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1、,第八章 放射治疗设备,基本概念,放射治疗radiotherapy,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之一。,手术 化疗放疗,8.1 绪论,Gamma rays,X-rays,Ultraviolet,Infrared,Radio,Visible light,Wavelength(meters),电磁波能量光谱,紫外线,红外线,肿瘤放射治疗学的历史,1895年德国科学家伦琴发现X射线1898年，法国物理学家居里夫人分理出放射性核素镭，首次提出放射性的概念。1942年原子反应堆问世，制造出多种人工放射性同位素50年代Co-60治疗机出现60年代医用电子感应加速
2、器、医用电子直线加速器应用于临床70年代开始对中子、质子、负介子和重离子等的应用进行研究，出现X-刀和-刀 80年代后对恶性肿瘤的70进行放射治疗,1895年 伦琴Roentgen 发现X射线1896年 贝克勒尔Becquerel 发现铀盐的放射性1898年 居里Curie 夫妇分离出放射性元素226镭，首次提出放射性概念。天然放射源仅对部分疾病有用，具有放射损伤，低谷。人工射线装置，治疗设备，kev。1913年 Coolidge 发明140 kV X线机;200kv1922年 巴黎国际肿瘤会议 口腔癌 恶性肿瘤,1.放射治疗的历史沿革,皮肤癌,深部位,1895年，伦琴发现X线X线被迅速运用于
3、临床诊断和治疗伦琴作为曝射量的单位定义为：X线、线在1立方厘米标准干燥空气中产生正负电荷为1个静电系单位的曝射量。伦琴（符号R）1R=2.5810-4C/kg（库仑/千克）,伦琴,放射治疗的历史,1896年，居里夫妇发现了镭。放射治疗首先运用于治疗乳腺癌。放射性活度的单位：居里1Ci3.71010s-11CiCo60=1.6gRa,居里夫人,放射治疗的历史,1930年，约里奥居里发表“论放射性”的论文后，放疗得以迅速发展，特别在用镭治疗宫颈癌方面取得巨大成就。,放射治疗的历史,1899年，第一例皮肤癌放射治疗治愈。,1929年 第一台粒子静电加速器研制成功1934年 Coutard 建立放疗常
4、规分割照射方案1941年 美国制成能量2.2Mev的电子感应加速器1951年 加拿大研制成人工放射性核素60钴治疗机 射线1953年 直线加速器应用于临床,人工射线装置，治疗设备，Mev。,一、肿瘤放射治疗学 研究、应用高能放射线治疗肿瘤的原理 和方法的临床治疗学科。,2.放射治疗在肿瘤治疗中的地位,放射物理学(Radiation Physics)放射生物学(Radiation Biology)放射治疗技术学(Radiation Technology)临床肿瘤学(Clinical Oncology)医学影像学 综合医学。,世界各国肿瘤发病情况,据1989年统计，全世界40亿人口中每年有600万
5、人得癌症。在我国上海、江苏、浙江、福建等地，肿瘤已列为第一位；北京、天津等地列为第二位。在美国，肺癌占第一位，大肠癌占第二位；我国胃癌占第一位，肺癌占第二位。食管癌在世界有三个高发区，中亚里海沿岸、南部非洲地区和我国华北地区。我国华南以鼻咽癌较常见，东北胃癌占首位，西南地区肺癌占首位。经过各种治疗，各种癌症的平均5年生存率已达45。,肿瘤治疗5年生存率的变化,45%恶性肿瘤可以治愈 22%手术治愈 18%放射治疗治愈 5%化疗治愈 60-70%肿瘤患者接受放射治疗 Tubiana M Eur J Cancer 28A:2061 1992 75%恶性肿瘤,WHO,45%,22%,18%,5%,放
6、射源,放射性同位素核放出的，线；X线治疗机和各类加速器产生不同能量的X线；各类加速器产生的电子束、质子束、中子束以及其他重粒子束等。,3.放射源和放射线,天然和人工,照射方式,外照射,内照射,external irradiation,internal irradiation,第一类放射源用作体外照射、腔内照射或组织间照射，也可用口服或静脉注射将放射性核素注入人体，进行内用同位素治疗。第二、三类放射源只能用于体外照射。,将放射源在距离人体一定距离下对病灶进行治疗，它利用大型医疗设备如医用直线加速器、60钴治疗机或者X线治疗机产生的高能X线、射线及电子束等。,外照射,将放射源密封，直接放入被治疗的
7、组织内或放入人体的天然腔内，如鼻、咽、食管、宫颈等部位进行照射，叫组织间放疗，和腔内放疗，又称近距离治疗。,内照射,外照射 内照射,放射源类型（天然）,放射性核素的特点 每时每刻都有射线输出 时间 辐射能力放射性核素的衰减特性 半衰期：射线衰减到初始状态的一半时所需要的时间 镭-1590年 60钴-5.27年 192铱-74天 半衰期，甚至衰减报废以后的放射性核素仍然会有射线输出。保管？,放射源类型（人工）,人工射线装置：能够产生并输出高能射线的各种射线装备 X线机 加速器特点：工作时输出射线 停机时没有放射性 结构比较复杂输出射线的能量越高、性能越先进、结构越复杂，价格就越昂贵放射治疗使用的
8、人工射线装置，正在朝着多功能、高性能、高精度的方向发展。,放射线种类,光子辐射：射线、X线粒子辐射：粒子（中子），粒子（电子），电子束、质子束、中子束以及其他重粒子束等。,电磁辐射“波粒二重性”,无线电波、微波等向外辐射时，“粒子”特性非常微弱，一般是用波动理论进行描述，所以，通常叫做电磁波；红外线，可见光、紫外线而言，“波”的特性依次减弱，“粒子”特性依次增强，红外线的“波”的特性略强，“粒子”特性较弱；紫外线则是“波”的特性较弱，“粒子”特性略强；而可见光的“波粒二重性”最为典型；,电磁辐射“波粒二重性”,电磁波谱的另一端，X射线和射线主要以“粒子”特性表现，几乎显不出“波”的特性可以把X
9、射线和射线看成是“粒子”，但这种粒子具有自己的特殊性质，为了有所区别，人们把这种“粒子”叫做“光子”。在放射治疗医学领域，人们往往把“光子”的概念等同于X射线或射线,X射线射线的特点,X射线和射线具有穿透物质的能力特定能量的X射线或射线而言，物质的密度越小,穿透能力越强;物质的密度越大，穿透能力越弱X线机、CT机设计原理,X射线射线的特点,不同的物质对X射线和射线具有不同的穿透能力，通常是物质的原子序数越高，X射线或射线的穿透能力越弱根据这一特点，选用穿透能力弱的材料对X射线和射线进行控制与防护，铅被广泛应用。,X射线射线的特点,“电离辐射”是X射线和射线的另一个重要特点。能量越高，辐射深度越
10、深，“电离”性能越强。医用直线加速器、钴-60治疗机、近距离后装治疗机等现代肿瘤放射治疗设备就是按照X射线和射线的这一特性而设计生产并逐渐发展起来的。,kV级X射线治疗机钴-60治疗机医用电子直线加速器内照射近距离后装治疗机质子加速器在普通医用电子直线加速器上辅加动态多叶光阑(MLC)、实时验证系统和呼吸门控系统等装置，使得“适形治疗”和“调强治疗”等精确放射治疗技术获得了飞速发展。,4.放射治疗设备的分类,放射治疗是局部或区域治疗，并非全身治疗。那么若放射治疗提高局部控制率是否有意义呢？能否提高生存率呢？,55%未治愈的肿瘤患者死亡原因,常见肿瘤由于T致死的百分比,放射治疗后病人死亡时肿瘤复
11、发情况,局部或局部-区域 29%局部加远地转移 39%远地转移 32%,局部控制与否对远地转移的影响,结论局部未控仍是一些肿瘤的致死原因放射治疗后局部复发仍是重要的致死原因之一局部控制有助于降低远地转移 局部控制有助于提高生存率,放疗在常见肿瘤中的应用,根治性治疗：肺癌：SCLC:局限期，广泛期，PCI.NSCLC:stage I;III,头颈部癌：NPC,早期喉癌，食管癌：II-IV a 同步放化疗淋巴瘤：早期HD,晚期淋巴瘤,小细胞肺癌,晚期非小细胞型肺癌,鼻咽癌,放疗在常见肿瘤中的应用,辅助性治疗：乳腺癌保乳术根治术后T,N 状态等脑瘤一些解剖位置特殊，难以手术术后绝大部分需要放射治疗，
12、TMZ直肠癌:T,N 状态，软组织肉瘤:类型、分级、部位、大小、侵犯范围等,放疗在常见肿瘤中的应用,姑息治疗：骨转移脑转移解除淋巴结、肿块压迫等,肿瘤治疗的多学科模式,影像，病理，外科，放疗，内科（化疗、内分泌、靶向，免疫生物治疗,营养支持）。现今肿瘤治疗进展日新月异，一个专科医师很难全面、准确把握各种治疗手段，应强调医师之间、科室之间的沟通和协作。,综合治疗是现代肿瘤治疗学的大趋势-放疗辅助外科 术前放疗 使不能手术的病人有可能重获手术切除的机会；使肿瘤缩小，局部情况改善，术手范围趋于缩小；消灭微小癌巢及亚临床病灶；降低肿瘤细胞活力，减少局部种植和远地转移几率；更好保存术后功能，并不增加手术
13、困难及术后并发 症 提示肿瘤化疗的敏感性。,术中放疗 手术野直视下，残存部位、瘤床及淋巴引流解剖清楚；某些器官可推移照射野外加以屏蔽；适宜能量电子束的照射，最大限度减少了正常组织剂量。只限于单次高量照射，不能给予根治性治疗。术后放疗 普遍用于易于手术种植/术后复发，对照射有一定敏感性 的病种；作为姑息手术或局部残存、局部控制的重要补充治疗 手段；与手术间隔不宜过长，局部结构及血运情况改变为其不 利因素。,放疗挑战外科！？保持形体完整和功能维持 方面的重要作用：保乳术+放疗，早期喉癌，上颌窦癌，早期肺癌，膀胱癌、前列腺癌，脑肿瘤，胃肠道淋巴瘤,早期乳腺癌局部病灶切除术加放疗与根治术的随机对照研究
14、,5 年生存率（%）研究组 例数 直径cm 根治术 局部切除 NSABP 1219 4 82 84 Gustave 179 2 90 90 Roussy 701 2 91 91 EORTC 874 5 85 85 619 5 82 79 NCI 237 5 85 89,放射治疗进展-确保疗效前提下减少剂量,如乳腺癌内乳淋巴结基本不照射早期HD与化疗联合后的放射剂量减少肺癌的累及野照射脑淋巴瘤精原细胞瘤,放射治疗应用的不断变化,随着肿瘤治疗的各种手段的进展(放射治疗、化疗、手术)。各种治疗手段在不同肿瘤治疗中的地位也有所变化。不断学习,认 真 对 待,肿瘤患者的首次治疗最重要。当前的治疗遵从循证
15、医学，以提高生活质量、延长生存期为最终目的，故这一抉择应以此为主要出发点，做到有理有据。接诊医师应该明了，患者应该得到什么治疗，而不是接诊的医师能为其提供什么手段的治疗。,放疗设备,光子束,深部X线机、X线、后装机,钴机、线,直线加速器、X线,192Ir,中子束,粒子束,直线加速器,电子束,质子束,质子加速器,1-2节,直线加速器放疗方法有哪些？,普通常规放疗 X-刀 三维适形放疗,什么是常规放疗？,在二维水平进行的传统的、经验式的放疗，采用常规的固定和定位方法，给予常规或近似常规的剂量分割，称为常规放疗。,常规放疗的特点：,常规放疗只能在二维方向上进行调整，用模拟机或根据体表标记定位。能治愈
16、少部分放射敏感肿瘤，其作用不能完全被替代。照射范围大，正常组织副反应大，肿瘤组织杀伤比率不高。受肿瘤细胞放射敏感性的制约，效果一般。在肿瘤治疗中起辅助作用，费用低廉。,模拟机 定位,常规放疗适应症：,部分放射敏感肿瘤，如：生殖细胞肿瘤、精原细胞瘤、小细胞肺癌、恶性淋巴瘤等。多发脑转移，脑、脊膜转移的治疗。晚期恶性肿瘤的姑息、减症放疗。骨转移的止痛治疗。,临 床 肿 瘤 放 疗 的 原 理,肿瘤对射线的敏感性取决于病理类型。射线能否杀灭肿瘤细胞取决于照射的总剂量和总时间。只要允许高剂量照射都可以杀死任何肿瘤。所在部位允许给足够高剂量照射的肿瘤都适合现代放疗。,放疗敏感性与是否适合放疗的关系,三维
17、适形放疗,（3-dimensional conformal radiation therapy,3D-CRT）,采用分次立体定向技术，实现更广范围治疗。三维适形放疗：采用立体定向技术，在直线加速器上附加特质铅块和多叶光栅等技术实施共面或非共面照射，在三维空间上照射也与肿瘤靶区形状一致。其技术和结果类似于分次立体定向放疗（SRT），3D-CRT和SRT。适用范围更广，可用于全身各部位不同大小，形状各异的肿瘤的放射治疗。适应症：头颈部肿瘤、上颌窦癌、鼻咽癌、肺癌、胃癌、食道癌、直肠癌、膀胱癌、肝癌、胰腺癌、腹膜后肿瘤、盆腔肿瘤、乳腺癌保乳及根治术后放疗等。,定 义,适形放疗的特点,属于现代放疗的范
18、畴依据肿瘤的形状进行放射治疗肿瘤周围正常组织受到最少的照射提高肿瘤的照射剂量提高肿瘤的局部控制率，提高生存率并降低正常组织的并发症 提高生存质量,常规放射治疗与三维适形放疗,正常组织剂量减少,实现局部剂量提升,三维适形放疗实施流程,病人的体位与固定,CT模拟定位,靶区定义及勾画,三维治疗计划评估,实施及疗效毒性评价,临床资料的完善,治疗流程,摆位、体位固定、等中心体表标记,CT扫描、采集图像,病人影像资料传输到计划系统,物理师将患者图像进行图像处理,放疗医师勾画靶区、物理师完成治疗计划,技师摆位治疗,体膜固定及确定参考点坐标标记,CT模拟定位机扫描,扫描层厚应5mm治疗中心应在扫描时确定静脉增强的使用可减少22-34%的GTV体积 静脉增强对治疗计划系统的运算没有明显影响,GTV：肿瘤靶区,IAEA 430,物理师制定治疗计划,DVH图不能提供等剂量曲线在三维空间中的分布，故医师仍需观看等剂量曲线在各个层面的分布及BEV来评价一个治疗计划。,治疗计划的评价,计划优选与剂量评价,1,2,3,DVH直方图,摆位治疗,精 确 放 疗 的 原 则,1、精 确 定 位2、精 确 计 划3、精 确 摆 位4、精 确 照 射,左侧周围型肺癌适形放疗后5年,1,1,2,2,右侧肺门部肿瘤适形放疗后3年,放疗的生物原理,
