減 小呼吸 運(yùn)動(dòng)幅 度 主動(dòng) 照射野 跟隨運(yùn) 動(dòng) 動(dòng)態(tài)監(jiān) 測(cè)呼吸 加速器 響應(yīng) 被動(dòng) 體外標(biāo)記 體內(nèi)標(biāo)記 自主屏氣 腹部壓塊 bodyfix IGRTIGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式的主要實(shí)現(xiàn)方式 7 放射治療技術(shù)新進(jìn)展放射治療技術(shù)新進(jìn)展 容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（VMAT） 螺旋斷層放療（Tomo Therapy） 自適應(yīng)放療 立體定向放療（SRT） 重粒子放療 容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療 定義 容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療 （VMAT）是指通過一種 新的劑量傳輸方法完成一 個(gè)弧或多個(gè)弧的機(jī)架旋轉(zhuǎn) 來實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)適形放射治療， 在加速器傳輸劑量的同時(shí) 機(jī)架旋轉(zhuǎn)角度、輸出劑量

10、 率、多葉準(zhǔn)直器葉片的運(yùn) 動(dòng)位置均在連續(xù)不斷地改 變。 特點(diǎn) 與傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)放射治療 相比，治療時(shí)間明顯 縮短 劑量分布與傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng) 放射治療計(jì)劃類似 治療的機(jī)器跳數(shù)減少 容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療 適應(yīng)癥 絕大多數(shù)傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)技術(shù)能治療的病種， VMAT同樣也均能實(shí)現(xiàn)。 已有多篇文獻(xiàn)成功報(bào)道了 頭頸部癌，前列腺癌，直 腸癌，宮頸癌，肺癌，椎 體轉(zhuǎn)移癌，多發(fā)腦轉(zhuǎn)移癌 等。 容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療 螺旋斷層放射治療螺旋斷層放射治療 定義 螺旋斷層放療 （TomoTherapy） 通過開關(guān)方式調(diào)制扇形束來 進(jìn)行調(diào)強(qiáng)（IMRT）治療， 該放療系統(tǒng)像螺旋CT一樣， 在機(jī)架和床的聯(lián)

11、動(dòng)過程中用 螺旋斷層方式進(jìn)行放射 治療。 螺旋斷層放療機(jī)(TomoTherapy) 是目前世界上唯一能夠治療癌癥的 CT 機(jī) 螺旋斷層放射治療螺旋斷層放射治療 特點(diǎn) 將直線加速器和螺旋CT整合 每日兆伏級(jí)CT圖像，可觀察劑量分布及腫 瘤變化 能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的IMRT照射野（60厘米直 徑，160厘米長），且無需考慮野銜接問題 能提供較好的劑量分布，腫瘤適形度和劑 量均勻性，保護(hù)正常組織 螺旋斷層放射治療螺旋斷層放射治療 TomoTherapy系統(tǒng)使放射治療不再受制于腫 瘤的形狀與大小，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于治療 各種形式的腫瘤，包括前列腺癌，乳腺癌， 肺癌，腦部腫瘤，頭頸部腫瘤，骨及軟組織 腫瘤，

12、以及淋巴瘤和骨癌。 螺旋斷層放射治療螺旋斷層放射治療 自適應(yīng)放射治療自適應(yīng)放射治療 自適應(yīng)放射治療是指在分次放射治療的過 程中，如果不能夠通過簡單的調(diào)節(jié)患者的 體位來修正劑量投射的偏差，可以在余下 的治療里通過修正患者的治療計(jì)劃來減低 劑量偏差的影響。 造成劑量投射偏差的原因主要包括治療期 間腫瘤病灶的退縮、患者體重減輕、以及 乏氧組織增加等。 IGRT 存儲(chǔ)融合后 的影像 評(píng)估每天的治 療劑量 治療 評(píng)估 根據(jù)劑量要求 改變或生成新 的組織輪廓 精確定位 修改組 織輪廓 自適應(yīng)計(jì)劃 自適應(yīng)放療流程自適應(yīng)放療流程 患者擺位 立體定向放射治療（SRT） 是指利用立體定向技術(shù)對(duì)體內(nèi)靶點(diǎn)精 確定位，

13、單次大劑量放射線集中照射于 靶組織，使之產(chǎn)生局灶性壞死，從而達(dá) 到類似手術(shù)治療的效果。 立體定向放射治療立體定向放射治療 主要用于顱內(nèi)諸如腦動(dòng)脈畸形的不能手 術(shù)的良性病變的治療 由于多個(gè)小野集束定向照射，周圍正常 組織受照劑量低，射線對(duì)病變起到類似于 外科手術(shù)的作用 立體定向放射治療立體定向放射治療 特點(diǎn)： 小野、三維集束 小野多弧形非共面聚焦可以形成靶區(qū)邊緣劑 量下降梯度大 單次大劑量 由于靶區(qū)邊緣劑量下降梯度大，所以靶區(qū)周 圍正常組織損傷小，可以給予靶區(qū)很高的劑量， 即單次腫瘤致死劑量 立體定向放射治療立體定向放射治療 （一）伽瑪?shù)叮ㄒ唬┵が數(shù)?Gammaknife 1968年，瑞典，第一

14、臺(tái)以鈷60為源，伽瑪?shù)?(Gamma unit) 伽瑪?shù)蹲畛跤糜谥委煿δ苄约膊?，后來也?于治療腦血管畸形和顱內(nèi)腫瘤 1975 年開始形成第三代用201個(gè)鈷-60源呈 半球狀排列，可在腦內(nèi)產(chǎn)生球形壞死灶的集束照 射的伽瑪?shù)堆b置 需要固定框架 放射源衰減，隨使用時(shí)間延長治療時(shí)間延長 立體定向放射治療立體定向放射治療 Gammaknife （二）基于直線加速器立體定向放射治療（二）基于直線加速器立體定向放射治療(X-刀刀) 直線加速器的X射線非共面多弧度等中心旋轉(zhuǎn)實(shí) 現(xiàn)多個(gè)小野三維集束照射病變，起到與刀同樣的 作用，稱為X刀 射線均為光子，具有相似的放射生物學(xué)效應(yīng) 直線加速器配上立體定位裝置和二次

15、準(zhǔn)直器，采 用多個(gè)非共面弧進(jìn)行等中心旋轉(zhuǎn)照射，X射線聚焦 于等中心，其劑量分布與刀相似，可以取得與刀 相似的治療效果 立體定向放射治療立體定向放射治療 基于加速器的立體定向放射治療 （三）射波刀（三）射波刀 Cybernife 精確性（比伽瑪?shù)兜?，與X-刀相當(dāng)） 實(shí)時(shí)影像引導(dǎo) 無須使用固定頭架 較長的治療時(shí)間 立體定向放射治療立體定向放射治療 在治療中持續(xù)地圖像獲取及自動(dòng)校正 顱骨跟蹤 植入標(biāo)記點(diǎn) 腫瘤運(yùn)動(dòng)的可比較的外部及內(nèi)部標(biāo)記 非共面射線設(shè)置 主要用于肺癌、椎旁腫瘤、前列腺癌的大分割治療 立體定向放射治療立體定向放射治療 重粒子放射治療重粒子放射治療 常規(guī)的放射治療在某些腫瘤的治療上已 表現(xiàn)出較好的療效，但治療效果仍不夠理想。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在所有的常規(guī)放療病人中約有30% 以上局部失控，從而導(dǎo)致治療失敗。 包括質(zhì)子，中子，負(fù)介子和碳，氧等重粒子 重粒子 粒子束穿過組織時(shí)逐 漸釋放其能量，但當(dāng)達(dá) 到某一深度時(shí)，能量釋 放明顯增加，這個(gè)深度 范圍稱為該粒子束的 “Bragg峰”。 重粒子放射治療重粒子放射治療 重粒子的物理學(xué)特點(diǎn) 射線束窄，準(zhǔn)直性能好，在照射過程中幾乎不發(fā)生 散射 “Bragg峰”的寬度和深度以