放射治疗概述与进展

1、 放射治疗学 放射物理知识放射生物知识肿瘤学 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%。 1895 1895年 伦琴伦琴 发现 X 射线 19011901年荣获首届NobelNobel物理学奖 放射治疗发展历史放射治疗发展历史 18961896年 贝克雷尔贝克雷尔发现铀的放射性 放射治疗发展历史放射治疗发展历史 1896年 居里夫妇发现镭 1903 年 Nobel物理学奖 1911年 Nobel化学奖 放射治疗发展历史放射治疗发展历史 放射治疗设备放射治疗设备 放射治疗设

2、备放射治疗设备 放射治疗的辅助设备放射治疗的辅助设备 放射治疗的辅助设备放射治疗的辅助设备 放射物理学放射物理学 电离射线与物质的相互作用电离射线与物质的相互作用 电离射线的吸收剂量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。 放射生物学放射生物学 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。 放射治疗方式放射治疗方式 临床中放射治疗目的临床中放射治疗目的 概念

3、：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及 器官剂量分布的适形度。 剂量分布剂量分布 靶区靶区 适形适形 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 P Q R S IMRTIMRT原理原理 IMRTIMRT原理原理 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

4、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 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

5、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 图像引导放射治疗图像引导放射治疗 定义定义 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，与治疗计划图像配准后再实施治疗。 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 图像引导放射治疗图像引导放射治疗 IGRTIGRT系统流程系统流程 引

6、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 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 Tomothera

7、py 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 图像引导放射治疗图像引导放射治疗 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 synergy KV、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

8、45 图像引导放射治疗图像引导放射治疗 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 IGRTIGRT的主要实现方式的主要实现方式 IGRTIGRT的主要实现方式的主要实现方式 IGRT应用（自适应放疗） 测量每次摆位误差 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 IGRTIGRT的主要实现方式的主要实现方式 IGRT应用

9、（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 bodyfix IGRTIGRT的主要实现方式的主要实现方式 7 放射治疗技术新进展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

10、 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 容积旋转调强放射治疗容积旋转调强放射治疗 适应症 绝大多数传统调强技术能治疗的病种， VMAT同样也均能实现。 已有多篇文献成功报道了 头颈部癌，前列腺癌，直 肠癌，宫颈癌，肺癌，椎 体转移癌，多发脑转移癌 等。 容积旋转调强放射治疗容积旋转调强放射治疗 螺旋断层放射治疗螺旋断层放射治疗 定义 螺旋断层放疗 （TomoTherapy） 通过开关方式调制扇形束来 进行调强（IMRT）治疗， 该放疗系统像螺旋CT一样， 在机架和床的联

11、动过程中用 螺旋断层方式进行放射 治疗。 螺旋断层放疗机(TomoTherapy) 是目前世界上唯一能够治疗癌症的 CT 机 螺旋断层放射治疗螺旋断层放射治疗 特点 将直线加速器和螺旋CT整合 每日兆伏级CT图像，可观察剂量分布及肿 瘤变化 能够实现大范围的IMRT照射野（60厘米直 径，160厘米长），且无需考虑野衔接问题 能提供较好的剂量分布，肿瘤适形度和剂 量均匀性，保护正常组织 螺旋断层放射治疗螺旋断层放射治疗 TomoTherapy系统使放射治疗不再受制于肿 瘤的形状与大小，目前已经广泛应用于治疗 各种形式的肿瘤，包括前列腺癌，乳腺癌， 肺癌，脑部肿瘤，头颈部肿瘤，骨及软组织 肿瘤，

12、以及淋巴瘤和骨癌。 螺旋断层放射治疗螺旋断层放射治疗 自适应放射治疗自适应放射治疗 自适应放射治疗是指在分次放射治疗的过 程中，如果不能够通过简单的调节患者的 体位来修正剂量投射的偏差，可以在余下 的治疗里通过修正患者的治疗计划来减低 剂量偏差的影响。 造成剂量投射偏差的原因主要包括治疗期 间肿瘤病灶的退缩、患者体重减轻、以及 乏氧组织增加等。 IGRT 存储融合后 的影像 评估每天的治 疗剂量 治疗 评估 根据剂量要求 改变或生成新 的组织轮廓 精确定位 修改组 织轮廓 自适应计划 自适应放疗流程自适应放疗流程 患者摆位 立体定向放射治疗（SRT） 是指利用立体定向技术对体内靶点精 确定位，

13、单次大剂量放射线集中照射于 靶组织，使之产生局灶性坏死，从而达 到类似手术治疗的效果。 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 主要用于颅内诸如脑动脉畸形的不能手 术的良性病变的治疗 由于多个小野集束定向照射，周围正常 组织受照剂量低，射线对病变起到类似于 外科手术的作用 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 特点： 小野、三维集束 小野多弧形非共面聚焦可以形成靶区边缘剂 量下降梯度大 单次大剂量 由于靶区边缘剂量下降梯度大，所以靶区周 围正常组织损伤小，可以给予靶区很高的剂量， 即单次肿瘤致死剂量 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 （一）伽玛刀（一）伽玛刀 Gammaknife 1968年，瑞典，第一

14、台以钴60为源，伽玛刀 (Gamma unit) 伽玛刀最初用于治疗功能性疾病，后来也用 于治疗脑血管畸形和颅内肿瘤 1975 年开始形成第三代用201个钴-60源呈 半球状排列，可在脑内产生球形坏死灶的集束照 射的伽玛刀装置 需要固定框架 放射源衰减，随使用时间延长治疗时间延长 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 Gammaknife （二）基于直线加速器立体定向放射治疗（二）基于直线加速器立体定向放射治疗(X-刀刀) 直线加速器的X射线非共面多弧度等中心旋转实 现多个小野三维集束照射病变，起到与刀同样的 作用，称为X刀 射线均为光子，具有相似的放射生物学效应 直线加速器配上立体定位装置和二次

15、准直器，采 用多个非共面弧进行等中心旋转照射，X射线聚焦 于等中心，其剂量分布与刀相似，可以取得与刀 相似的治疗效果 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 基于加速器的立体定向放射治疗 （三）射波刀（三）射波刀 Cybernife 精确性（比伽玛刀低，与X-刀相当） 实时影像引导 无须使用固定头架 较长的治疗时间 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 在治疗中持续地图像获取及自动校正 颅骨跟踪 植入标记点 肿瘤运动的可比较的外部及内部标记 非共面射线设置 主要用于肺癌、椎旁肿瘤、前列腺癌的大分割治疗 立体定向放射治疗立体定向放射治疗 重粒子放射治疗重粒子放射治疗 常规的放射治疗在某些肿瘤的治疗上已 表现出较好的疗效，但治疗效果仍不够理想。 据统计，在所有的常规放疗病人中约有30% 以上局部失控，从而导致治疗失败。 包括质子，中子，负介子和碳，氧等重粒子 重粒子 粒子束穿过组织时逐 渐释放其能量，但当达 到某一深度时，能量释 放明显增加，这个深度 范围称为该粒子束的 “Bragg峰”。 重粒子放射治疗重粒子放射治疗 重粒子的物理学特点 射线束窄，准直性能好，在照射过程中几乎不发生 散射 “Bragg峰”的宽度和深度以