伽玛刀的原理及应用

医学物理实验课堂展示2021/6/271●物质●它是β-衰变核素，半衰期为5.272年，发射β-射线和γ射线。β-射线的最大能量为3.15×105eV，γ射线的能量有1.17×106eV1.33247×106eV两种。●它属高毒性核素，对全身有影响，对人体的有效半减期为9.5d，在人体中的最大容许积存量为3.7×105Bq。2021/6/272●在工业上，其常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物，以及用于厚度、密度、物位的测定和在线自动控制等●在农业上，其常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等●在医学上，其常用于癌和肿瘤的放射治疗。2021/6/27360Co！伽马刀！2021/6/274伽玛刀（GammaKnife）是立体定向放射外科（StereotacticRadiosurgery）的主要治疗手段。是根据立体几何定向原理，将颅内的正常组织或病变组织选择性地确定为靶点，使用60Co产生的伽玛射线进行一次性大剂量地聚焦照射，使产生局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。由于放射线在靶区分布的特殊性，周围组织几乎不受影响，其靶区坏死边缘如同刀割，故形象称之为“伽玛刀”。2021/6/2752021/6/276伽玛刀的治疗原理类似于放大镜的聚焦过程。由于射线束从各个方向穿越正常组织，正常组织所受的照射剂量非常分散，每单位体积的正常组织仅受到瞬时照射，因而正常组织得以保护，靶点以外的正常组织仅受到均匀、微弱剂量照射。只要将焦点对准病变部位，就可以像手术刀一样准确地一次性摧毁病灶，达到无创伤、无出血、无感染、无痛苦、迅速、安全、可靠的神奇疗效。2021/6/277伽马刀的历史1951年，瑞典Leksell教授首先提出了放射外科治疗的设想，并设计了第一个放射治疗设备。第一台伽玛刀于1967年研制成功，采用179个60Co放射源。1974年第二台伽马刀在瑞典Karolinska医院安装。1984年第三台在阿根廷的BuenosAries安装。1985年第四台在英国的Shiffield安装，后两台伽玛刀的放射性钴源增加到201个。1987年第五台伽玛刀在美国Pittsburg大学医学院安装，增加了直径18mm的准直器2021/6/2781999年LeksellC型伽玛刀诞生，将剂量计划的进步与机器人技术结合到了一起。重大的突破在于省去了多等中心剂量计划中人工调整坐标的操作，自动定位系统会根据计算机建立的剂量计划中的靶点坐标，自动调整患者头部，移到相应坐标位置。第一台C型伽玛刀于2000年安装在美Pittsburg大学。2021/6/2791994年7月在中国深圳诞生了世界上第一台旋转式伽玛刀优点：①高度自动化，无需人工更换外准直器；②采用旋转聚焦的手段，使射线在靶区外的正常组织中分布更均匀，降低了正常组织的损伤；③在准直器上增加了屏蔽棒，进一步降低了辐射泄露；④钴源数量减少，降低了安装及换源的费用。2021/6/2710使用伽马刀：1，治疗时先用立体定位系统对病灶进行定位。立体定位系统是一个特制的坐标系，患者在立体定位系统相对固定后，通过CT、MRI对病灶进行断层扫描显示出病灶与坐标系各参照点的相对位置。2，定位后，治疗计划系统自动对CT、MRI扫描的像进行处理，重建颅骨、病灶及其周围组织的三维形态，并依据医生给予的处方剂量进行治疗计划的设计，计算出治疗需要的靶点数、靶点坐标、照射时间和每个靶点使用的准直器号等。2021/6/27113，在接受到治疗计划系统的有关参数后，电气控制系统依次将各靶点送到焦点，并打开相应的准直器进行定量的照射。2021/6/2712总体步骤（主治疗过程）：①患者头部固定立体定位框架；②影像学扫描（CT或MRI）；③制订治疗计划和确定处方剂量；④实施治疗；⑤卸掉立体定位框架。全部过程大约需要2~4h。2021/6/2713伽马刀治疗肿瘤的特点：治疗简便：大约需要几分钟到几十分钟。(2)方便安全：患者不脱发，无严重不良反应，手术后不用输血、用药，不受饮食和活动限制，一般不用住院。(3)精确：治疗全过程均由计算机控制，可靠，疗效确切、精确、安全，正常组织无损伤。2021/6/2714(4)无明显手术禁忌症：高血压病、身体状况及心脏病、治疗过程不受年龄、糖尿病和肺炎等并存病的影响，无手术禁忌症，尤其适合于不能耐受手术或麻醉者，对多发转移灶可一次性治疗。(5)不需麻醉：不需要特殊手术前准备、用药、无创伤、不出血，手术在清醒、无痛情况下进行。2021/6/2715对医生的要求：由于目前国内生产伽马刀的厂家较多，伽马刀的各项参数以及应用到个体患者的参数均有差别，这就要求医生对自己使用的伽马刀参数事先进行测量，做到心中有数。但由于各种各样的原因，据了解，很多医院均没有对使用机器的参数进行事先测定，使得治疗患者时医生完全依据生产厂家的测量参数进行操作，在治疗过程中就可能存在着一定的盲目性。2021/6/2716