放射治療概述與進(jìn)展

放射治(Zhi)療概述與進(jìn)展

河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院

腫瘤放療科王曉宏

第一頁，共八十一頁。

概念：利用放射線治療腫瘤的一門學(xué)科。這些射線可以是放射性核素產(chǎn)生的α、β、γ射線；x射線治療機(jī)和各類加速器(Qi)產(chǎn)生的不同能量的x線；也可以是各類加速器產(chǎn)生的電子束、質(zhì)子束、負(fù)π介子束以及其它重粒子束等。放射治療學(xué)第二頁，共八十一頁。研(Yan)究內(nèi)容放射治療學(xué)放射物理知識放射生物知識腫瘤學(xué)第三頁，共八十一頁。放(Fang)射治療在腫瘤治療中的地位

據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計，70%的惡性腫瘤病人，治療某一階段需做放射治療。

WHO2002年報告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%。第四頁，共八十一頁。主(Zhu)要內(nèi)容一、

放射治療發(fā)展歷史二、

放射治療設(shè)備三、

放射物理四、

放射生物五、

放射治療臨床六、

IMRT和IGRT七、放射治療進(jìn)展第五頁，共八十一頁。1895年倫琴發(fā)(Fa)現(xiàn)X射線1901年榮獲首屆Nobel物理學(xué)獎放射治療發(fā)展歷史第六頁，共八十一頁。1896年貝(Bei)克雷爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性放射治療發(fā)展歷史第七頁，共八十一頁。1896年(Nian)居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳1903年Nobel物理學(xué)獎1911年Nobel化學(xué)獎放射治療發(fā)展歷史第八頁，共八十一頁。1896年第一例放射治療1920’sx線治療喉癌鐳治療宮頸癌1930’sCourtard建立了分次放療的方法1950’s

鈷-60治療惡性腫瘤1970’sCT應(yīng)用于腫瘤診斷和治療加速器(Qi)治療惡性腫瘤模擬定位機(jī)應(yīng)用1980’sMRI應(yīng)用于腫瘤診斷和放療放療計劃系統(tǒng)（TPS）應(yīng)用1990’s

適形放射治療及調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）

CT模擬機(jī)第九頁，共八十一頁。

深部X線治療機(jī)(Ji)鈷-60治療機(jī)放射治療設(shè)備第十頁，共八十一頁。

直線加速器后裝治療(Liao)機(jī)放射治療設(shè)備第十一頁，共八十一頁。治療計劃系統(tǒng)（TPS）利用數(shù)學(xué)模型，計算劑量分布的計算機(jī)系統(tǒng)幫(Bang)助比較、確定合理的放療計劃逆向計劃系統(tǒng)可以按照給定條件優(yōu)化放療計劃

放射治療的輔助設(shè)備第十二頁，共八十一頁。模擬機(jī)：能重復(fù)治療機(jī)的所有運(yùn)(Yun)動，并模擬治療機(jī)幾何條件的X線透視裝置在模擬的治療條件下，確定照射范圍可攝片留作資料CT模擬機(jī)可三維重建患者結(jié)構(gòu)，并確定照射野放射治療的輔助設(shè)備第十三頁，共八十一頁。射線的種類：同位素：天然的，如鐳226

人工的，如鈷60，銥192X線治療機(jī)(Ji)：X線直線加速器：電子線，X線重粒子加速器：質(zhì)子，中子，負(fù)π介子和碳，氧等重粒子放射物理學(xué)第十四頁，共八十一頁。X、γ射線光電效應(yīng)康(Kang)普頓效應(yīng)對電子效應(yīng)

電離射線與物質(zhì)的相互作用電子線電離激發(fā)軔致輻射第十五頁，共八十一頁。Gy（格(Ge)雷，Gray）1Gy=100cGy=1J/Kg

電離射線的吸收劑量第十六頁，共八十一頁。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：射線對人體組織(Zhi)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)第十七頁，共八十一頁。受損傷細(xì)胞的轉(zhuǎn)(Zhuan)歸致死性劑量照射凋亡分裂死亡分裂畸變非致死性劑量照射亞致死性損傷的修復(fù)潛在致死性損傷的修復(fù)第十八頁，共八十一頁。

放射治療腫瘤的基(Ji)本原理

正常組織相對于腫瘤組織，有更強(qiáng)大的修復(fù)損傷能力和增殖能力第十九頁，共八十一頁。

放(Fang)射敏感性放射敏感性與腫瘤的增殖能力成正比，與細(xì)胞的分化程度成反比腫瘤和同類正常組織的放射敏感性相類似第二十頁，共八十一頁。

細(xì)胞(Bao)周期與放射敏感性G0，S，G1后期：不敏感G1早期：相對不敏感G2/M期：較敏感第二十一頁，共八十一頁。

腫瘤放射敏感性(Xing)的分類高度敏感：精原細(xì)胞瘤、白血病、惡性淋巴瘤中度敏感：基底細(xì)胞癌、鱗狀細(xì)胞癌、非小細(xì)胞肺癌低度敏感：大部分腦瘤、軟組織腫瘤、骨肉瘤及惡性黑色素瘤第二十二頁，共八十一頁。放射治療臨床應(yīng)(Ying)用放射治療總體原則：盡量提高腫瘤區(qū)劑量，同時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。第二十三頁，共八十一頁。外照射（遠(yuǎn)距離）：源位于體外的一定距離，集中照射某一處組織，是最常用的方式(Shi)。近距離照射（組織間、腔內(nèi)）：指放射源密閉后直接放在人體表面、自然腔道或組織內(nèi)。如鼻咽、食管、宮頸等部位。放射性同位素：經(jīng)口服或靜脈注射，利用器官選擇性吸收作用，如：I131、32P。放射治療方式第二十四頁，共八十一頁。根治性放療：主要取決(Jue)于腫瘤組織來源、分化程度、發(fā)生的器官和組織、臨床分期、大體類型及瘤床，對放射線敏感程度和病人狀況。通過放療獲得持久的局部和區(qū)域控制，病人在放療后獲得長期生存的可能。姑息性放療：一般分期較晚（有轉(zhuǎn)移），病人健康狀況差，對放射線抗拒等，通過放療緩解由腫瘤引起的局部癥狀，如癌性疼痛、出血、壓迫或侵犯引起的梗阻。臨床中放射治療目的第二十五頁，共八十一頁。放射治療適(Shi)應(yīng)癥首選放療鼻咽癌，喉癌，扁桃體癌，舌癌，惡性淋巴瘤，宮頸癌，皮膚癌，上段食道癌等次選放療或配合其它治療顱內(nèi)腫瘤，上頜竇癌，下咽癌，肺癌，下段食道癌，胸腺癌，直腸癌，乳腺癌，膀胱癌，淋巴瘤等姑息性放療止痛：有效率80%以上；減輕壓迫：顱內(nèi)高壓，脊髓截癱，上腔靜脈綜合癥；止血：鼻咽癌，宮頸癌等第二十六頁，共八十一頁。放療與手術(shù)的(De)綜合治療：

(一)、術(shù)前放療

優(yōu)點(diǎn)：（1）照射后使腫瘤縮小，從而提高手術(shù)切除率，（2）減少手術(shù)野內(nèi)癌細(xì)胞的污染，從而減少手術(shù)區(qū)癌細(xì)胞種植，降低癌細(xì)胞的生命力，從而可能減少播散。

缺點(diǎn)：（1）延遲手術(shù)（2）可能影響切口愈合術(shù)前放療價值較為肯定的有頭頸部腫瘤如上頜竇癌、宮體癌、直腸癌等。放療2-4周后手術(shù)。

放療與其他治療的綜合治療第二十七頁，共八十一頁。術(shù)中放射治(Zhi)療：

優(yōu)點(diǎn)：直視下清楚地對準(zhǔn)靶區(qū)進(jìn)行照射，正常組織可得到保護(hù)。

缺點(diǎn)：只能照射一次。不符合分次照射原則。適用于腹腔深在腫瘤，手術(shù)不能切除或切除不徹底者。療效較肯定的報告為胃癌。

放療與手術(shù)的綜合治療第二十八頁，共八十一頁。術(shù)后(Hou)放射治療：

優(yōu)點(diǎn)：大部分腫瘤已被切除，有手術(shù)及病理指導(dǎo)放射治療，有利于放射治療的控制。

缺點(diǎn)：損傷了血運(yùn)可能造成殘存的癌細(xì)胞乏氧而不敏感。手術(shù)切除不徹底的病例采用術(shù)后放射治療，可降低局部復(fù)發(fā)。療效較肯定的報告為乳腺癌、肺癌、卵巢癌Ⅱ期、腦星形細(xì)胞瘤Ⅲ、Ⅳ級等。

放療與手術(shù)的綜合治療第二十九頁，共八十一頁。

目前應(yīng)用廣泛，如肺癌、食管癌、頭頸部鱗癌、直腸癌、宮頸癌等。包括同步放化療、序貫放化療、交替治療等。優(yōu)點(diǎn)：提高(Gao)腫瘤局部控制，減少遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，器官結(jié)構(gòu)和功能的保存。缺點(diǎn)：增加全身或局部毒性。

放療與化療的綜合治療第三十頁，共八十一頁。

綜合治療不是簡單的先手術(shù)，手術(shù)失敗后則放射治療，放射治療失敗后化療，而是要組織相關(guān)科室的人員共同制訂目的明(Ming)確、有根據(jù)、有計劃且合理的綜合治療方案，只有這樣才能提高療效。第三十一頁，共八十一頁。

適形放(Fang)射治療的分類：經(jīng)典適形放射治療調(diào)強(qiáng)適形放射治療（IMRT）調(diào)強(qiáng)適形放療第三十二頁，共八十一頁。概念：調(diào)強(qiáng)放射治療（IMRT）是一種能夠?qū)⒏邉┝繀^(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(Fen)布的射線束來提高靶區(qū)和危及器官劑量分(Fen)布的適形度。劑量分布靶區(qū)適形調(diào)強(qiáng)適形放療第三十三頁，共八十一頁。調(diào)強(qiáng)適形放療(Liao)的條件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)PQRS第三十四頁，共八十一頁。IMRT原(Yuan)理第三十五頁，共八十一頁。IMRT原(Yuan)理第三十六頁，共八十一頁。放(Fang)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)計的治療目標(biāo)“經(jīng)典”適形放療

治療參數(shù)調(diào)強(qiáng)放射治療第三十七頁，共八十一頁。調(diào)強(qiáng)放射(She)治療逆向計劃較傳統(tǒng)正向計劃的優(yōu)勢：?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。?加快計劃設(shè)計的速度，降低劑量優(yōu)化設(shè)計的復(fù)雜性。?調(diào)整最佳治療計劃使之符合實(shí)際劑量投射技術(shù)的要求，滿足各種硬件條件的限制。第三十八頁，共八十一頁。調(diào)強(qiáng)放射治(Zhi)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)動時不出束-較慢，較簡單?動態(tài)調(diào)強(qiáng)-在葉片、機(jī)架、治療床運(yùn)動時要出束-較快，較靈活，較復(fù)雜第三十九頁，共八十一頁。

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)(Yuan)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)量臨床適應(yīng)癥第四十頁，共八十一頁。圖像引導(dǎo)放射(She)治療定義圖像引導(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，與治療計劃圖像配準(zhǔn)后再實(shí)施治療。第四十一頁，共八十一頁。IGRT的(De)主要作用減少擺位誤差頭頸部腫瘤從

5mm

2mm胸腹部腫瘤從

10mm

3mm減少器官運(yùn)動引起的內(nèi)邊界呼吸門控從

10mm3-5mm動態(tài)跟蹤從

10mm3mm減少器官變形引起的劑量變化第四十二頁，共八十一頁。特(Te)點(diǎn)?分次治療擺位時和(或)治療中采集圖像和(或)其他信號?利用這些圖像和(或)信號，引導(dǎo)此次治療和(或)

后續(xù)分次治療圖像引導(dǎo)放射治療第四十三頁，共八十一頁。

最終目的引導(dǎo)放射線準(zhǔn)確的按計(Ji)劃設(shè)計(Ji)投照到腫瘤靶區(qū)校正患者擺位調(diào)整治療計劃引導(dǎo)射線束照射圖像引導(dǎo)放射治療第四十四頁，共八十一頁。IGRT系統(tǒng)(Tong)流程第四十五頁，共八十一頁。引導(dǎo)圖(Tu)像類型????二維X射線透視圖像或三維重建圖像，有時間標(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)放射治療第四十六頁，共八十一頁。圖像引導(dǎo)放射(She)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，與計劃 影像比較，查每次擺位；當(dāng)誤差大于允許值時，通過移床予以校正，然后再做治療?電子射野影像系統(tǒng)（EPID）第四十七頁，共八十一頁。引導(dǎo)(Dao)圖像類型3DCT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TomotherapyHiArt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)放射治療第四十八頁，共八十一頁。引導(dǎo)圖(Tu)像類型3DCT圖像獲取CT圖像方法：KV錐形束CT醫(yī)科達(dá)synergyKV、MV成角90度 獲得3D容積圖像靜態(tài)、動態(tài)EPID、圖像引導(dǎo)放射治療第四十九頁，共八十一頁。引導(dǎo)(Dao)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kV級X線球管和射線探測 器陣列,兩對裝置軸線正交,相對水平方向傾斜45°圖像引導(dǎo)放射治療第五十頁，共八十一頁。IGRT應(yīng)用(Yong)（在線校位）獲取3D計劃影像病人擺位獲取治療體位影像與計劃圖像比較匹配修正位置開始精確治療IGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式第五十一頁，共八十一頁。IGRT的(De)主要實(shí)現(xiàn)方式IGRT應(yīng)用（自適應(yīng)放療）測量每次擺位誤差每個分次治療時獲取圖像根據(jù)最初(5～9次)誤差預(yù)測整個療程的擺位誤差;調(diào)整PTV和CTV的間距修改治療計劃繼續(xù)治療第五十二頁，共八十一頁。肺部靶組織(Zhi)位 移脫靶擴(kuò)大照射 區(qū)正常組織損傷 增加

呼吸運(yùn)動腫瘤控

制率下 降 放療并 發(fā)癥增 加IGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式IGRT應(yīng)用（呼吸門控技術(shù)）第五十三頁，共八十一頁。

呼吸(Xi)運(yùn)動暫停/減 小呼吸 運(yùn)動幅 度主動照射野跟隨運(yùn) 動動態(tài)監(jiān)測呼吸

加速器 響應(yīng)被動體外標(biāo)記體內(nèi)標(biāo)記自主屏氣腹部壓塊bodyfixIGRT的主要實(shí)現(xiàn)方式第五十四頁，共八十一頁。7放射治療技(Ji)術(shù)新進(jìn)展?容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療（VMAT）?螺旋斷層放療（TomoTherapy）?自適應(yīng)放療?立體定向放療（SRT）?重粒子放療第五十五頁，共八十一頁。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)(Qiang)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弧或多個弧的機(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機(jī)架旋轉(zhuǎn)角度、輸出劑量率、多葉準(zhǔn)直器葉片的運(yùn)動位置均在連續(xù)不斷地改變。第五十六頁，共八十一頁。特(Te)點(diǎn)?與傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)放射治療相比，治療時間明顯縮短?劑量分布與傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)放射治療計劃類似?治療的機(jī)器跳數(shù)減少容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療第五十七頁，共八十一頁。適應(yīng)(Ying)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)放射治療第五十八頁，共八十一頁。螺旋斷層放射治(Zhi)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)動過程中用螺旋斷層方式進(jìn)行放射治療。第五十九頁，共八十一頁。螺旋斷層放療機(jī)(TomoTherapy)是目前(Qian)世界上唯一能夠治療癌癥的CT機(jī)螺旋斷層放射治療第六十頁，共八十一頁。特(Te)點(diǎn)?將直線加速器和螺旋CT整合?每日兆伏級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第六十一頁，共八十一頁。

?TomoTherapy系統(tǒng)使放射治療不再受制于腫瘤的形(Xing)狀與大小，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于治療各種形(Xing)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，以及淋巴瘤和骨癌。螺旋斷層放射治療第六十二頁，共八十一頁。自適應(yīng)放射(She)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。第六十三頁，共八十一頁。IGRT存儲(Chu)融合后 的影像評估每天的治 療劑量治療

評估根據(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)計劃自適應(yīng)放療流程

患者擺位第六十四頁，共八十一頁。立體(Ti)定向放射治療（SRT）

是指利用立體定向技術(shù)對體內(nèi)靶點(diǎn)精確定位，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。立體定向放射治療第六十五頁，共八十一頁。?主要用于顱內(nèi)諸如腦動脈畸形的不能(Neng)手術(shù)的良性病變的治療?由于多個小野集束定向照射，周圍正常組織受照劑量低，射線對病變起到類似于外科手術(shù)的作用立體定向放射治療第六十六頁，共八十一頁。特點(diǎn)：?小野、三維(Wei)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第六十七頁，共八十一頁。（一）伽(Ga)瑪?shù)禛ammaknife1968年，瑞典，第一臺以鈷60為源，伽瑪?shù)?Gammaunit)伽瑪?shù)蹲畛跤糜谥委煿δ苄约膊?，后來也用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，隨使用時間延長治療時間延長立體定向放射治療第六十八頁，共八十一頁。Gammaknife第六十九頁，共八十一頁。（二）基于直線加速器(Qi)立體定向放射治療(X-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)多個小野三維集束照射病變，起到與γ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準(zhǔn)直器，采用多個非共面弧進(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γ刀相似，可以取得與γ刀相似的治療效果立體定向放射治療第七十頁，共八十一頁。基于加速器的立體定向(Xiang)放射治療第七十一頁，共八十一頁。（三）射波(Bo)刀Cybernife?精確性（比伽瑪?shù)兜?，與X-刀相當(dāng)）?實(shí)時影像引導(dǎo)?無須使用固定頭架?較長的治療時間立體定向放射治療第七十二頁，共八十一頁。?在治療中持續(xù)地圖像獲取及自動(Dong)校正顱骨跟蹤植入標(biāo)記點(diǎn)腫瘤運(yùn)動的可比較