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1、肿瘤放射治疗学肿瘤放射治疗学第一篇第一篇 绪论绪论1 1放射肿瘤学基本定义放射肿瘤学基本定义放射肿瘤学：放射肿瘤学：放射肿瘤学是关于肿瘤的病因、治疗和放射肿瘤学是关于肿瘤的病因、治疗和预防知识的，涉及使用放射治疗设备进行治疗的，具有特预防知识的，涉及使用放射治疗设备进行治疗的，具有特殊专长的一门医学学科。殊专长的一门医学学科。放射肿瘤学的基础：放射肿瘤学的基础：是放射物理学、放射生物学，是放射物理学、放射生物学，还涉及肿瘤学、病理学、医学影像学以及其他临床医学，还涉及肿瘤学、病理学、医学影像学以及其他临床医学，是一门涉及知识面非常广的学科。是一门涉及知识面非常广的学科。放射治疗：放射治疗：放射
2、治疗是使用放射线治疗恶性肿瘤（偶放射治疗是使用放射线治疗恶性肿瘤（偶有良性病）的一种临床治疗手段，是肿瘤治疗的三大手段有良性病）的一种临床治疗手段，是肿瘤治疗的三大手段之一。之一。 2 2第一章第一章 放射肿瘤学的历史放射肿瘤学的历史放射线应用于科学研究和医学领域已有放射线应用于科学研究和医学领域已有放射线应用于科学研究和医学领域已有放射线应用于科学研究和医学领域已有100100多年的历史，多年的历史，多年的历史，多年的历史，X X线的发现是这个历史的起点。线的发现是这个历史的起点。线的发现是这个历史的起点。线的发现是这个历史的起点。1895189518951895年伦琴发现了年伦琴发现了年伦
3、琴发现了年伦琴发现了X X X X线。线。线。线。1898189818981898年法国年法国年法国年法国BecquerelBecquerelBecquerelBecquerel发现了能产生放射线的铀发现了能产生放射线的铀发现了能产生放射线的铀发现了能产生放射线的铀1898189818981898年居里夫妇发现了镭，并首次提出了年居里夫妇发现了镭，并首次提出了年居里夫妇发现了镭，并首次提出了年居里夫妇发现了镭，并首次提出了“放射性放射性放射性放射性”的概的概的概的概念。念。念。念。18991902189919021899190218991902年，开始实验性的使用年，开始实验性的使用年，开始实
4、验性的使用年，开始实验性的使用X X X X线来治疗皮肤癌患者，线来治疗皮肤癌患者，线来治疗皮肤癌患者，线来治疗皮肤癌患者，并获得良好疗效。并获得良好疗效。并获得良好疗效。并获得良好疗效。1951195119511951年，第一台年，第一台年，第一台年，第一台60606060CoCoCoCo远距离治疗机问世，开始了现代外照远距离治疗机问世，开始了现代外照远距离治疗机问世，开始了现代外照远距离治疗机问世，开始了现代外照射治疗。射治疗。射治疗。射治疗。3 319521952年英国年英国Hammer Smith Hammer Smith 医院安装了医院安装了第一台第一台8MV8MV固定型射固定型射频
5、微波直线加速器。频微波直线加速器。19611961年遥控后后装开始应用于近距离放射治疗。年遥控后后装开始应用于近距离放射治疗。19641964年年“巴黎系统巴黎系统”确定。确定。19671967年年刀问世，刀问世，1968196819681968年年年年X X X X刀诞生。刀诞生。刀诞生。刀诞生。19681968年电子直线加速器。年电子直线加速器。2020世纪世纪7070年代瑞典的年代瑞典的BrahneBrahne又提出了强调又提出了强调适应形放射治疗适应形放射治疗的概念。的概念。IMRTIMRT不仅要求照射野的形状与变形状一致，而且不仅要求照射野的形状与变形状一致，而且还要求病变内各点的剂
6、量是均匀的，这是在适形放射治疗还要求病变内各点的剂量是均匀的，这是在适形放射治疗的基础上的又一发展。的基础上的又一发展。这种精确的放射治疗被认为是这种精确的放射治疗被认为是2121世世纪纪放射治疗的主流放射治疗的主流放射治疗的主流放射治疗的主流。4 4第二章第二章 放射治疗在肿瘤治疗中的地位放射治疗在肿瘤治疗中的地位目前恶性肿瘤治疗的三大手段：手术、放射治疗、化学治疗，根据恶性肿瘤的生物学特点和解剖、生理、药理学原理将三大治疗手段有机结合起来，产生了任何一种单独疗法达不到的效果，这种综合治疗，已是国内外治疗肿瘤的一大趋势5 5放射治疗在综合治疗中所发挥的作用放射治疗在综合治疗中所发挥的作用1.
7、1.放射治疗与手术放射治疗与手术（1 1）术前放射治疗：术前放射治疗可以提高手术的切除率，）术前放射治疗：术前放射治疗可以提高手术的切除率，缩小手术切除范围，保存正常功能，减少手术中种植和缩小手术切除范围，保存正常功能，减少手术中种植和播散。播散。（2 2）术中放射治疗：手术不能切除或切除不彻底者，手术）术中放射治疗：手术不能切除或切除不彻底者，手术中一次给予大剂量的照射，应用适宜能量的电子束，最中一次给予大剂量的照射，应用适宜能量的电子束，最大限度减少正常组织剂量，也能收到比较好的效果。大限度减少正常组织剂量，也能收到比较好的效果。（3 3）术后放射治疗：对手术切除不彻底，淋巴结有转移，）术
8、后放射治疗：对手术切除不彻底，淋巴结有转移，淋巴引流区需预防治疗的病人，采用术后放射治疗均可淋巴引流区需预防治疗的病人，采用术后放射治疗均可降低局部复发率，提高生存率。降低局部复发率，提高生存率。（4 4）放射治疗在保持形体完整和功能维持方面的重要作用：）放射治疗在保持形体完整和功能维持方面的重要作用：早期乳腺癌的保乳治疗、直肠癌的保肛治疗等，放射治早期乳腺癌的保乳治疗、直肠癌的保肛治疗等，放射治疗在这些成功的治疗中起到了关键性的作用。疗在这些成功的治疗中起到了关键性的作用。6 62.2.放射治疗与化学治疗：放射治疗与化学治疗：化学治疗多为全身用药，化学治疗多为全身用药，优势在于优势在于控制全
9、身控制全身多发转移灶及亚临床病灶，治多发转移灶及亚临床病灶，治疗后常常是原位复发，而放射治疗的优势在于疗后常常是原位复发，而放射治疗的优势在于局局部病变部病变、病变周围亚临床病变的控制，减少远处、病变周围亚临床病变的控制，减少远处转移的发生。转移的发生。肺小细胞癌化学治疗是主要治疗方法。肺小细胞癌化学治疗是主要治疗方法。放射治疗与化学治疗并用的方法很多：放射治疗与化学治疗并用的方法很多： 有新辅助治疗（先化后放）有新辅助治疗（先化后放）、辅助治疗（先放后辅助治疗（先放后化）化）、同步治疗（放化同步进行），同步治疗（放化同步进行），其中同步治其中同步治疗疗效更好。疗疗效更好。7 73.3.放射治
10、疗、手术治疗、化学治疗的综合治疗。放放射治疗、手术治疗、化学治疗的综合治疗。放射治疗加化学治疗不仅提高手术的切除率、减少射治疗加化学治疗不仅提高手术的切除率、减少局部复发率，而且对于器官及功能的保存具有极局部复发率，而且对于器官及功能的保存具有极大作用。大作用。 综合治疗的方法很多，根据病人的机体状况，综合治疗的方法很多，根据病人的机体状况，肿瘤的病理类型，侵犯范围和发展趋势，有计划肿瘤的病理类型，侵犯范围和发展趋势，有计划地、合理地应用现有治疗手段，以期较大幅度地地、合理地应用现有治疗手段，以期较大幅度地提高治愈率和改善病人的生活质量。提高治愈率和改善病人的生活质量。 8 8第二篇第二篇 肿
11、瘤放射治疗学的物理学基础肿瘤放射治疗学的物理学基础 第一节第一节第一节第一节 放射源放射源放射源放射源 一、种类：可分为三种一、种类：可分为三种一、种类：可分为三种一、种类：可分为三种 1.1.可释放出可释放出 、 、 射线的各种放射线的各种放 射性同位素射性同位素6060CoCo、192192Ir Ir、226226RaRa等放射源为放射治疗常用放等放射源为放射治疗常用放射源。射源。 2.2.常压常压X X射线治疗机和各类医用加速器射线治疗机和各类医用加速器 临床常用医临床常用医用加速器主要有能产生高能用加速器主要有能产生高能X X射线和高能电子束射线和高能电子束的电子直线加速器。的电子直线
12、加速器。 3.3.放射治疗重粒子束主要指快中子、质子、负放射治疗重粒子束主要指快中子、质子、负 介介子及氮、碳、氧等离子。子及氮、碳、氧等离子。 9 9二、临床常用放射源的物理特性二、临床常用放射源的物理特性1.226镭（226Ra）： 226Ra的半衰期为1590年，镭源的射线能谱复杂，包括、射线，其中射线含有多种能量，最大能量3.3MeV,最小能量为0.047MeV。2.60Co(60钴)：是放射治疗常用放射性核素。半衰期为5.3年，平均能量为1.25MeV。3.137Cs(137铯)：在近距离治疗中作为I镭源替代物使用，适用于做中、低剂量率的射线源，其剂量计算比较困难。半衰期为33.0年
13、，能量为0.662MeV。10104.4.192192Ir(Ir(192192铱铱) )：适用于做高剂量率近距离放射治疗的：适用于做高剂量率近距离放射治疗的放射源。半衰期为放射源。半衰期为74.074.0天，平均能量为天，平均能量为0.38MeV.0.38MeV.5.5.198198Au(Au(198198金金) )：半衰期为：半衰期为2.72.7天，天， 射线能量为射线能量为0.412MeV0.412MeV，其射线能量低，易于屏蔽，曾作为，其射线能量低，易于屏蔽，曾作为222222RnRn（222222氡）的替代源广泛用于肿瘤的种植放氡）的替代源广泛用于肿瘤的种植放射治疗。射治疗。6.6.1
14、25125I( I(125125碘碘) )：目前广泛用于永久性种植及插入放射：目前广泛用于永久性种植及插入放射治疗与治疗与198198AuAu和和222222RnRn相比，具有更长的半衰期为相比，具有更长的半衰期为60.260.2天，更低的天，更低的 射线能量并更易于存储。射线能量并更易于存储。1111第二节 常用的放射治疗设备深部治疗X射线机 深部治疗X线机在现代肿瘤放射治疗中仅限于表浅部位肿瘤的照射，如位于体表的淋巴结转移灶等。 一台完整的X射线机主要由X射线管、高压发生器、控制台及辅助控制器和设备构成1212远距离远距离60Co治疗机治疗机6060CoCo治疗机作为外照射治疗的重要设备在
15、各类医院放射治治疗机作为外照射治疗的重要设备在各类医院放射治疗部门疗部门广泛使用广泛使用。基本构造基本构造 6060CoCo治疗机有治疗机有固定式固定式和和旋转式两种类型旋转式两种类型，由于旋转式机头，由于旋转式机头可朝一定方向旋转，可朝一定方向旋转，病人摆放体位方便、摆位精度较高病人摆放体位方便、摆位精度较高，较为常用。较为常用。 6060CoCo治疗机头治疗机头 ：主要由：主要由钴源、源室、防护外壳和射线准直钴源、源室、防护外壳和射线准直器器组成。组成。 6060CoCo治疗的半影治疗的半影：射线束在模体形成的照射野边缘的吸收：射线束在模体形成的照射野边缘的吸收剂量随离开射线中心轴距离增大
16、发生急剧变化称为半影。剂量随离开射线中心轴距离增大发生急剧变化称为半影。 三种原因造成三种原因造成6060CoCo治疗半影治疗半影：几何半影、穿射半影、散几何半影、穿射半影、散射半影射半影6060CoCo治疗机的特点：产生的射线治疗机的特点：产生的射线能量高。穿透力强，射线能量高。穿透力强，射线与组织作用产生的侧向散射较少与组织作用产生的侧向散射较少，射野边缘以外正常组织，射野边缘以外正常组织受量较少，临床上可用于更深部位的肿瘤治疗。受量较少，临床上可用于更深部位的肿瘤治疗。1313三、医用电子直线加速器三、医用电子直线加速器为适应现代肿瘤放射治疗的需要，采用医用电子为适应现代肿瘤放射治疗的需
17、要，采用医用电子直线加速器产生高能直线加速器产生高能X X射线和电子线来实施治疗更射线和电子线来实施治疗更有利。有利。原理：原理：利用微波电厂，沿直线加速电子到较高能利用微波电厂，沿直线加速电子到较高能量，从而获得高能量，从而获得高能X X射线或电子线的放射治疗装置。射线或电子线的放射治疗装置。基本机构：基本机构：主要由加速管、微波功率源、微波传主要由加速管、微波功率源、微波传输系统、电子枪、束流系统、真空系统、恒伟冷输系统、电子枪、束流系统、真空系统、恒伟冷却系统、控制系统、辅助治疗系统组成。却系统、控制系统、辅助治疗系统组成。医用电子直线加速器有高能医用电子直线加速器有高能X X射线和电子
18、束两种射射线和电子束两种射线束模式应用于放射治疗。线束模式应用于放射治疗。特点：特点：医用电子直线加速器可能量选择医用电子直线加速器可能量选择X X射线的档射线的档位，可以根据肿瘤的深浅，选择不同能量的电子位，可以根据肿瘤的深浅，选择不同能量的电子线。线。1414四、近距离后装置治疗机四、近距离后装置治疗机 近距离治疗是与远距离相对而言的，近距离治疗主要包近距离治疗是与远距离相对而言的，近距离治疗主要包近距离治疗是与远距离相对而言的，近距离治疗主要包近距离治疗是与远距离相对而言的，近距离治疗主要包括括括括腔内、管内照射、组织间插植、术中置管和敷贴照射腔内、管内照射、组织间插植、术中置管和敷贴照
19、射腔内、管内照射、组织间插植、术中置管和敷贴照射腔内、管内照射、组织间插植、术中置管和敷贴照射。 现代近距离后装治疗系统一般由四部分组成：现代近距离后装治疗系统一般由四部分组成：现代近距离后装治疗系统一般由四部分组成：现代近距离后装治疗系统一般由四部分组成： 放射源放射源放射源放射源施源器施源器施源器施源器源室及放射源驱动源室及放射源驱动源室及放射源驱动源室及放射源驱动治疗计划系统治疗计划系统治疗计划系统治疗计划系统 特点：特点：特点：特点： 一、一、一、一、放射源微型化，放射源通过施源器可以到达体内需放射源微型化，放射源通过施源器可以到达体内需放射源微型化，放射源通过施源器可以到达体内需放射
20、源微型化，放射源通过施源器可以到达体内需要治疗的肿瘤的各个部位，放射源在体内的驻留位置和驻要治疗的肿瘤的各个部位，放射源在体内的驻留位置和驻要治疗的肿瘤的各个部位，放射源在体内的驻留位置和驻要治疗的肿瘤的各个部位，放射源在体内的驻留位置和驻留时间可以由计算机精确控制，实现理想的剂量分布。留时间可以由计算机精确控制，实现理想的剂量分布。留时间可以由计算机精确控制，实现理想的剂量分布。留时间可以由计算机精确控制，实现理想的剂量分布。 二、二、二、二、利用高活度利用高活度利用高活度利用高活度IrIr源可以实现高剂量率治疗，缩短照射时源可以实现高剂量率治疗，缩短照射时源可以实现高剂量率治疗，缩短照射时
21、源可以实现高剂量率治疗，缩短照射时间，减少病人痛苦。间，减少病人痛苦。间，减少病人痛苦。间，减少病人痛苦。 三、三、三、三、治疗计划由计算机模拟生成，不同治疗方案可以进治疗计划由计算机模拟生成，不同治疗方案可以进治疗计划由计算机模拟生成，不同治疗方案可以进治疗计划由计算机模拟生成，不同治疗方案可以进行优化比较，提高疗效。行优化比较，提高疗效。行优化比较，提高疗效。行优化比较，提高疗效。1515五、放射治疗模拟定位机五、放射治疗模拟定位机 模拟定位机是用模拟加速器或模拟定位机是用模拟加速器或6060CoCo治疗机治疗条件的专治疗机治疗条件的专用用X X射线成像系统。射线成像系统。（一）普通模拟定
22、位机的工作原理与结构（一）普通模拟定位机的工作原理与结构 普通模拟定位机的成像原理与一般普通模拟定位机的成像原理与一般X X射线摄影用射线摄影用X X射线机进射线机进本相同。其基本结构由本相同。其基本结构由X X射线管、影像增强器、射线管、影像增强器、X X射线电视、射线电视、旋转机架、诊断床及控制台组成。旋转机架、诊断床及控制台组成。 其不同于一般其不同于一般X X射线成像系统之处在于其与加速器、射线成像系统之处在于其与加速器、6060CoCo治疗机一致的旋转机架及射线准直器系统。治疗机一致的旋转机架及射线准直器系统。 模拟定位机在治疗计划设计过程中主要执行两大功模拟定位机在治疗计划设计过程
23、中主要执行两大功能：能：提供有关肿瘤和重要器官的影像信息，可直接用于提供有关肿瘤和重要器官的影像信息，可直接用于治疗计划设计。治疗计划设计。用于治疗方案的验证与模拟用于治疗方案的验证与模拟1616（二）（二）CTCT模拟模拟 CTCT模拟定位是利用薄层或螺旋扫描模拟定位是利用薄层或螺旋扫描CTCT模拟验证模拟验证放射治疗过程，可以实现治疗部位的三围放射治疗过程，可以实现治疗部位的三围CTCT重建，重建，并确定投照方向上靶区视观结构，如射野大小、并确定投照方向上靶区视观结构，如射野大小、形状、方向等治疗参数。形状、方向等治疗参数。完整的完整的CTCT模拟系统主要由三部分组成：模拟系统主要由三部分
24、组成：大视野薄层或螺旋大视野薄层或螺旋CTCT。能够实现三维重建、显能够实现三维重建、显示及射野模拟的软件系统。示及射野模拟的软件系统。激光射野模拟器激光射野模拟器，用以实现照射野的体表定位。用以实现照射野的体表定位。1717第三节第三节 重粒子治疗重粒子治疗定义：定义：所谓重粒子治疗是相对光子、电子等质量所谓重粒子治疗是相对光子、电子等质量轻的粒子而言。重粒子可以是中子、质子、介子轻的粒子而言。重粒子可以是中子、质子、介子等基本粒子，也可以是氧、氮、碳等质量较重的等基本粒子，也可以是氧、氮、碳等质量较重的离子。离子。一、粒子治疗的物理生物特性一、粒子治疗的物理生物特性 带电粒子辐射在介质中的
25、能量转移本领可以用带电粒子辐射在介质中的能量转移本领可以用传能线密度传能线密度LETLET表示。表示。LETLET定义为射线粒子在单位定义为射线粒子在单位厚度的介质中能量损失、转移的大小。厚度的介质中能量损失、转移的大小。1818（一）重粒子射线物理学特性（一）重粒子射线物理学特性1.1.高高LETLET射线由于其在与介质作用时产生强烈的电射线由于其在与介质作用时产生强烈的电离、激发效应，射线粒子的穿透力低，在组织中离、激发效应，射线粒子的穿透力低，在组织中的射程短。的射程短。2.2.粒子在介质表面能量损失较慢，随着深度增加粒子在介质表面能量损失较慢，随着深度增加其粒子运动速度逐渐变慢，能量损
26、失大，在射程其粒子运动速度逐渐变慢，能量损失大，在射程末端能量损失率突然增加，形成电离吸收峰即所末端能量损失率突然增加，形成电离吸收峰即所谓布拉格峰，在放射治疗时可以利用重粒子束的谓布拉格峰，在放射治疗时可以利用重粒子束的布拉格吸收现象增大肿瘤治疗剂量，减少靶区周布拉格吸收现象增大肿瘤治疗剂量，减少靶区周围组织损伤，提高治疗效果。围组织损伤，提高治疗效果。1919（二）重粒子射线的生物学特性重粒子射线对有氧细胞和无氧细胞均有杀伤作用，因此其对细胞的杀伤效应对细胞的含氧状态的依赖性小，因此氧增强比低。2020二、快中子治疗的物理与生物学特性二、快中子治疗的物理与生物学特性临床所用快中子射线由氘-氚（D-T）中子发生器和回旋加速器产生，其能量范围为1430MeV,由于其不带电荷，因此其物理生物特性与一般重粒子不同。快中子治疗具有高LET射线的生物学特性，无论对分化好的癌或生长缓慢的癌瘤均有较好疗效。2121三、质子治疗的应用三、质子治疗的应用质子射线可以由同步回旋加速器或高能质子直线加速器产生，临床应用质子线束的能量范围100500MeV.质子线束为典型的高LET重粒子射线，具有重粒子束物理及生物学特性。质子射线主要用于治疗脑肿瘤、眼球黑色素瘤、前列腺癌、子宫颈癌等。2222
