放射腫瘤學(xué)總論-醫(yī)學(xué)課件

放射腫瘤學(xué)總論

放射腫瘤學(xué)概論

放射腫瘤學(xué)定義

放射腫瘤學(xué)發(fā)展歷史

放射腫瘤學(xué)的作用與地位

放射生物學(xué)基礎(chǔ)

放射治療實(shí)施過程與階段

放射治療新技術(shù)及展望腫瘤放射治療學(xué)定義

放射腫瘤學(xué)（RadiationOncology；Radiotherapy)是利用電離輻射治療腫瘤的一門臨床學(xué)科。它融合了腫瘤學(xué)、放射物理學(xué)、放射生物學(xué)，輻射劑量學(xué)與放射防護(hù)學(xué)等。放射治療的目標(biāo)對(duì)腫瘤細(xì)胞的最大殺傷對(duì)正常組織的最小損傷盡可能提高治療比放射腫瘤學(xué)發(fā)展歷史放射腫瘤學(xué)發(fā)展最早可以追溯的事件是:1895年倫琴RONTGEN發(fā)現(xiàn)X線。1896年一位法國里昂的醫(yī)生開始用X線治療胃癌。1898年居里夫婦(化學(xué)家)發(fā)現(xiàn)放射性元素:鐳之后更為電離輻射應(yīng)用于腫瘤治療奠定了基礎(chǔ)。放射腫瘤學(xué)的開始

居里CURIE夫婦于1898年發(fā)現(xiàn)了鐳用于血管瘤的治療倫琴R?NTGEN于1895年發(fā)現(xiàn)了X線并用于黑色素瘤的治療放射腫瘤學(xué)從此進(jìn)入了一百多年發(fā)展歷程1898年居里夫婦(化學(xué)家)發(fā)現(xiàn)天然放射性元素:鐳RONTGEN因發(fā)現(xiàn)X線于1901年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1903年BECQUEREL因發(fā)現(xiàn)放射性活性與倫琴、居里夫婦同獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)與放療

人工同位素的發(fā)現(xiàn)與放療1934年人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)居里夫婦的女兒與女婿在實(shí)驗(yàn)室放射治療基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備變遷20年代→深部X線機(jī)50年代→鈷-60遠(yuǎn)距離治療機(jī)60年代→電子直線加速器80年代→后裝治療機(jī)90年代之后:立體定向放射外科,三維適形放療,調(diào)強(qiáng)放療。2000以后：TOMO，cyberknife…腫瘤研究治療機(jī)構(gòu)與設(shè)備的誕生世界上第一家腫瘤治療機(jī)構(gòu)的雛形：巴黎居里鐳研究所啟動(dòng)鐳療時(shí)代（1910年）世界第一個(gè)腫瘤研究所：法國古斯塔夫腫瘤研究所（1921年）世界第一臺(tái)鈷-60遠(yuǎn)距離治療機(jī)產(chǎn)于加拿大（1951年）世界第一臺(tái)醫(yī)用電子直線加速器誕生（1954年）腫瘤放射治療的開始1904年用X治療血管瘤和皮膚癌患者1905年AntoineBéclère－法國放射學(xué)及放療之父，發(fā)現(xiàn)精原細(xì)胞瘤對(duì)Ｘ線極其敏感（放射敏感性）放射治療分類遠(yuǎn)距離放射治療（深部X線，高能X線和電子束照射，質(zhì)子，中子放療）近距離放射治療（居里治療，敷貼，腔內(nèi)放療與組織間插植放療）放射性同位素治療（同位素內(nèi)照射和粒子植入）放射腫瘤學(xué)科及其地位

放射腫瘤學(xué)是集合了多學(xué)科與高科技技術(shù)的一門獨(dú)立學(xué)科。約有70%的惡性腫瘤病人需要不同程度地接受放射治療，以達(dá)到治愈腫瘤或緩解癥狀、改善生活質(zhì)量的目的。根治性放射治療約50%癌癥患者在第一次治療不同階段需接受放射治療。放射治療在許多腫瘤治療中具有重要的治愈作用，每100例已治愈的癌癥病人中，約40例獲益于單純或聯(lián)合放療。放射治療可以讓患者多個(gè)器官功能保全。避免切除眼球、喉、乳房、舌、直腸或肢體等，在惡性腫瘤非毀損性保守治療中發(fā)揮主導(dǎo)作用。姑息性放射治療放療可明顯緩解惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移引起的頑固性疼痛，且能不同程度地達(dá)到腫瘤局部控制的目的。惡性腫瘤患者的神經(jīng)組織和血管受壓可經(jīng)放療得到緩解。放療還可快速止住癌癥患者的大出血。放射腫瘤學(xué)與其他學(xué)科的結(jié)合放療與手術(shù)、化療等療法相結(jié)合的綜合治療，可使40%的各類癌癥爭(zhēng)取臨床治愈。與手術(shù)結(jié)合包括術(shù)前放療、術(shù)中放療以及術(shù)后放療等。與化療的結(jié)合包括放療前的誘導(dǎo)化療、放化同期治療、放化交替治療以及放療后輔助化療等放射腫瘤學(xué)對(duì)腫瘤治療的貢獻(xiàn)

目前早期的鼻咽癌、喉癌、直腸癌等腫瘤經(jīng)過單純放射治療后，五年治愈率達(dá)到80-95%以上，其他各期的鼻咽癌、宮頸癌、淋巴瘤、前列腺癌等的五年生存率可達(dá)40-50%。放射生物需要回答的問題為什么電離輻射能夠用來治療惡性腫瘤什么類型的輻射能更好地應(yīng)用于臨床如何確定保證這一過程成功的重要因素放射生物學(xué)應(yīng)具備的基本知識(shí)電離輻射與物質(zhì)的相互作用[電子,光子，中子]基本的細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)尤其是DNA的結(jié)構(gòu)放射治療比放射生物效應(yīng)的發(fā)生機(jī)理

直接作用主要由射線直接作用于有機(jī)分子而產(chǎn)生自由基引起DNA分子出現(xiàn)斷裂、交叉而引起細(xì)胞死亡

間接作用主要由射線對(duì)人體組織內(nèi)水發(fā)生電離而產(chǎn)生自由基，這些自由基再和生物大分子如DNA發(fā)生作用，導(dǎo)致其不可逆損傷

細(xì)胞周期與放射敏感性G2與M期的放射敏感性最高S期的放射敏感性最低乏氧與再充氧隨機(jī)效應(yīng)由于細(xì)胞的變化(DNA)以及趨向惡性疾病增殖嚴(yán)重程度(例如癌癥)不依賴劑量無劑量閾值-也適用于非常小的劑量效應(yīng)概率隨劑量增加劑量效應(yīng)概率非隨機(jī)效應(yīng)的例子

皮膚破潰眼晶狀體白類障不孕癥腎功能衰竭急性放射綜合征(全身性)非隨機(jī)效應(yīng)的劑量閾值眼晶狀體白類障

2-10Gy永久性不孕癥男3.5-6Gy

女2.5-6Gy暫時(shí)性不孕癥男0.15Gy

女0.6Gy劑量效應(yīng)嚴(yán)重程度閾值有關(guān)閾值變化的因素

閾值有賴劑量給予方式:

單次大劑量效應(yīng)最明顯分次給予在大多數(shù)情況下可提高閾值降低劑量率在多數(shù)情況下可提高閾值閾值在不同的個(gè)體有所差別器官結(jié)構(gòu)與放射損傷并行結(jié)構(gòu)-腎臟、肝臟、肺放射損傷的嚴(yán)重程度與受照體積的大小和劑量有關(guān)串行結(jié)構(gòu)-脊髓放射損傷后果的嚴(yán)重程度與劑量有關(guān)而與受照體積的大小無關(guān)放射治療實(shí)施步驟

放射治療所需設(shè)備根據(jù)放射治療工作不同環(huán)節(jié)而不同體位與固定解剖數(shù)據(jù)采集模擬定位治療計(jì)劃和劑量學(xué)危及器官保護(hù)治療實(shí)施劑量檢測(cè)設(shè)備，質(zhì)量保證與維修放射治療技術(shù)種類射線投照技術(shù):外照射近距離照射直線加速器x-射線(外照射):常規(guī)直線加速器-按射束調(diào)整技術(shù)分為以下幾種:三維適形放射治療適形弧形旋轉(zhuǎn)治療調(diào)強(qiáng)放療(靜態(tài)step-and-shoot,動(dòng)態(tài)dMLC)容積調(diào)強(qiáng)放療放射外科(伽馬刀GammaKnife,射波刀CyberKnife)斷層放療放射治療技術(shù)演變高分辨調(diào)強(qiáng)多葉準(zhǔn)直器動(dòng)態(tài)

MLC調(diào)強(qiáng)1960’s1970’s1980’s1990’s2000’s低熔點(diǎn)鉛擋塊電子線擋塊BlockswereusedtoreducethedosetonormaltissuesMLCleadsto3Dconformaltherapywhichallowsthefirstdoseescalationtrials.ComputerizedIMRTintroducedwhichallowedescalationofdoseandreducedcompilations功能顯像IMRTEvolutionevolvestosmallerandsmallersubfieldsandhighresolutionIMRTalongwiththeintroductionofnewimagingtechnologies第一臺(tái)直線加速器三維適形放療計(jì)劃系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直器ThelinacreducedcomplicationscomparedtoCo60放射腫瘤整體方案LiteBoxCTMR檔案

機(jī)載影像系統(tǒng)

虛擬模擬定位

治療計(jì)劃治療審核驗(yàn)證.模擬定位HIS/RISLiteBoxLiteBox放射治療計(jì)劃系統(tǒng)治療計(jì)劃系統(tǒng)treatmentplanningsystem(TPS)是一套能夠讓醫(yī)師、物理師和劑量師高效并且高質(zhì)量地為患者建立、選擇和確認(rèn)一個(gè)完整治療計(jì)劃的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)治療計(jì)劃系統(tǒng)在放射治療中的作用腫瘤和緊要器官OAR的勾畫正向計(jì)劃(三維適形放療,適形弧形旋轉(zhuǎn)治療)

射束的設(shè)置(等中心,射束角度等.)

劑量計(jì)算逆向計(jì)劃(調(diào)強(qiáng)放療IMRT,容積調(diào)強(qiáng)放療VMAT)

射束的設(shè)置(等中心,射束模式,射束角度/弧度等.)

處方劑量劑量計(jì)算與計(jì)劃優(yōu)化計(jì)劃評(píng)價(jià),質(zhì)控,輸出等.頭部體位固定裝置GSBSMedPhysIII

PositronEmissionTomography?PhysicalProcess: Relativedistribution ofsomeradioactive agent

–Commonly18FDG?Representationof ‘function’–18FDGuptakerelatedtoincreasedmetabolicrateGSBSMedPhysIIIGTVDefinitionMethods?TheGTV:Methods–“Clinicallydemonstrable…”?Imagingconsiderations:EffectofwindowandlevelonimagesegmentationCT-MR融合示意圖GSBSMedPhysIIIGTVDefinitionMethods?TheGTV:Methods–“Clinicallydemonstrable…”–Multi-modality fusion(CT/MRI)精確放療實(shí)施條件-醫(yī)用直線加速器多葉光柵TheMulti-leafCollimator(MLC)影像指導(dǎo)放療ImageGuidedRT(IGRT)呼吸門控RespiratoryGating-治療實(shí)施的質(zhì)量保證QA射線束塑形裝置主直角準(zhǔn)直器楔形板多葉準(zhǔn)直器-野邊緣塑形擋塊補(bǔ)償器多葉準(zhǔn)直器-調(diào)強(qiáng)用IMRT單雙層多葉準(zhǔn)直器適形效果更多的射線束=更高的精確度1野5野11野17野25野51野mmmmmmmmmmmm治療計(jì)劃質(zhì)量評(píng)估

DVH腫瘤控制概率TCP正常組織并發(fā)癥概率NTCP治療計(jì)劃的評(píng)價(jià)最佳腫瘤靶體積的體積劑量直方圖Dose-VolumeHistogram(DVH)的特征如下

-高百分比的腫瘤靶體積達(dá)到所給與的處方劑量（腫瘤靶體積被充分包繞）

-超過處方劑量的靶體積迅速減少（靶體積內(nèi)劑量均勻性）緊要器官Organ-at-Risk(OAR)的DVHs解讀較為復(fù)雜（序列和并行組織結(jié)構(gòu)SerialversusParallelStructures）后裝治療系統(tǒng)mHDRandGENIEPLATO后裝治療計(jì)劃系統(tǒng)Definedoseconstraints

確定相應(yīng)的劑量限制和權(quán)重PLATOoptimizesaccording

todoseconstraintsanddoseprescriptionPLATO根據(jù)處方劑量和劑量限制的要求做優(yōu)化逆向優(yōu)化內(nèi)照射治療計(jì)劃UniquesolutionforProstateCancer

TreatmentusingseedsSeedspre-planningLivePlanningandrealtimeisodose

updatewhileinsertingneedlesas

perpre-planning粒子植入設(shè)備圖像引導(dǎo)放療IGRT移動(dòng)靶區(qū)精確靶點(diǎn)定位腫瘤退縮或增大腫瘤及其周圍組織解剖結(jié)構(gòu)變化適用于實(shí)時(shí)影像監(jiān)控系統(tǒng)呼吸門控系統(tǒng)CTVCTVPTVPTV非圖像引導(dǎo)圖像引導(dǎo)圖像引導(dǎo)放療與動(dòng)態(tài)定靶放射治療技術(shù)的發(fā)展常規(guī)放療技術(shù)與切線野技術(shù)

立體定向放射治療技術(shù)（SRT）適形調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)（IMRT）三維劑量分布圖非調(diào)強(qiáng)放療調(diào)強(qiáng)放療BeamDeliverywithaMLCBeamDeliverywithaMLC0.03MUDoseDelivery2.5mmspatiallongitudinal5.0mmspatiallateral圖象引導(dǎo)放療技術(shù)（IGRT）高新放療技術(shù)及裝置IGRT圖像指導(dǎo)放療

IMRT調(diào)強(qiáng)放療

CYBERKNIFE射波刀

TOMOTHERAPY螺旋斷層放療

VMAT/RAPIDARC容積調(diào)強(qiáng)放療Sequential/SerialTomotherapy序列斷層治療（Peacock）HelicalTomotherapy螺旋斷層治療（TomoTherapy）斷層治療的分類SliceTherapyorTomotherapy斷層治療螺旋斷層放療示意圖TomoTherapy在放療技術(shù)發(fā)展中所處的位置治療精度{相關(guān)于子野數(shù)目}普通放療適形放療調(diào)強(qiáng)放療影像引導(dǎo)調(diào)強(qiáng)放療鈷60直線加速器直線加速器＋多葉光柵IGRT直線加速器TomoTherapy直線加速器＋多葉光柵＋TPS劑量引導(dǎo)調(diào)強(qiáng)放療CYBERKNIFE臨床應(yīng)用CYBERKNIFE臨床應(yīng)用IMAT1)2)3)4)Radiationcontinuously