核技术在医学中的应用概述.ppt

1、核医学和放射医学在治疗疾病中的应用放射医学和核医学图片展示和简单分析核医学治疗疾病的医学思想和实现方法放射医学治疗疾病的医学思想和实现方法1放射医学成像图片展示23456789101112131415161718核医学治疗疾病的医学思想和实现方法碘-131治疗甲亢锶-89和P-32治疗骨肿瘤和骨转移灶疼痛的缓解生物导弹（放射性核素标记的McAb ）治疗肿瘤中子俘获治疗 19碘-131治疗甲亢无机碘能被甲状腺选择性地吸收，并参与甲状腺激素（TSH）的合成，因此可以用131-I的射线来破坏甲状腺细胞。131-I发射的主要射线为606.3keV（90%），在组织中的射程较短，可有效地杀伤摄入131-

2、I的细胞，对邻近组织损伤不大。20锶-89和P-32治疗骨肿瘤和缓解骨转移灶疼痛（属姑息性治疗）32-PO4在骨肿瘤病灶内浓集，可用于骨转移癌的镇痛，但它也渗透入骨髓细胞，对造血功能有较大的抑制作用。锶是钙的同族元素，能高选择性地富集于骨质中的羟基磷灰石。89-Sr是一种优良的骨肿瘤缓解治疗核素。其-射线最大能量为1.463MeV，平均能量0.58MeV，同时能发射分支比为0.0095%，能量为0.909MeV的射线。89Sr的-射线在软组织的平均射程约2.4mm，是目前较为理想的骨肿瘤放射性治疗核素。 21生物导弹放射性核素标记的McAb（单克隆抗体）治疗肿瘤 “雷声大，雨点小”。从理论上讲

3、，用放射性核素标记的McAb具有高度的靶向性质，可望用于肿瘤的放射免疫治疗。但是由于目前的单抗主要来自鼠源性McAb，对于人体为异质蛋白，注入人体后会产生免疫反应 ，很快被清除，吸收率很低。因此应用于临床还需进一步的开发研究。22中子俘获治疗将中子俘获截面大的核素引入亲肿瘤药物，注射到或服入肿瘤患者体内，待药物富集于肿瘤组织后，用中子束照射肿瘤部位引起中子俘获反应，核反应产生的次级辐射及反冲核对肿瘤细胞起杀伤作用，这种治疗癌症的方法称为中子俘获治疗（Neutron capture therapy，NCT），它可以认为是肿瘤放射治疗的一种方法。23放射医学治疗疾病的医学思想和实现方法放疗是利用各

4、种放射线（如X线、线、电子线等）治疗恶性肿瘤的一种局部治疗技术。这些能产生放射线的物质或设施包括放射性同位素（如60-Co、192-Ir、137-Cs等可产生射线，252-Cf可产生中子束）、X线机包括浅部、深部X线机（可产生X射线）、加速器（可产生X线、电子束、质子束、中子束、-介子束、重粒子束）等。肿瘤放疗学是门临床医学。集中了肿瘤临床治疗学、放射物理学、放射生物学等学科的最新发展。24放射治疗技术的分类放射治疗按照射方式分类：内照射：内照射又称近距离照射，这种治疗技术把高强度的微形放射源送入人体腔内或配合手术插入肿瘤组织内，进行近距离照射，从而有效地杀伤肿瘤组织。外照射：外照射又称远距离

5、照射，这种照射是放疗机将高能射线或粒子来瞄准肿瘤部位用于外照射的放射治疗设备，有X线治疗机、钴60治疗机和电子/质子直线加速器等。25近距离照射（内照射式放疗）目前常用的近距离治疗放射源有137-Cs、192-Ir和125-I，代替了以前使用的226-Ra137-Cs和226-Ra一样产生射线，几乎具有同样的穿透性，而且137Cs产生的射线为单一能量，对屏蔽要求低，封装后较为安全，它的半衰期为30a（226-Ra为1600a），因而它成为了226-Ra的替代品用于组织间插植和腔内照射192-Ir可制成细而柔软的线形，根据需要切成任意长度，也经常被制成直径为0.15mm、长3mm的颗粒，间隔1c

6、m固定于尼龙带上。这两种都特别适合后装技术的要求125-I广泛应用于永久性植入，其半衰期为59.4d，光子能量较低，储存方便。按照放射源接近组织的方式近距离治疗可分为三大类：一类是表面敷贴治疗（Surface applicators therapy），多采用核素，放射源放置于组织表面，适宜于体表部位的直接照射治疗一类是腔内近距离治疗（Intracavitary brachytherapy），它是将放射源放置在人体自然腔道内肿瘤附近，适宜于腔体内的肿瘤治疗另一类是插植近距离治疗（Intertitial brachytherapy，简称插植，也即内介入治疗），是将放射性颗粒（或称种籽）直接植入肿瘤

7、体内。根据治疗的需要，放射源可手动安装放置，亦可机器遥控后装放置26腔内/插植近距离治疗（后装）27远距离照射（外照射式放疗）60-Co机：60-Co机是利用人工放射性核素60-Co在其自动衰变过程中产生的射线，经准直后治疗人体深部肿瘤的装置。这种治疗机可产生多束经准直器后变成细束的射线从四面八方交叉照射肿瘤细胞，因此也被称为射线立体定向治疗系统（Stereotactic radiation therapy，SRT），俗称刀。医用加速器：医用加速器是放疗中常用的治疗束产生设备，是目前世界上使用最多的放射治疗设备。电子直线加速器加速后的电子辐射可直接用于治疗浅表肿瘤；将加速后的电子束轰击重金属靶

8、，产生X射线可用于治疗深部肿瘤。而X线束以病人肿瘤为圆心的弧线上旋转，再加病床旋转或平移，构成X线立体定向照射效果的设备，就被称做X刀。28远距离照射方式肿瘤靶区常规照射以强度均匀、形状规则的辐射野为基础，每次从23个不同角度照射，使肿瘤靶区得到比周围组织高的照射剂量。第一辐射野第二辐射野1、常规放射治疗：292、三维适形放射治疗（Conformal RadioTherapy，CRT）使不同照射角度的辐射野截面形状与病灶在射束方向的投影轮廓相一致，辐射野的剂量分布仍以均匀分布为基础。30辅助设备：辐射野成形准直器和挡铅挡铅：挡铅对于现在的放疗仍然必不可少。多叶准直器（MultiLeaf Col

9、limator，MLC）由一组叶片迭合成，叶片开合形成辐射野形状。313、调强放射治疗(Intensity Modulation Radiation Therapy，IMRT ) 为使组织不均匀、轮廓不规则的靶区（甚至是凹型或包嵌形）获得预期的剂量分布，降低正常组织吸收，除了要求每个辐射野截面形状与靶区外围轮廓形状一致外，而且要求每个辐射野内剂量强度分布与组织不均匀的肿瘤相符合，这就要做调强放疗。32IMRT实例：前列腺治疗33 放射治疗准备临床检查及诊断：(明确诊断，判定肿瘤范围，做出临床分期，了解病理特征)确定治疗目的：根治、姑息、综合治疗(与手术综合，术前、术中或术后放疗，与化疗综合或单

10、一放疗)确定放射源：(普通照射、三维适形放疗、调强放疗、近距离照射)制作病人固定装置(体模、头模)模拟机下摄片定位或CT扫描确定靶区体积（勾画出CTV、GTV、PTV）确定肿瘤体积剂量确定危险器官及剂量34放射治疗过程制定治疗计划设计照射野并计算选择最佳方案制作铅挡块确定治疗计划验证治疗计划第一次治疗、摆位摄验证片每周核对治疗单每周检查病人(必要时更改治疗计划)治疗结束进行总结随诊35放射治疗选择和目标根据放疗的方式可分为体外照射（普通照射、三维适形放疗、调强放疗）和近距离照射（腔内照射、组织插植、术中照射、模照射），目前近距离照射多用于宫颈癌的腔内放疗。根据放疗的目标可分为根治性放疗、姑息性

11、放疗和辅助性放疗。 36 放射治疗选择和目标(根治性放疗)根治性放疗是指通过放疗达到消灭肿瘤，使患者得到长期生存为目标的放疗。包括对射线敏感和中度敏感的肿瘤，如鼻咽癌，早期喉癌，中上段食管癌，宫颈癌等。为了达到根治目的，既要消灭临床上发现的与原发灶和转移灶，也要消灭一般临床检查不能发现的亚临床灶。亚临床由于病灶小、充氧好只需2/3-4/5肿瘤根治量即可基本杀灭，所以我们通常把放射野扩大到瘤体外2cm左右至根2/3-4/5时，缩小照射野，只包括原发灶直至根治量。 37放射治疗选择和目标(姑息性放疗)姑息性放疗是以对晚期或放疗不敏感的肿瘤通过放疗改善临床症状达到止痛、止血、缓解肿瘤压迫控制肿瘤生长

12、为目标的放疗，一般给于根治量的1/2-1/3。 38放射治疗选择和目标（辅助性放疗）辅助性放疗一般是指辅助手术或化疗，现多归于综合治疗的范畴。与手术结合包括术前放疗、术后放疗和术中放疗。与化疗的综合治疗与热疗的综合治疗39放疗的技术支持设备放射治疗要从多个角度进行照射，每个照射角度的辐射野都有各自的截面形状和强度分布要求。当前放射治疗日益精细化，实施照射之前必须对病灶精确定位，设计出治疗方案，照射时要准确地实现预定的计划，这些都须借助复杂的技术手段来实现。40一、CT定位借助于与CT对肿瘤即周围组织进行准确的三维定位，基于CT图片勾画靶区和危及器官以及制作放疗计划。41424344454647

13、484950二、 模拟定位系统（Simulation System） 临床实践中，放疗事故主要因肿瘤靶区定位失准而引起。为了确保治疗质量和病人安全，放射治疗前必须模拟照射的几何条件,准确定位肿瘤, 对辐射野进行设计和检查。其过程包含固定和标记病人，确定靶区以及设计照射野的大小、方向和档块，复核治疗计划等。51模拟定位机模拟定位机是一台与放疗设备在治疗时的条件完全一致的低能X射线机，根据它产生的二维图像（透视图像或X光胶片）进行肿瘤定位，确定照射野的形状、方向，制作档块，标记体表，检查治疗方案等。用诊断X射线取代高能X射线，图像质量大为改进，靶区定位更准确，对病人的伤害减小，并可实时透视病人内部

14、器官的运动，及时调整射野边界。将模拟和治疗分开进行，病人处理效率大大提高。5253 实施适形、调强和立体定向等精确放射治疗之前，要做出精确、详细的治疗计划。其过程为：从成像设备取得病人的解剖结构信息，判断肿瘤的位置、形状和性质；根据肿瘤和周围组织的构造、承受辐射的能力确定靶区和相邻组织的照射剂量；根据预设的靶区剂量分布求出所需辐射野数目、照射角度及各个辐射野的形状和剂量分布；根据治疗计划反算靶区和相邻组织的剂量，进行检验，并修正照射方案。三、治疗计划系统（Treatment Planning System，TPS） 54治疗计划系统是一台通过网络与成像系统、治疗机连接的图像工作站 。它从成像设

15、备取得肿瘤所在体段的图像，在医生的参与下做出治疗计划，得到的各种治疗参数输入加速器控制计算机中。553.三维CT模拟定位计划系统立体适形和调强放射治疗需要精确地确定靶区的三维形状和位置。将放疗专用螺旋CT、激光定位系统和三维治疗计划系统通过网络相连接，就形成了集影像诊断、肿瘤定位、剂量计算和治疗计划为一体化的三维CT模拟定位计划系统。56病人在靶区空间坐标参考体系下进行CT扫描，经靶区影像三维数字重建，确定靶区和周围要害器官的形状与空间位置关系。575859606162636465666768为了确保病灶在模拟定位机和加速器治疗机上所处的位置完全一致，需要有空间坐标参考系统，它包含两部分：4.

16、空间坐标参考系统691.影像引导的放射性治疗影像引导的放射治疗( IGRT)是一种四维的放射治疗技术，它在三维放疗技术的基础上加入了时序的概念， IGRT充分考虑了解剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，如呼吸运动、小肠蠕动、膀胱充盈、胸腹水、日常摆位误差、肿瘤增大/缩小等引起放疗剂量分布的变化和对治疗计划的影响等患者进行治疗前、治疗中利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时的监控，并能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，使之能做到真正意义上的精确治疗。西门子的IGRT系统CT和加速器共用同一治疗床，避免了病人在影像床与治疗床的体位不同带来的误差。放射治疗新

17、思想新技术702.质子和重离子治疗 和X射线没有电荷，质量较轻，在进入人体后产生的剂量会随入射深度增加而呈指数衰减，其大部分能量都释放到靠近表皮的正常组织中，不能以足够的剂量杀伤肿瘤。质子和带电重离子进入人体后会慢慢减速，但与原子核外电子间的作用却在增大，在到达终点附近时，与电子的作用最大，将大部分能量释放出来，这个发生最高剂量的区域叫作“Bragg峰”。050100剂量水中深度 (cm)048121620电子光子质子Bragg 峰71中子是不带电的粒子，能量在14MeV以上的为快中子。中子的穿透性比质子和重离子好，容易实现深部癌症治疗。有四种中子源可供临床使用：反应堆，大型回旋加速器，密致式

18、回旋加速器，D-T（氘氚）中子发生器。临床上，中子已用于治疗腮腺癌、胰腺癌、膀胱癌、前列腺癌、骨和软组织肿瘤等。3. 快中子治疗724.硼中子俘获治疗治疗前，将含10B元素的药物注射到人体中，药物对肿瘤的选择性越高越好。1eV1keV的超热中子,照射到病变组织上,与10B发生俘获反应:10B+1n4(1.78MeV)+7Li(1.01MeV) (4%) 4(1.47MeV)+7Li(0.84MeV)+(0.48MeV)(96%)产生的4粒子和7Li核的射程都很短（5m和8m），它们能有效地杀死癌细胞，而对周围正常细胞损伤很小。BNCT使用的是低能中子，比快中子治疗对人体正常细胞的伤害要小得多。发挥治疗作用的粒子和7Li重离子具有局域性好的特点。药物的选择性提高了BNCT治疗癌症方面的优势。735. -介子治疗-介子是一种重粒子，质量介于电子和质子之间。-介子通过生物组织时具有类似质子的Bragg效应，即它的最高剂量区域在射程的末端，而在到达末端之前对生物组织所造成的伤害非常小。-介子的这一特性对远距离放射治疗非常有利，是一种很有希望的治疗癌症的新的射线。现在世界上有三个专门生产供医疗用的-