放射治疗概述与进展

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1、放射治疗概述与进展放射治疗概述与进展 河南科技大学第一附属医院河南科技大学第一附属医院 肿瘤放疗科肿瘤放疗科王晓宏王晓宏 概念：利用放射线治疗肿瘤的一门学科。这些 射线可以是放射性核素产生的、射线 ；x射线治疗机和各类加速器产生的不同能 量的x线；也可以是各类加速器产生的电子 束、质子束、负介子束以及其它重粒子束 等。放射治疗学研究内容放射治疗学放射物理知识放射生物知识肿瘤学放射治疗在肿瘤治疗中的地位据文献统计，70%的恶性肿瘤病人， 治疗某一阶段需做放射治疗。WHO2002年报告45%的恶性肿瘤可 治愈，其中手术治愈22%，放射治疗治愈 18%，化疗治愈5%。主要内容 一、 放射治疗发展历史

2、 二、 放射治疗设备 三、 放射物理 四、 放射生物 五、 放射治疗临床 六、 IMRT和IGRT 七、 放射治疗进展1895年 伦琴 发现 X 射线1901年荣获首届Nobel物理学奖放射治疗发展历史1896年 贝克雷尔发现铀的放射性放射治疗发展历史1896年 居里夫妇发现镭1903 年 Nobel物理学奖1911年 Nobel化学奖放射治疗发展历史 1896年 第一例放射治疗 1920s x线治疗喉癌 镭治疗宫颈癌 1930s Courtard 建立了分次放疗的方法 1950s 钴-60治疗恶性肿瘤 1970s CT应用于肿瘤诊断和治疗加速器治疗恶性肿瘤模拟定位机应用 1980s MRI应

3、用于肿瘤诊断和放疗放疗计划系统（TPS）应用 1990s 适形放射治疗及调强放射治疗（IMRT）CT模拟机深部X线治疗机 钴-60治疗机放射治疗设备直线加速器 后装治疗机放射治疗设备治疗计划系统（TPS） 利用数学模型，计算剂量分布的计算机系 统帮助比较、确定合理的放疗计划 逆向计划系统可以按照给定条件优化放疗 计划放射治疗的辅助设备模拟机： 能重复治疗机的所有运动，并模拟治疗机 几何条件的X线透视装置 在模拟的治疗条件下，确定照射范围 可摄片留作资料 CT模拟机可三维重建患者结构，并确定照 射野放射治疗的辅助设备射线的种类：同位素：天然的，如镭226人工的，如钴60 ，铱192 X线治疗机：

4、X线直线加速器：电子线，X线 重粒子加速器：质子，中子，负介子和 碳，氧等重粒子放射物理学X、射线 光电效应 康普顿效应 对电子效应电离射线与物质的相互作用电子线 电离 激发 轫致辐射 Gy（格雷，Gray） 1 Gy=100cGy=1J/Kg电离射线的吸收剂量直接损伤：射线直接作 用于DNA分子，导致DNA 链断裂、交叉。 间接损伤：射线对人体 组织内水产生电离，生 成自由基，这些自由基 再与生物大分子发生作 用，导致不可逆损伤。放射生物学受损伤细胞的转归致死性剂量照射 凋亡 分裂死亡 分裂畸变 非致死性剂量照射 亚致死性损伤的修复 潜在致死性损伤的修复放射治疗肿瘤的基本原理正常组织相对于肿

5、瘤组织，有更强大 的修复损伤能力和增殖能力放射敏感性 放射敏感性与肿瘤的增殖能力成正比，与 细胞的分化程度成反比 肿瘤和同类正常组织的放射敏感性相类似细胞周期与放射敏感性 G0，S，G1后期：不敏感 G1早期：相对不敏感 G2/M期：较敏感肿瘤放射敏感性的分类 高度敏感：精原细胞瘤、白血病、恶性淋 巴瘤 中度敏感：基底细胞癌、鳞状细胞癌、非 小细胞肺癌 低度敏感：大部分脑瘤、软组织肿瘤、骨 肉瘤及恶性黑色素瘤放射治疗临床应用放射治疗总体原则：尽量提高肿瘤区剂量 ，同时尽量降低正常 组织受照剂量。达到 杀灭肿瘤，又不严重 损伤肿瘤周围正常组 织的目的。 外照射（远距离）：源位于体外的一定距 离，

6、集中照射某一处组织，是最常用的方 式。 近距离照射（组织间、腔内）：指放射源 密闭后直接放在人体表面、自然腔道或组 织内。如鼻咽、食管、宫颈等部位。 放射性同位素：经口服或静脉注射，利用 器官选择性吸收作用，如：I131、32P。放射治疗方式 根治性放疗：主要取决于肿瘤组织来源、 分化程度、发生的器官和组织、临床分期 、大体类型及瘤床，对放射线敏感程度和 病人状况。通过放疗获得持久的局部和区 域控制，病人在放疗后获得长期生存的可 能。 姑息性放疗：一般分期较晚（有转移）， 病人健康状况差，对放射线抗拒等，通过 放疗缓解由肿瘤引起的局部症状，如癌性 疼痛、出血、压迫或侵犯引起的梗阻 。临床中放射

7、治疗目的放射治疗适应症 首选放疗 鼻咽癌，喉癌，扁桃体癌，舌 癌，恶性淋巴瘤，宫颈癌，皮肤癌，上 段食道癌等 次选放疗或配合其它治疗 颅内肿瘤，上 颌窦癌，下咽癌，肺癌，下段食道癌， 胸腺癌，直肠癌，乳腺癌，膀胱癌，淋 巴瘤等 姑息性放疗 止痛：有效率80%以上；减 轻压迫：颅内高压，脊髓截瘫，上腔静 脉综合症；止血：鼻咽癌，宫颈癌等放疗与手术的综合治疗：(一)、术前放疗 优点：（1）照射后使肿瘤缩小，从而提高手 术切除率，（2）减少手术野内癌细胞的污染， 从而减少手术区癌细胞种植，降低癌细胞的生命 力，从而可能减少播散。缺点：（1）延迟手术（2）可能影响切口愈合术前放疗价值较为肯定的有头颈部

8、肿瘤如上颌 窦癌、宫体癌、直肠癌等。放疗2-4周后手术。 放疗与其他治疗的综合治疗术中放射治疗：优点：直视下清楚地对准靶区进行照射，正常 组织可得到保护。缺点：只能照射一次。不符合分次照射原则。适用于腹腔深在肿瘤，手术不能切除或切除不彻底者。疗效较肯定的报告为胃癌。放疗与手术的综合治疗术后放射治疗：优点：大部分肿瘤已被切除，有手术及病理指 导放射治疗，有利于放射治疗的控制。缺点：损伤了血运可能造成残存的癌细胞乏氧而 不敏感。手术切除不彻底的病例采用术后放射治疗，可降低局部复发。疗效较肯定的报告为乳腺癌、肺 癌、卵巢癌期、脑星形细胞瘤、级等。放疗与手术的综合治疗目前应用广泛，如肺癌、食管癌、头颈

9、部鳞癌、直肠癌、宫颈癌等。包括同步放化疗、序贯放化疗、交替治疗等。优点：提高肿瘤局部控制，减少远处转移，器官结构和功能的保存。缺点：增加全身或局部毒性。放疗与化疗的综合治疗综合治疗不是简单的先手术，手术失 败后则放射治疗，放射治疗失败后化疗， 而是要组织相关科室的人员共同制订目的 明确、有根据、有计划且合理的综合治疗 方案，只有这样才能提高疗效。适形放射治疗的分类：经典适形放射治疗经典适形放射治疗调强适形放射治疗（调强适形放射治疗（IMRTIMRT）调强适形放疗概念：调强放射治疗（IMRT）是一种能够将高剂量 区域限制在靶区体积范围内的放射治疗技术，它 运用非均匀流量分布的射线束来提高靶区和危

10、及 器官剂量分布的适形度。剂量分布靶区适形调强适形放疗调强适形放疗的条件1. 在照射方向上，照射野的形状必须与病变（靶区）的投影形状一致。 2. 射野内诸点的输出剂量率必须按要求的方式进行调整，使得靶区病变内及表面的剂量处处相等：A 射野形状适形（BEV）B 射野内强度调节PQR SIMRT原理IMRT原理放疗流程的剂量输出调强放疗非均匀辐射强度 的剂量输出 TPS 治疗参数剂量分布 TPS均匀辐射强度 设计的治疗目标“经典”适形放疗治疗参数调强放射治疗调强放射治疗逆向计划较传统正向计划的优势： 提高靶区内剂量分布的均匀性，有助于减小周围 敏感器官的受照剂量。 加快计划设计的速度，降低剂量优化

11、设计的复杂 性。 调整最佳治疗计划使之符合实际剂量投射技术的要求，满足各种硬件条件的限制。调强放射治疗调强放疗的实施方法： 静态调强 - 在叶片、机架、治疗床运动时不出束 - 较慢，较简单 动态调强 - 在叶片、机架、治疗床运动时要出束 - 较快，较灵活，较复杂 肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤 因肿瘤局部控制失败导致远地转移的癌瘤 解剖结构复杂、形状比较复杂，特别是凹形靶区；或多靶点的肿瘤的治疗 常规放疗疗效很好，希望进一步减少放射并发症和改进患者疗后的生存质量临床适应症图像引导放射治疗定义图像引导放疗（IGRT）是指通过放疗前以加 速器自带的CT进行扫描，采集并重建三维图 像，与治疗计划图像配

12、准后再实施治疗。IGRT的主要作用 减少摆位误差 头颈部肿瘤从 5mm 2mm 胸腹部肿瘤从 10mm 3mm 减少器官运动引起的内边界 呼吸门控从 10mm 3-5mm 动态跟踪从 10mm 3mm 减少器官变形引起的剂量变化特点 分次治疗摆位时和(或) 治疗中采集图像和(或) 其他信号 利用这些图像和(或 )信号，引导此次治疗和(或) 后续分次治疗图像引导放射治疗最终目的引导放射线准确的按计划设计投照到肿瘤靶区校正患者摆位调整治疗计划引导射线束照射图像引导放射治疗IGRT系统流程引导图像类型 二维 X射线透视图像或三维重建图像， 有时间标记的四维图像 超声二维断层图像或三维重建图像 其他信

13、号 可以是体表红外线反射装置反射的红 外线，或埋在患者体内的电磁波转发装置发出的电 磁波等图像引导放射治疗图像引导放射治疗引导图像类型 2D 平片 传统胶片 拍摄正侧位或射野形状胶片，与计划 影像比较，查每次摆位；当误差大于允许值时，通过移床予以校正，然后再做治疗 电子射野影像系统（EPID）引导图像类型 3D CT图像 获取CT图像方法： 同轨 西门子Primatom采用 CT-on-rail 技术 断层治疗的直接CT获取 Tomotherapy HiArt 系统 采用螺旋CT技术 锥形束 CT 医科达的Synergy 、西门子的Artiste 、 瓦里安的Trilogy 系列加速器图像引导

14、放射治疗引导图像类型 3D CT图像 获取CT图像方法：KV锥形束CT医科达 synergyKV、MV成角90度 获得3D容积图像 静态、动态EPID、图像引导放射治疗引导图像类型 4D 图像Brain-lab 的Norvalis立体定向放疗系统Accuray 的CyberKnife 立体定向放疗系统这两种设备均安装了两对kV 级X 线球管和射线探测器阵列,两对装置轴线正交,相对水平方向倾斜45图像引导放射治疗IGRT应用 （在线校位）获取3D计划影像病人摆位获取治疗体位影像与计划图像比较匹配修正位置开始精确治疗IGRT的主要实现方式IGRT的主要实现方式IGRT应用（自适应放疗）测量每次摆位

15、误差每个分次治疗时获取图像根据最初(59 次) 误差预测整个疗程的摆位误差;调整PTV 和CTV 的间距修改治疗计划 继续治疗肺部靶 组织位 移脱靶扩大 照射 区正常组 织损伤 增加呼吸运动肿瘤控 制率下 降放疗并 发症增 加IGRT的主要实现方式IGRT应用（呼吸门控技术）呼吸运动暂停/减 小呼吸 运动幅 度主动照射野 跟随运 动动态监 测呼吸加速器 响应被动体外标记体内标记自主屏气腹部压块bodyfixIGRT的主要实现方式7放射治疗技术新进展容积旋转调强放疗（VMAT）螺旋断层放疗（Tomo Therapy）自适应放疗立体定向放疗（SRT）重粒子放疗容积旋转调强放射治疗定义 容积旋转调强放射治疗（ VMAT）是指通过一种新 的剂量传输方法完成一个 弧或多个弧的机架旋转来 实现调强适形放射治疗， 在加速器传输剂量的同时 机架旋转角度、输出剂量 率、多叶准直器叶片的运 动位置均在连续不断地改 变。特点 与传统调强放射治疗 相比，治疗时间明显 缩短 剂量分布与传统调强 放射治疗计划类似 治疗的机器跳数减少容积旋转