腫瘤放射物理學(xué)-治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的物理原理與生物學(xué)基礎(chǔ)共73頁(yè)

1、臨床劑量學(xué)四原則腫瘤劑量要求準(zhǔn)確治療的腫瘤區(qū)域內(nèi)，劑量分布要均勻（劑量變化不超過5%）照射野設(shè)計(jì)應(yīng)盡量提高治療區(qū)域內(nèi)劑量，降低照射區(qū)正常組織受量范圍保護(hù)腫瘤周圍重要器官免受照射2022/7/201理想劑量學(xué)曲線2022/7/202治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的物理原理 和 生物學(xué)基礎(chǔ)2022/7/203治療增益比= （某種治療技術(shù)）腫瘤控制率 ：周圍正常組織損傷率治療比=正常組織耐受劑量 ： 腫瘤致死劑量 照射野內(nèi)腸管的耐受劑量為5000cGy，精原細(xì)胞瘤的致死劑量為2500cGy，治療比為21（有可能治愈）；照射野內(nèi)腸管的耐受劑量為5000cGy，畸胎瘤的致死劑量為10000cGy，治療比為0.51治療比1

2、2022/7/205劑量（靶區(qū)劑量、正常組織耐受劑量）的相關(guān)規(guī)定、說明如何提高增益比？放射源照射技術(shù)射野設(shè)計(jì)時(shí)間劑量因子2022/7/2062022/7/2072022/7/208TD5/5TD50/52022/7/209正常組織耐受量分為兩種 最小損傷劑量：在所有用標(biāo)準(zhǔn)治療條件的腫瘤患者中，治療后5年，因放射治療造成嚴(yán)重放射損傷的患者不超過5% 最大損傷劑量：在所有用標(biāo)準(zhǔn)治療條件的腫瘤患者中，治療后5年，因放射治療造成嚴(yán)重放射損傷的患者不超過50%2022/7/2010理想情況下：最佳劑量TD5/5不利情況下：最佳劑量治療區(qū)的劑量）；2022/7/2013危及器官及其劑量危及器官(organ

3、 at risk, OAR):指可能卷入照射野內(nèi)的重要組織或器官（耐受劑量TD5/5、 TD50/5 ）計(jì)劃危及器官(planning organ at risk volume, PORV):指OAR本身和由于器官運(yùn)動(dòng)、治療擺位誤差的影響，其擴(kuò)大后的范圍 危及體積(risk volume, RV):危及器官OAR卷入射野內(nèi)并受到一定劑量水平照射的范圍。2022/7/2014V2022/7/2015靶區(qū)平均劑量：PTV內(nèi)均勻分割的劑量矩陣內(nèi)的劑量的平均值 Dij為第ij個(gè)矩陣格點(diǎn)內(nèi)的劑量；N為靶區(qū)內(nèi)均勻分割的劑量矩陣格點(diǎn)數(shù)靶區(qū)中位劑量:PTV內(nèi)最大劑量和最小劑量的平均值劑量；靶區(qū)模劑量: PTV

4、內(nèi)頻率出現(xiàn)最多的劑量；劑量熱點(diǎn): ITV外大于規(guī)定的靶劑量的熱劑量區(qū)的范圍（劑量熱點(diǎn)的面積2cm）外照射靶區(qū)劑量分布的規(guī)定2022/7/2016靶區(qū)劑量歸一的規(guī)定點(diǎn) 治療計(jì)劃系統(tǒng)中，靶區(qū)及正常組織中的劑量分布均表示成以靶區(qū)內(nèi)某一點(diǎn)劑量歸一的相對(duì)劑量分布的形式，該點(diǎn)稱為靶區(qū)劑量歸一的規(guī)定點(diǎn)。ICRU報(bào)告中對(duì)此作了規(guī)定（七原則）2022/7/2017ICRU報(bào)告對(duì)靶劑量規(guī)定點(diǎn)的說明規(guī)定1：靶劑量應(yīng)針對(duì)具體的解剖部位、照射技術(shù)及其劑量分布；對(duì)一個(gè)以上的計(jì)劃靶區(qū)，應(yīng)該有相應(yīng)的靶劑量。一旦靶劑量規(guī)定點(diǎn)確定以后，不應(yīng)隨療程中照射野及其安排的改變而改變。規(guī)定2：對(duì)只有一個(gè)計(jì)劃靶區(qū)或多計(jì)劃靶區(qū)的第一個(gè)計(jì)劃靶區(qū)

5、（通常是腫瘤區(qū)），靶劑量規(guī)定點(diǎn)選在計(jì)劃靶區(qū)中心或中心附近。對(duì)多計(jì)劃靶區(qū)的第2，第3個(gè)計(jì)劃靶區(qū)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)是解剖部位和劑量分布的代表點(diǎn)，并應(yīng)注明這些點(diǎn)的位置。2022/7/2018規(guī)定3：靶劑量以及其他劑量規(guī)定點(diǎn)不能選在劑量變化梯度大的地方，即劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)至少離開射野邊緣2cm規(guī)定4：對(duì)固定野（包括等中心和固定源皮距）照射，按下述方法選取靶劑量規(guī)定點(diǎn)：?jiǎn)我罢丈鋾r(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在照射野中心軸上計(jì)劃靶區(qū)中心處；等劑量比的兩個(gè)對(duì)穿野照射時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在兩照射野中心軸的中點(diǎn)；劑量比不等時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在兩照射野中心軸上計(jì)劃靶區(qū)中心； 兩野或三野以上交角照射時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在照射野中

6、心軸的交點(diǎn)處ICRU報(bào)告對(duì)靶劑量規(guī)定點(diǎn)的說明2022/7/2019ICRU報(bào)告對(duì)靶劑量規(guī)定點(diǎn)的說明規(guī)定5：X線旋轉(zhuǎn)治療時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在旋轉(zhuǎn)主平面的旋轉(zhuǎn)中心處；當(dāng)旋轉(zhuǎn)角小于270時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)也可選在計(jì)劃靶區(qū)中心處。旋轉(zhuǎn)中心的安排應(yīng)使得計(jì)劃靶區(qū)中心的劑量接近于最大劑量。規(guī)定6：高能電子束單野照射當(dāng)線束垂直入射時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在射野中心軸上最大劑量點(diǎn)處；當(dāng)線束斜入射或使用不規(guī)則射野時(shí)，若用計(jì)算機(jī)計(jì)算劑量分布，靶劑量規(guī)定點(diǎn)選在射野中心軸上計(jì)劃靶區(qū)中心處；若用查表計(jì)算時(shí)，靶劑量規(guī)定點(diǎn)應(yīng)選在假設(shè)射野垂直入射時(shí)，射野中心軸上最大劑量點(diǎn)處；2022/7/2020ICRU報(bào)告對(duì)靶劑量規(guī)定點(diǎn)的說明規(guī)

7、定7：如果靶區(qū)劑量分布的劑量歸一點(diǎn)（100%）與上述靶劑量規(guī)定點(diǎn)一致時(shí)，100%等劑量線就代表靶劑量；如果不一致時(shí)，用相應(yīng)的等劑量線計(jì)算靶劑量。2022/7/2021劑量（靶區(qū)劑量、正常組織耐受劑量）的相關(guān)規(guī)定、說明如何提高增益比？放射源照射技術(shù)射野設(shè)計(jì)時(shí)間劑量因子2022/7/2022放射源的合理選擇單野照射，腫瘤區(qū)域劑量分布不均勻?qū)^深部的腫瘤，應(yīng)選擇較高的射線能量X射線高能X射線劑量分布特性與理想曲線比較2022/7/2023放射源的合理選擇對(duì)一般20cm體厚的患者，1025MV X射線比較理想體厚特別大（30cm）時(shí)，選用32MV X射線X射線2022/7/2024放射源的合理選擇常用

8、相對(duì)野結(jié)合治療中位或偏位病變X射線相對(duì)野照射，前后距離25cm的中位病變32MV X射線骨吸收重2022/7/2025X射線劑量特性與理想劑量曲線比較高能電子束劑量特性與理想劑量曲線比較高能電子束只適用于治療表淺、偏心部位的腫瘤，且以單野照射較好放射源的合理選擇2022/7/2026電子束和X射線混合束治療不同深度的腫瘤放射源的合理選擇A8MV X射線B合成劑量分布（1:1）C20 MeV電子束劑量比變化？2022/7/2027高傳能線密度（LET）射線：快中子、負(fù)介子和其他重離子等放射源的合理選擇比較理想2022/7/2028劑量（靶區(qū)劑量、正常組織耐受劑量）的相關(guān)規(guī)定、說明如何提高增益比？

9、放射源照射技術(shù)（體外）：SSD、SAD、ROT射野設(shè)計(jì)時(shí)間劑量因子2022/7/2029體外照射技術(shù)固定源皮距（SSD）技術(shù)固定放射源到皮膚的距離在標(biāo)稱源皮距下，將治療機(jī)的等中心放在患者皮膚上（A點(diǎn)），而靶區(qū)中心T放在放射源S和皮膚入射點(diǎn)A兩點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上技術(shù)要點(diǎn)機(jī)架轉(zhuǎn)角、患者體位要準(zhǔn)確2022/7/2030體外照射技術(shù)技術(shù)要點(diǎn)升床要準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)（ROT）技術(shù)以靶區(qū)中心T為旋轉(zhuǎn)中心，用機(jī)架的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替SAD的機(jī)架定角照射等中心定角（SAD）技術(shù)將治療機(jī)的等中心置于靶區(qū)中心T上2022/7/2031劑量（靶區(qū)劑量、正常組織耐受劑量）的相關(guān)規(guī)定、說明如何提高增益比？放射源照射技術(shù)射野設(shè)計(jì)X ()射

10、線射野時(shí)間劑量因子2022/7/2032X（）射線射野設(shè)計(jì)原理單野照射X射線劑量特性與理想劑量曲線比較靶區(qū)范圍很?。ㄈ珙i、鎖淋巴結(jié)）時(shí)適用除此之外，臨床上不主張用單野照射2022/7/2033X（）射線射野設(shè)計(jì)原理共面射野1.兩野交角照射偏體位一側(cè)病變（如上頜竇癌）楔形濾過板=90- /2內(nèi)野2022/7/2034適當(dāng)增減楔形角的大小，可分別在射野遠(yuǎn)、近端得到偏高的劑量30楔形板60楔形板2022/7/2035X（）射線射野設(shè)計(jì)原理當(dāng)靶區(qū)所在部位有組織缺損，必須加楔形板共面射野2. 兩野對(duì)穿照射（兩射野中心軸的交角=180） 中位病變2022/7/20363. 共面四野照射兩對(duì)對(duì)穿野正交治療增

11、益比兩野對(duì)穿技術(shù)的兩倍2022/7/2037X（）射線射野設(shè)計(jì)原理共面射野4. 三野照射靶區(qū)位于體位中心而不能使用兩野交角照射兩野對(duì)穿照射因不能得到較高的射線劑量靶區(qū)附近有重要器官而不能用四野照射技術(shù)腹部腫瘤如胰腺、腹膜后等病變用的最多2022/7/2038三野技術(shù)中射野方向的設(shè)置在病變（靶區(qū)）和重要器官之間設(shè)立“安全線”（如AA）過靶區(qū)中心作“安全線”的平行線BB（對(duì)穿野的方向）過靶區(qū)中心作BB的垂直線OC，確定第三野的入射方向確定對(duì)穿野應(yīng)使用的楔形板的楔形角、三野的劑量配比2022/7/2039X（）射線射野設(shè)計(jì)原理共面射野5. 三野交角照射：如食管腫瘤2022/7/2040X（）射線射野

12、設(shè)計(jì)原理共面射野6. 旋轉(zhuǎn)照射單野通過靶區(qū)中心繞患者旋轉(zhuǎn)一定范圍皮膚劑量小，靶區(qū)劑量高，靶區(qū)外劑量下降快2022/7/2041相鄰野設(shè)計(jì)射野相鄰，會(huì)導(dǎo)致射野相接后超劑量或欠劑量射野交接處得到均勻劑量分布的方法：兩相鄰射野彼此向外傾斜兩相鄰射野在皮膚隔開半野擋塊Or獨(dú)立準(zhǔn)直器特殊楔形擋塊2022/7/2042不對(duì)稱射野不對(duì)稱射野：射野中心軸偏離線束中心軸的射野如：靶區(qū)中段每次給200cGy靶區(qū)上、下段每次給300cGy2022/7/2043劑量（靶區(qū)劑量、正常組織耐受劑量）的相關(guān)規(guī)定、說明如何提高增益比？放射源照射技術(shù)射野設(shè)計(jì)時(shí)間劑量因子：分次數(shù)、次間隔、分次劑量、總療程時(shí)間2022/7/204

13、4細(xì)胞存活理論線性標(biāo)尺的細(xì)胞存活曲線細(xì)胞存活分?jǐn)?shù)在一定劑量范圍內(nèi)呈現(xiàn)指數(shù)殺滅特征2022/7/2045基本概念早（急性）反應(yīng)組織：照射后損傷出現(xiàn)早或增殖快的組織如皮膚、黏膜、骨髓、精原細(xì)胞等大部分腫瘤組織屬于早反應(yīng)組織晚反應(yīng)組織：損傷在照射開始后很長(zhǎng)時(shí)間才表達(dá)或增殖慢的組織如肺、腎、脊髓、腦等2022/7/2046線性二次(L-Q)模型線性二次模型（linear quadratic model, 簡(jiǎn)稱L-Q模型），對(duì)放射治療的分割、特別是精確放療中“減時(shí)增量”提供了計(jì)算依據(jù)。 注意：該方法不能完全替代臨床的經(jīng)驗(yàn)和判斷。2022/7/2047線性二次(L-Q)模型 線性二次模型：如果一個(gè)DNA分

14、子的兩個(gè)鏈或一個(gè)染色體的兩個(gè)臂同時(shí)受損時(shí)，細(xì)胞才被殺滅?？梢允菃蝹€(gè)電離粒子作用的結(jié)果也可以是兩個(gè)不同電離粒子協(xié)同作用的結(jié)果單個(gè)電離粒子作用事件的概率正比于照射劑量： S：細(xì)胞照射后的存活分?jǐn)?shù)； ：?jiǎn)挝粍┝康膯蝹€(gè)粒子使細(xì)胞直接滅殺的 平均概率，代表不可修復(fù)的放射損傷； D：?jiǎn)未握丈涞膭┝?022/7/2048兩個(gè)電離粒子的協(xié)同作用致成的放射損傷的平均概率正比于受照劑量的平方：為單位劑量平方的兩個(gè)粒子使細(xì)胞殺滅的平均概率線性二次(L-Q)模型兩個(gè)可能事件的總效果稱為L(zhǎng)-Q模型一次劑量D照射后的存活率：2022/7/2049線性二次(L-Q)模型損傷不可修復(fù)的損傷損傷可修復(fù)的損傷當(dāng)兩類損傷的效應(yīng)相等

15、時(shí)，即：稱為L(zhǎng)-Q模型參數(shù)，代表了細(xì)胞存活曲線的曲度，以及細(xì)胞對(duì)亞致死損傷的修復(fù)能力。/比值代表組織損傷的特征劑量:2022/7/2050交點(diǎn)劑量：為了控制腫瘤，劑量必須大于交點(diǎn)劑量。高于D交，晚反應(yīng)組織的損傷腫瘤組織解決辦法：分次照射；立體定向治療或調(diào)強(qiáng)治療或質(zhì)子重離子治療2022/7/2051解決途徑分次照射分次劑量越小，對(duì)晚反應(yīng)組織保護(hù)越大常規(guī)分次照射的分次劑量應(yīng)低于兩種曲線的交點(diǎn)劑量最佳分次劑量一般約為交點(diǎn)劑量的50%D交=25Gy， D最佳=12.5Gy2022/7/2052解決途徑立體定向治療或調(diào)強(qiáng)適形治療幾何保護(hù)因子交點(diǎn)劑量立體定向治療：f0.71，D交 50Gy，最佳劑量 25

16、Gy2022/7/2053解決途徑質(zhì)子放射治療 質(zhì)子極高的速度進(jìn)入人體，在體內(nèi)與正常組織或細(xì)胞發(fā)生作用的機(jī)會(huì)極低，當(dāng)?shù)竭_(dá)癌細(xì)胞的特定部位時(shí)，速度突然降低并停止，釋放最大能量，產(chǎn)生Bragg峰（博拉格峰），將癌細(xì)胞殺死，同時(shí)有效地保護(hù)正常組織。 由于質(zhì)子治療具有穿透性能強(qiáng)、劑量分布好、局部劑量高、旁散射少、半影小等特征，尤其對(duì)于治療有重要組織器官包繞的腫瘤，顯示出較大的優(yōu)越性。 適應(yīng)癥比較廣泛，均有較好的療效。國(guó)外臨床治療數(shù)據(jù)表明，質(zhì)子治療腫瘤有效率達(dá)到95%以上，五年存活率高達(dá)80%，被高能物理界和醫(yī)學(xué)界評(píng)估為療效最好、副作用最少的治療方法。 2022/7/2054解決途徑質(zhì)子放射治療山東淄博

17、萬(wàn)杰醫(yī)院博拉格質(zhì)子治療中心世界第四、國(guó)內(nèi)第一（唯一）2022/7/2055解決途徑質(zhì)子放射治療山東淄博萬(wàn)杰醫(yī)院博拉格質(zhì)子治療中心 2022/7/2056小 結(jié)劑量分次方式的影響因素“4R”（修復(fù)、細(xì)胞的增殖、細(xì)胞周期的再分布、腫瘤內(nèi)乏氧細(xì)胞的再氧合）因素在早反應(yīng)正常組織、腫瘤組織、晚反應(yīng)正常組織中的相互作用射線種類照射技術(shù)（外照射、內(nèi)照射、內(nèi)外照射結(jié)合）2022/7/2057時(shí)間劑量因子實(shí)用型數(shù)學(xué)模型TDF（時(shí)間劑量因子）模型L-Q線性二次模型2022/7/2058TDF模型NSD為正常組織的總耐受劑量； T/N為次間平均間隔時(shí)間（d）；d為分次劑量（cGy） ； N為達(dá)到總耐受劑量時(shí)應(yīng)給的分

18、次數(shù)體外照射時(shí)：2022/7/2059TDF模型短壽命同位素臨時(shí)插植治療時(shí)：為同位素的衰變常數(shù)； r0為插植時(shí)初始劑量率（cGy/h）短壽命同位素永久性插植治療時(shí)（T）：長(zhǎng)壽命同位素低劑量率連續(xù)照射時(shí)：T為插植時(shí)間（h）； r為劑量率（cGy/h）2022/7/2060TDF模型體外照射和近距離照射結(jié)合時(shí)：對(duì)療程間或內(nèi)、外照射間的間斷休息，需要用衰減因子修正：T為某一療程的時(shí)間；G為該療程結(jié)束后，下一療程開始時(shí)的間隔 上述的TDF方程均為常量等式，不能反映組織本身的特征2022/7/2061L-Q線性二次模型生物等效劑量（Biologically Effective Dose，BED）其中：2022/7/2062L-Q線性二次模型近距離低劑量率連續(xù)照射時(shí)： R為劑量率（Gy/h）； T為照射時(shí)間（h）； 為亞致死損傷修復(fù)的修復(fù)率常數(shù)； 1/為平均修復(fù)時(shí)間；N次低劑量率近距離連續(xù)照射：2022/7/2063L-Q線性二次模型同位素半衰期較短時(shí)（與T相比）： R0為初始劑量率（Gy/h）； 為同位素的衰變常數(shù)短壽命同位素永久性插植治療時(shí)（T）：2022/7/2064L-Q線性二次模型：時(shí)間因子修正常規(guī)連續(xù)低劑量率近距離照射時(shí)，T為整個(gè)插植或腔內(nèi)近距離照射的時(shí)間對(duì)體外分次照