放射治疗概述与进展ppt课件

放射治疗概述与进展放射治疗概述与进展1放射治疗概述与进展1概念：利用放射线治疗肿瘤的一门学科。这些射线可以是放射性核素产生的、射线；x射线治疗机和各类加速器产生的不同能量的x线；也可以是各类加速器产生的电子束、质子束、负介子束以及其它重粒子束等。放射治疗学放射治疗学2概念：放射治疗学2研究内容研究内容放射治疗学放射物理知识放射生物知识肿瘤学3研究内容放射治疗学放射物理知识放射生物知识肿瘤学3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%。4放射治疗在肿瘤治疗中的地位据文献统计，70%的恶主要内容主要内容一、放射治疗发展历史二、放射治疗设备三、放射物理四、放射生物五、放射治疗临床六、IMRT和IGRT七、放射治疗进展5主要内容一、放射治疗发展历史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61895年伦琴发现X射线1901年荣获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71896年贝克雷尔发现铀的放射性放射治疗发展历史71896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81896年居里夫妇发现镭1903年Nobel物理1896年 第一例放射治疗 1920s x线治疗喉癌 镭治疗宫颈癌1930s Courtard 建立了分次放疗的方法1950s 钴-60治疗恶性肿瘤1970s CT应用于肿瘤诊断和治疗 加速器治疗恶性肿瘤 模拟定位机应用1980s MRI应用于肿瘤诊断和放疗 放疗计划系统（TPS）应用1990s 适形放射治疗及调强放射治疗（IMRT）CT模拟机91896年第一例放射治疗9深部X线治疗机钴-60治疗机放射治疗设备放射治疗设备10放射治疗设备10直线加速器后装治疗机放射治疗设备放射治疗设备11放射治疗设备11治疗计划系统（TPS）利用数学模型，计算剂量分布的计算机系统帮助比较、确定合理的放疗计划逆向计划系统可以按照给定条件优化放疗计划放射治疗的辅助设备放射治疗的辅助设备12治疗计划系统（TPS）放射治疗的辅助设备12模拟机：能重复治疗机的所有运动，并模拟治疗机几何条件的X线透视装置在模拟的治疗条件下，确定照射范围可摄片留作资料CT模拟机可三维重建患者结构，并确定照射野放射治疗的辅助设备放射治疗的辅助设备13模拟机：放射治疗的辅助设备13射线的种类：同位素：天然的，如镭226人工的，如钴60，铱192X线治疗机：X线直线加速器：电子线，X线重粒子加速器：质子，中子，负介子和碳，氧等重粒子放射物理学放射物理学14射线的种类：放射物理学14X、射线光电效应康普顿效应对电子效应 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子线电离激发轫致辐射15X、射线电离射线与物质的相互作用电子线15Gy（格雷，Gray）1Gy=100cGy=1J/Kg 电离射线的吸收剂量电离射线的吸收剂量16电离射线的吸收剂量16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17直接损伤：射线直接作用于DNA分子，导致DNA链断裂、交叉。受损伤细胞的转归受损伤细胞的转归致死性剂量照射凋亡分裂死亡分裂畸变非致死性剂量照射亚致死性损伤的修复潜在致死性损伤的修复18受损伤细胞的转归致死性剂量照射18 放射治疗肿瘤的基本原理放射治疗肿瘤的基本原理 正常组织相对于肿瘤组织，有更强大的修复损伤能力和增殖能力19放射治疗肿瘤的基本原理正常组织相对于肿瘤组织放射敏感性放射敏感性放射敏感性与肿瘤的增殖能力成正比，与细胞的分化程度成反比肿瘤和同类正常组织的放射敏感性相类似20放射敏感性放射敏感性与肿瘤的增殖能力成正比，与细胞的分化细胞周期与放射敏感性细胞周期与放射敏感性G0，S，G1后期：不敏感G1早期：相对不敏感G2/M期：较敏感21细胞周期与放射敏感性G0，S，G1后期：不敏感21肿瘤放射敏感性的分类肿瘤放射敏感性的分类高度敏感：精原细胞瘤、白血病、恶性淋巴瘤中度敏感：基底细胞癌、鳞状细胞癌、非小细胞肺癌低度敏感：大部分脑瘤、软组织肿瘤、骨肉瘤及恶性黑色素瘤22肿瘤放射敏感性的分类高度敏感：精原细胞瘤、白血病、恶性淋巴放射治疗临床应用放射治疗临床应用放射治疗总体原则：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。23放射治疗临床应用放射治疗总体原则：23外照射（远距离）：源位于体外的一定距离，集中照射某一处组织，是最常用的方式。近距离照射（组织间、腔内）：指放射源密闭后直接放在人体表面、自然腔道或组织内。如鼻咽、食管、宫颈等部位。放射性同位素：经口服或静脉注射，利用器官选择性吸收作用，如：I131、32P。放射治疗方式放射治疗方式24放射治疗方式24根治性放疗：主要取决于肿瘤组织来源、分化程度、发生的器官和组织、临床分期、大体类型及瘤床，对放射线敏感程度和病人状况。通过放疗获得持久的局部和区域控制，病人在放疗后获得长期生存的可能。姑息性放疗：一般分期较晚（有转移），病人健康状况差，对放射线抗拒等，通过放疗缓解由肿瘤引起的局部症状，如癌性疼痛、出血、压迫或侵犯引起的梗阻。临床中放射治疗目的临床中放射治疗目的25临床中放射治疗目的25放射治疗适应症放射治疗适应症首选放疗首选放疗 鼻咽癌，喉癌，扁桃体癌，舌癌，恶性淋巴瘤，宫颈癌，皮肤癌，上段食道癌等次选放疗或配合其它治疗次选放疗或配合其它治疗 颅内肿瘤，上颌窦癌，下咽癌，肺癌，下段食道癌，胸腺癌，直肠癌，乳腺癌，膀胱癌，淋巴瘤等姑息性放疗姑息性放疗 止痛：有效率80%以上；减轻压迫：颅内高压，脊髓截瘫，上腔静脉综合症；止血：鼻咽癌，宫颈癌等26放射治疗适应症首选放疗鼻咽癌，喉癌，扁桃体癌，舌癌，恶性淋放疗与手术的综合治疗：(一一)、术前放疗、术前放疗 优点：优点：（1）照射后使肿瘤缩小，从而提高手术切除率，（2）减少手术野内癌细胞的污染，从而减少手术区癌细胞种植，降低癌细胞的生命力，从而可能减少播散。缺点：缺点：（1）延迟手术（2）可能影响切口愈合 术前放疗价值较为肯定的有头颈部肿瘤如上颌窦癌、宫体癌、直肠癌等。放疗2-4周后手术。放疗与其他治疗的综合治疗放疗与其他治疗的综合治疗27放疗与手术的综合治疗：(一)、术前放疗放疗与其他治疗的术中放射治疗：优点优点：直视下清楚地对准靶区进行照射，正常组织可得到保护。缺点缺点：只能照射一次。不符合分次照射原则。适用于腹腔深在肿瘤，手术不能切除或切除不彻底者。疗效较肯定的报告为胃癌。放疗与手术的综合治疗放疗与手术的综合治疗28术中放射治疗：优点：直视下清楚地对准靶区进行照射，正常术后放射治疗：优点：优点：大部分肿瘤已被切除，有手术及病理指导放射治疗，有利于放射治疗的控制。缺点缺点：损伤了血运可能造成残存的癌细胞乏氧而不敏感。手术切除不彻底的病例采用术后放射治疗，可降低局部复发。疗效较肯定的报告为乳腺癌、肺癌、卵巢癌期、脑星形细胞瘤、级等。放疗与手术的综合治疗放疗与手术的综合治疗29术后放射治疗：优点：大部分肿瘤已被切除，有手术及病理目前应用广泛，如肺癌、食管癌、头颈部鳞癌、直肠癌、宫颈癌等。包括同步放化疗、序贯放化疗、交替治疗等。优点：提高肿瘤局部控制，减少远处转移，器官结构和功能的保存。缺点：增加全身或局部毒性。放疗与化疗的综合治疗放疗与化疗的综合治疗30目前应用广泛，如肺癌、食管癌、头颈部鳞癌、直肠癌、宫颈综合治疗不是简单的先手术，手术失败后则放射治疗，放射治疗失败后化疗，而是要组织相关科室的人员共同制订目的明确、有根据、有计划且合理的综合治疗方案，只有这样才能提高疗效。31综合治疗不是简单的先手术，手术失败后则放 适形放射治疗的分类：经典适形放射治疗经典适形放射治疗调强适形放射治疗（调强适形放射治疗（IMRTIMRT）调强适形放疗调强适形放疗32适形放射治疗的分类：经典适形放射治疗调强适形放射治疗（I概念：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调强适形放疗调强适形放疗33概念：剂量分布靶区适形调强适形放疗33调强适形放疗的条件调强适形放疗的条件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PQRS34调强适形放疗的条件1.在照射方向上，照射野的形状必须与病变IMRTIMRT原理原理35IMRT原理35IMRTIMRT原理原理36IMRT原理36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37放疗流程的剂量输出调强放疗的剂量输出设计的治疗目标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。38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39调强放射治疗调强放疗的实施方法：静态调强-在叶片、机架 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临床适应症临床适应症40肿瘤局部控制失败占主要的癌瘤临床适应症40图像引导放射治疗定义图像引导放疗（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。41图像引导放射治疗定义图像引导放疗（IGRT）是指通过放疗前以 IGRT IGRT的主要作用的主要作用减少摆位误差头颈部肿瘤从 5mm 2mm胸腹部肿瘤从 10mm 3mm减少器官运动引起的内边界呼吸门控从 10mm 3-5mm动态跟踪从 10mm 3mm减少器官变形引起的剂量变化42IGRT的主要作用减少摆位误差42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43特点分次治疗摆位时和(或)治疗中采集图像和(或)其最终目的 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44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4IGRTIGRT系统流程系统流程45IGRT系统流程45引导图像类型二维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46二维X射线透视图像或三维重建图像，图像引导放射治疗46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）47图像引导放射治疗引导图像类型传统胶片拍摄正侧位或射野引导图像类型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Tomotherapy 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48引导图像类型获取CT图像方法：同轨西门子Primat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 synergyKV、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49引导图像类型获取CT图像方法：KV锥形束CT医科达syne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45图像引导放射治疗50引导图像类型Brain-lab的Norvalis立体定向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51IGRT应用（在线校位）获取3D计划影像病人摆位获取治疗体IGRTIGRT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52IGRT的主要实现方式IGRT应用（自适应放疗）测量每次摆位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IGRT应用（呼吸门控技术）53肺部靶脱靶扩大正常组制率下IGRT的主要实现方式IGRT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bodyfixIGRTIGRT的主要实现方式54暂停/减主动照射野跟随运动态监 加速器被动体外标记自主屏气b 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（TomoTherapy）自适应放疗立体定向放疗（SRT）重粒子放疗557放射治疗技术新进展容积旋转调强放疗（VMAT）55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、输出剂量率、多叶准直器叶片的运动位置均在连续不断地改变。56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57特点与传统调强放射治疗剂量分布与传统调强适应症 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58适应症绝大多数传统调强技术能治疗的病种，容积旋转调强放射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，在机架和床的联动过程中用螺旋断层方式进行放射治疗。59螺旋断层放射治疗定义螺旋断层放疗（TomoTherapy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60螺旋断层放疗机(TomoTherapy)是目前世界上唯一能特点 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61特点将直线加速器和螺旋CT整合每日兆伏级CT图像，可 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，以及淋巴瘤和骨癌。螺旋断层放射治疗螺旋断层放射治疗62TomoTherapy系统使放射治疗不再受制于肿瘤的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。63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造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64IGRT存储融合后评估每天的治治疗根据剂量要求的组织轮廓精确立体定向放射治疗（SRT）是指利用立体定向技术对体内靶点精确定位，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65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 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66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67特点：小野多弧形非共面聚焦可以形成靶区边缘剂单（一）伽玛刀Gammaknife1968年，瑞典，第一台以钴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68（一）伽玛刀Gammaknife1968年，瑞典，第一台以Gammaknife69Gammaknife69（二）基于直线加速器立体定向放射治疗(X-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70（二）基于直线加速器立体定向放射治疗(X-刀)直线加速器基于加速器的立体定向放射治疗71基于加速器的立体定向放射治疗71（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72（三）射波刀Cybernife精确性（比伽玛刀低，与 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73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7474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75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76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”的宽度和深度以及粒子束的形状可通过限束、滤过装置调节，使其更符合病灶的形状这些特点使之很适合作为立体定向放疗的放射源，在治疗时使粒子束的“Bragg峰”与病灶重叠，经过4个方向照射即可达到理想的剂量分布，病灶周围组织几乎不受到损害重粒子放射治疗77重粒子的物理学特点射线束窄，准直性能好，在照射过程中几重粒子放射治疗78重粒子放射治疗78目前 重离子放疗设备主要分布在北美和欧洲 正在积累临床应用数据、经验 尽管这一技术早在20世纪50年代就用于临床，但由于加速器笨重，造价昂贵，治疗费时，目前仅有少数机构使用重粒子放射治疗79目前重离子放疗设备主要分布在北美和欧洲正在积累临谢谢 谢！谢！8080