放射肿瘤学

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,放射肿瘤学,Radiation Oncology,中国医学科学院 肿瘤医院 刘新帆,一,放射肿瘤学简史,1985. 12. 28 德国维尔兹堡大学 威廉,康拉,伦琴教授,X 射线的发现,1896. 1. 16 拍射人类第一张 X 光片 开创放射诊断学,1897. 维也纳 利奥波克医生 治愈一例良性发痣,开创 X 线疗法,1902. 成功治疗一例患 皮肤癌 的女患者,一位 X 线管技师右手诱发放射性皮肤癌 被迫截肢,1913. 美国制造库利奇热阴极管 获得可控的 X 射线输出,1920. 200 KV级,X 射线治疗机诞生,1922. 法国巴黎会议 里高得医生报告一组喉癌患者的治疗,结果 确立放射治疗在临床肿瘤学中的地位,1932. 在临床实践累积的基础上 库塔医生提出传统的,时,间,剂量分割照射方式,1950. 重水型核反应堆 热中子轰击 Co,59,获得放射性同位素Co,60,1951. 加拿大 第一台,Co,60,远距离治疗机,问世 ( 1.25 MV,射线 ),1930. 美国物理学家劳伦斯 发明电子回旋加速器,1842. 柯斯特 研制成功 20 MV 电子感应加速器,1951.,加速器应用于医疗领域,进入超高压 ( 4, 18 MV X,射线),治疗阶段,1953. 英国 哈默,史密斯医院 安装行波电子直线家速器,1968. 美国 制造驻波型电子直线加速器,1953. 美国 海恩克提出后装技术 更新扩展了,近距离治疗,的应用,1959. 建立,三维适形放射治疗,概念,1965. 英国 回旋加速器产生的,快中子,用于治疗头颈部肿瘤,二放射治疗学在现代肿瘤综合治疗中的位置,1. 恶性肿瘤的分布及态势,卫生部 ,40,个城市、,80,个县、覆盖一亿人口抽样调查,城市居民首位死亡原因, 1975,呼吸系统疾病,1975, 脑血管疾病,1985 心脏病,1990 ,恶性肿瘤,卫生部 中国人口 90,死因构成,呼吸系疾病 22.79 %,恶性肿瘤,17.94 %,心血管疾病 16.89 %,损伤和中毒 10.97 %,心脏病 8.73 %,从 70,到,90,癌症死亡率上升 11.6 %,2001 年 我国人口前 5位死亡原因,城市,恶性肿瘤,农村 呼吸系疾病,脑血管病,恶性肿瘤,心脏病 脑血管病,呼吸系疾病 心脏病,损伤和中毒 损伤和中毒,199092,卫生部全国恶性肿瘤死亡调查,27个省、区，74个城市，185个农村 抽样调查,城市前,5,位 恶性肿瘤 死亡排序,肺癌,24.43 %,肝癌,17.32 %,胃癌,17.27 %,食道癌,8.55 %,结直肠癌,6.20 %,世界恶性肿瘤的发病率,50,370 / 10,万,年,相当于,1, 4 / 1000,人,年,1985 年 肿瘤新病人数（万）死亡病例数（万）,世界,760,450,中国,160,120,发达国家 365 万 （11 . 74 亿 ）,发展国家 395 万 （36 . 76 亿 ）,2000年,世界,1010 620,中国,190 150,WHO,世界癌症总体发病的上升趋势,总体年递增率,3 %,其中 胃癌,10.5 %,肺癌,10.4 %,结直肠癌,9.0 %,子宫癌,7.3 %,口腔咽喉癌,6.0 %,中国恶性肿瘤的发病率及死亡率,（ 1985 卫生部 1/10 万年 ）,总计 男性 女性 性别比,发病率,（143）,死亡率,2.,中国医学科学院 肿瘤医院,常见恶性肿瘤的综合治疗,5,年生存率,乳腺癌,76.11 %,食道癌,41.60 %,肺癌,37.77 %,鼻咽癌,69.93 %,胃癌,54.81 %,贲门癌,28.29 %,结肠癌,69.33 %,直肠癌,66.12 %,肝癌 40.58 %,宫颈癌,67.55 %,恶性淋巴瘤,54.59 %,主要恶性肿瘤的综合,5,年生存率,年代 病例数,5,年生存率,1958,1968,21288 35.91 %,1969,1979 25404 41.27 %,19801988 15500 52.79 %,3. 放射治疗是覆盖面更大的有效的局部控制手段,肿瘤治疗失败死亡析因,局部及区域病变,29 %,局部及远位转移,39 %,远位转移,32 %,肿瘤治疗后的局部失败和远位转移,远位转移（ % ）,病种 病例数,局部控制 局部失败,乳腺癌,1175 9,12 20, 36,肺癌 T1,3N0,708 17 24 67 90,头颈部癌,9866 3,29 17,41,前列腺癌 A2,C,2936 24 41 44 77,妇科肿瘤, 3491 4,30 46,90,直肠癌 B1,C3,306 3 32 50 93,软组织肉瘤,828 25,47 56,71,WHO 1998 年报告,目前 45 % 的恶性肿瘤可获治愈,贡献构成,外科 22,%,放射 18 %,化疗 5 %,北京、上海、广州、杭州,肿瘤医院的统计资料显示,65, 75 %,的恶性肿瘤患者在其,整体治疗的 不同阶段 需要接受,放射治疗,在,100,例门诊接受的肺癌患者中,转归显示,50,例可确定实施开胸手术,其中,30,例实施根治性切除术,20,例仅实施姑息性切除术,或仅为探查术,术前放疗可使约,35 %,不能手术的患者,重获手术切除可能,拥有放射治疗设置的医疗单位,1986年 264 (1.7),1994年 369 (1.2),1997年 453,放射治疗设备的拥有量,1986 1994 1997,深部X线机 239 194 179,Co-60治疗机 224 304 381,直线加速器 71 164 286,近距离治疗机 78 217 282,模拟机 100 170 332,治疗计划系统 45 75 177,剂量仪 180 215 302,从事放射治疗的医务工作者,1986 1994 1997,医师 1715 2764 3440,物理师 180 423,护士 1062 2361 3094,技术员 1410 2212 2245,新病人,150,万/年,现症恶性肿瘤病人,240,万,按,60%,计，需接受放疗,144,万,每台加速器或Co-60治疗机收治,500,例/年,现有的,667,台设备可治疗万患者,仅占需治疗的,22%,WHO建议 加速器的人口拥有量,23,台/百万,美国 北京,法国 上海,英国 天津,中国,0,.24,(包括Co-60治疗机, ）,三、放射肿瘤学的知识构成,临床肿瘤学,放射物理学,放射生物学,临床放射治疗设计,哺乳动物的辐射致死剂量,36Gy,人类全身照射的致死剂量,7Gy,相当于能量传输,0.002653,焦耳/克组织,对于,70kg,的人体 相当于传输,100,卡热量,可使体温上升,o,C,四、辐射生物效应原理及放射肿瘤学基本原则,1. 射线高能粒子在生物体穿射经迹上的能量沉积,造成细胞关键靶的损伤效应,直接作用,：射线线子或次级电子直接造成靶,原子的电离或激发，导致生物学改,变。,间接作用,：射线粒子或次级电子与另一原子或,分子相互作用，产生自由基，间接,损伤一定扩散距离内的细胞靶，导,致生物学改变。,2. 细胞核DNA双链断裂是辐射引起各种生物效应最基本的损伤,携带遗传信息的核DNA分子的完整性是细胞,正常增殖所必须,DNA双链断裂是辐射所致最关键的损伤,细胞所发生且未能修复的DNA双链断裂均数,与辐射生物效应的严重程度成正比,3. 临床分次、连续照射的生物学依据,传统的时间剂量分割方式,每周治疗,5,次,每天一次， ( 休息两天 ),每次照射,200 cGy (2Gy),连续,57,周， 完成疗程,放射剂量单位,1Gy,(Gray 戈瑞）=,1,焦耳/千克（J, kg,-,1,),1Gy,=,100 cGy,分割照射所诱导的细胞群体的对应性生物反,应过程：,4个R,亚致死损伤的修复,(Repair of SLD),再增殖,(Repopulation),周期时相的再分布,(Redistribution within the cell,cycle),肿瘤乏氧细胞的再氧合,(Reoxygenation),分次治疗利用正常组织与肿瘤组织上述反应过程的,不同，从而杀灭肿瘤细胞而使正常组织得以恢复,A. 肿瘤细胞群体受到的损伤较正常组织为严重，,修复机制残缺；,B. 正常组织自稳调控系统启动的增殖加速快于肿,瘤组织；,C. 正常组织照射后细胞增殖周期的恢复较肿瘤,组织为快。,4. 贯穿于放射肿瘤学科研和临床治疗的两项基本原则,最大限度地提高肿瘤局部控制剂量，消灭肿瘤细胞，,同时最大限度地保护周围正常组织和邻近重要器官。,在不造成正常组织严重晚期损伤的前提下，尽可能,提高肿瘤的局部控制剂量。,在不造成正常组织严重急性放射反应的前提下，尽,量保持疗效而缩短总治疗时间。,五、放射治疗设备及治疗方式,Linear energy translation,低LET射线：单位线性长度上的能量转换,100KeV/m,普通X线（X线治疗机）：浅层X线60160KV；,深部X线180400KV,Co,60,线（ Co,60,治疗机）：平均能量1.25MeV,（1.17MeV，1.33 MeV）,高能X线（加速器）：422 MeV X,高能电子束（加速器）：325 MeV E,高LET射线：LET,100,KeV/,m,快中子（加速器）,14,MeV（PBe）具,生物学优势,质子束（加速器）：200 MeV布拉格峰分布,负,介子（加速器）： P Be, C, 65MeV, 星分布,重粒子束（加速器）：He、C、N、O、Ne等，单核能,量需1000MeV,高LET射线特点,A、生物效应对细胞的生物周期依赖性较小,B、生物效应对细胞的氧合状态依赖性较小,C、导致细胞的亚致死性损伤修复更为困难,D、质子束与负,介子具有,良好的物理剂量分布,X线治疗机,电子能量（MeV）的转化效率低，2%产生X,线，98%转化为热能；,特征辐射和韧致辐射，后者为连续能谱，需,除低能射线；,能量低（,400KV）,深度量低,；易于散射，剂,量分布差；,光电吸收占优势，因而骨吸收剂量远高于软,组 织。,Co,60,治疗机,穿透力强（1.25MeV），百分深度量高,，剂量分布较均,匀；,剂量 建成效应（0.5cm）,使皮肤得到保护（build-up,region ）；,康普顿吸收占优势，骨和软组织具同等吸收剂量；,角分布锐利，旁向散射小，保护射野边缘外正常组织；,存在几何半影、穿射半影及散射,半影问题,（penumbra）；,，平均月衰变1%，需剂量学的测定校正。,加速器,Linear accelerator,电子感应加速器,（涡旋电场加速）,能量高（25MeV），电子束能量可调、 输,出量大；,X线输出量相对为低（0.2Gy/min），照射,野相应受到限制（20cm,20cm）,技术简单、成本低；体积大，安装困难，,趋于淘汰,。,电子直线加速器,（微波电场加速）,适宜临床需要的能谱，,X线418MeV；E束420MeV,；,X线和电子束均有足够的输出量，照射野相应扩大,（40cm40cm）,采用偏转系统，等中心安装；,市场主流,；,结构复杂，维护困难，成本昂贵。,电子回旋加速器,（微波激励的超高频电场加速）,能量高（50MeV)，输出量更优，能量可调范围大；,束流传输性能好，可单机多病人同时治疗；,结构简单，体积小，成本低；,具感应加速器的低价位、直线加速器高输出的优点；,发展趋向,。,近距离放射治疗设备,后装治疗机 After-loading set,三维适形放射治疗设备,螺旋CT、加速器、多叶光栅准直器、,三维立体治疗计划系统；,3 .放射治疗方式,体外远距离照射,Teletherapy,基础和主流的常规外照射（EBRT， external beam radiation therapy）；,全身（TBI）或半身（HBI）照射；,立体定向（放射外科）放射治疗（SRS， stereotactic radiosurgery ；,Gamma-knife）；,三维适形（3DCRT）和强调（IMRT）放射治疗；,3 dimensional conformal radiation therapy,intensity modulated radiation therapy,近距离放射治疗,Brachytherapy,腔内或管内照射 intracavitary / transluminal radiation,组织间照射 interstitial radiation,术中植管术后照射,组织插植后装照射,放射性粒子永久植入 permanent implants,模治疗（模板或胶膜贴敷治疗） mold technique,开放性同位素治疗,Nonsealed Radionuclide therapy,4.,放射治疗的辅助设施,影像学对于放射治疗的重要意义,CT（1971,1976）,、MRI（1973,1983）、,PET（1975,1990） ;,放射治疗计划系统（TPS）,模拟定位机，加速器实时显象系统 (Simulator),辅助摆位及体位固定装置,模室工作,CT在放射治疗中的应用,1. 确定身体轮廓及体内脏器部位;,2. 精确划定肿瘤病灶的范围;,3. 明确敏感器官位置并预防护;,4. 照射范围内组织不均一性的校正计算;,5. 三维适形放疗影像立体重建的基础。,CT,对放射治疗体积的校正,报告者 年 例 校正率,Tafts 1977 75 45 %,Mallincrkrodt 1978 45 20 %,Brizel 1979 72 30 %,MGH 1979 77 36 %,Royal Marsden 1980 289 26 %,总计 558,30 %,降低发病率和死亡率，提高生存率的,途径：,大规模预防、早期诊断、,综合治疗,合理序贯的综合治疗是现代肿瘤治疗学的大趋势,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。,3 . 放射治疗在保持形体完整和功能维持,方面的重要作用,乳腺癌 上颌窦癌 直肠癌,早期声门癌 软组织肉瘤,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,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,早期声门癌,放疗局控率 5 年生存率,（包扩挽救手术）,T 1 80,95 % 100 %,T 2 6585 % 8094 %,4. 放射治疗在晚期癌症改善存活质量方面的作用,七. 近距离放射治疗,八. 三维适形放射治疗,