放射治疗设备医学课件

,*,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,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,*,放射治疗设备,1,放射治疗设备1,基本概念,放射治疗,radiotherapy,使用,放射线,治疗,恶性肿瘤,偶有良性病,的,一种,临床治疗手段，,是肿瘤治疗的,三大手段之一。,手术,化疗,放疗,8.1,绪论,2,基本概念放射治疗使用放射线治疗手术 8.1 绪论2,Gamma rays,X-rays,Ultraviolet,Infrared,Radio,Visible light,Wavelength,(meters),电磁波能量光谱,紫外线,红外线,3,Gamma raysX-raysUltravioletInf,肿瘤放射治疗学的历史,1895,年德国科学家伦琴发现,X,射线,1898,年，法国物理学家居里夫人分理出,放射性核素镭,，首次提出放射性的概念。,1942,年原子反应堆问世，制造出多种,人工放射性同位素,50,年代,Co-60,治疗机出现,60,年代医用电子感应加速器、医用电子直线加速器应用于临床,70,年代开始对中子、质子、负,介子和重离子等的应用进行研究，出现,X-,刀和,-,刀,80,年代后对恶性肿瘤的,70,进行放射治疗,4,肿瘤放射治疗学的历史1895年德国科学家伦琴发现X射线4,1895,年 伦琴,Roentgen,发现,X,射线,1896,年 贝克勒尔,Becquerel,发现铀盐的放射性,1898,年 居里,Curie,夫妇分离出放射性元素,226,镭，首次提出放射性概念。,天然放射源仅对部分疾病有用，具有放射损伤，低谷。,人工射线装置，治疗设备，,kev,。,1913,年,Coolidge,发明,140 kV X,线机,; 200kv,1922,年 巴黎国际肿瘤会议 口腔癌,恶性肿瘤,1.,放射治疗的历史沿革,皮肤癌,深部位,5,1895年 伦琴Roentgen 发现X射线,1895,年，伦琴发现,X,线,X,线被迅速运用于临床诊断和治疗,伦琴作为曝射量的单位,定义为：,X,线、,线在,1,立方厘米标准干燥空气中产生正负电荷为,1,个静电系单位的曝射量。,伦琴（符号,R,）,1R=2.5810,-4,C/kg,（库仑,/,千克）,伦琴,放射治疗的历史,6,1895年，伦琴发现X线伦琴放射治疗的历史6,1896,年，居里夫妇发现了镭。,放射治疗首先运用于治疗,乳腺癌,。,放射性活度的单位：居里,1Ci,3.710,10,s,-1,1CiCo,60,=1.6gRa,居里夫人,放射治疗的历史,7,1896年，居里夫妇发现了镭。居里夫人放射治疗的历史7,1930,年，约里奥,居里发表“论放射性”的论文后，放疗得以迅速发展，特别在用镭治疗,宫颈癌,方面取得巨大成就。,放射治疗的历史,1899,年，第一例,皮肤癌,放射治疗治愈。,8,1930年，约里奥居里发表“论放射性”的论文后，放疗得以迅,1929,年 第一台粒子,静电加速器,研制成功,1934,年,Coutard,建立放疗常规分割照射方案,1941,年 美国制成能量,2.2Mev,的电子感应加速器,1951,年 加拿大研制成,人工放射性核素,60,钴,治疗机,射线,1953,年,直线加速器,应用于临床,人工射线装置，治疗设备，,Mev,。,9,1929年 第一台粒子静电加速器研制成功人工射线装置，治,一、肿瘤放射治疗学,研究、应用高能放射线治疗肿瘤的原理,和方法的临床治疗学科,。,2.,放射治疗在肿瘤治疗中的地位,放射物理学,(Radiation Physics),放射生物学,(Radiation Biology),放射治疗技术学,(Radiation Technology),临床肿瘤学,(Clinical Oncology),医学影像学,综合医学。,10,一、肿瘤放射治疗学2. 放射治疗在肿瘤治疗中的地位,世界各国肿瘤发病情况,据,1989,年统计，,全世界,40,亿人口中每年有,600,万人得,癌症。,在我国上海、江苏、浙江、福建等地，,肿瘤已列为第一位；,北京、天津等地列为第二位。,在美国，肺癌占第一位，大肠癌占第二位；我国胃癌占第一位，肺癌占第二位。,食管癌在世界有三个高发区，中亚里海沿岸、南部非洲地区和我国华北地区。我国华南以,鼻咽癌,较常见，东北,胃癌,占首位，西南地区,肺癌,占首位。,经过各种治疗，各种癌症的平均,5,年生存率已达,45,。,11,世界各国肿瘤发病情况 据1989年统计，全世界40亿,肿瘤治疗,5,年生存率的变化,上世纪初,30,年代,60,年代,90,年代,生存率,(%),5,15,30,45,12,肿瘤治疗5年生存率的变化上世纪初30年代60年代90年代生存,13,13,45%,恶性肿瘤可以治愈,22%,手术治愈,18%,放射治疗治愈,5%,化疗治愈,60-70%,肿瘤患者接受放射治疗,Tubiana,M,Eur J Cancer 28A:2061 1992,75%,恶性肿瘤,14,45% 恶性肿瘤可以治愈 22% 手术,WHO,45%,22%,18%,5%,15,WHO45%22%18%5%15,16,16,17,17,放,射,源,放射性同位素核,放出的,，,，,线；,X,线治疗机和各类加速器产生不同能量的,X,线,；,各类加速器产生的,电子束、质子束、中子束以及其他重粒子束等,。,3.,放射源和放射线,天然和人工,18,放射源放射性同位素核放出的，线；3. 放射源,照,射,方,式,外照射,内照射,external irradiation,internal irradiation,第一类,放射源用作体外照射、腔内照射或组织间照射，也可用口服或静脉注射将放射性核素注入人体，进行内用同位素治疗。,第二、三类,放射源只能用于体外照射。,19,照射方式外照射内照射external irradiat,将放射源在距离人体,一定距离下,对病灶进行治疗，它利用大型医疗设备如医用直线加速器、,60,钴治疗机或者,X,线治疗机产生的高能,X,线、,射线及电子束等。,外照射,20,将放射源在距离人体一定距离下对病灶进行治疗，它利用大型医疗设,将放射源密封，直接放入被治疗的组织内或放入人体的天然腔内，如鼻、咽、食管、宫颈等部位进行照射，叫组织间放疗，和腔内放疗，又称,近距离治疗。,内照射,21,内照射21,外照射 内照射,22,外照射 内照射22,放射源类型（天然）,放射性核素的特点,每时每刻都有射线输出,时间,辐射能力,放射性核素的衰减特性,半衰期：射线衰减到初始状态的一半时所需要的时间,镭,- 1590,年,60,钴,-5.27,年,192,铱,-74,天,半衰期，甚至衰减报废以后的放射性核素仍然会有射线输出。,保管？,23,放射源类型（天然）放射性核素的特点23,放射源类型（人工）,人工射线装置,：,能够产生并输出高能射线的各种射线装备,X,线机 加速器,特点：,工作时输出射线,停机时没有放射性,结构比较复杂,输出射线的,能量越高,、性能越先进、结构越复杂，,价格就越昂贵,放射治疗使用的人工射线装置，正在朝着多功能、高性能、高精度的方向发展。,24,放射源类型（人工）人工射线装置：能够产生并输出高能射线的各,放,射,线,种类,光子辐射：,射线、,X,线,粒子辐射：,粒子（中子），,粒子（电子），电子束、质子束、中子束以及其他重粒子束等。,25,放射线种类光子辐射： 25,电磁辐射“波粒二重性”,无线电波、微波等向外辐射时，“粒子”特性非常微弱，一般是用波动理论进行描述，所以，通常叫做,电磁波,；,红外线，可见光、紫外线而言,，“波”的特性依次减弱，“粒子”特性依次增强，,红外线的“波”的特性略强，“粒子”特性较弱；,紫外线则是“波”的特性较弱，“粒子”特性略强；,而,可见光的“波粒二重性”,最为典型；,26,电磁辐射“波粒二重性”无线电波、微波等向外辐射时，“粒子”特,电磁辐射“波粒二重性”,电磁波谱的另一端，,X,射线和,射线主要以“粒子”特性表现，,几乎显不出“波”的特性,可以把,X,射线和,射线看成是“粒子”，,但这种粒子具有自己的特殊性质，为了有所区别，人们把,这种“粒子”叫做“光子”。,在放射治疗医学领域，人们往往把,“光子”,的概念,等同于,X,射线或,射线,27,电磁辐射“波粒二重性”电磁波谱的另一端，X射线和射线主要以,X,射线,射线的特点,X,射线和,射线具有,穿透物质,的能力,特定能量的,X,射线或,射线而言，物质的密度越小,穿透能力越强,;,物质的密度越大，穿透能力越弱,X,线机、,CT,机设计原理,28,X射线射线的特点X射线和射线具有穿透物质的能力28,X,射线,射线的特点,不同的物质对,X,射线和,射线具有不同的,穿透能力，,通常是物质的原子序数越高，,X,射线或,射线的穿透能力越弱,根据这一特点，选用穿透能力弱的材料对,X,射线和,射线进行,控制与防护,，,铅,被广泛应用 。,29,X射线射线的特点不同的物质对X射线和射线具有不同的穿透能,X,射线,射线的特点,“,电离辐射”,是,X,射线和,射线的另一个重要特点。,能量越高，辐射深度越深，“电离”性能越强。,医用直线加速器、钴,-60,治疗机、近距离后装治疗机等现代肿瘤放射治疗设备就是按照,X,射线和,射线的这一特性而设计生产并逐渐发展起来的。,30,X射线射线的特点“电离辐射”是X射线和射线的另一个重要特,kV,级,X,射线治疗机,钴,-60,治疗机,医用电子直线加速器,内照射近距离后装治疗机,质子加速器,在普通医用电子直线加速器上辅加动态多叶光阑,(,MLC,),、实时验证系统和呼吸门控系统等装置，使得“适形治疗”和“调强治疗”等精确放射治疗技术获得了飞速发展。,4.,放射治疗设备的分类,31,4. 放射治疗设备的分类31,32,32,33,33,34,34,放射治疗是,局部或区域,治疗，并非全身治疗。,那么若放射治疗,提高局部控制率,是否有意义呢？,能否提高,生存率,呢？,35,放射治疗是局部或区域治疗，并非全身治疗。35,55%,未治愈的肿瘤患者死亡原因,原发肿瘤未控制,18% (32.7%),远地转移,37% (67.3%),共计,55% (100%),36,55%未治愈的肿瘤患者死亡原因原发肿瘤未控制 18%,常见肿瘤由于,T,致死的百分比,肿瘤,T,致死,(%),中枢神经系统,90,肝,80,皮肤,70,食管,60,宫颈,60,宫体,60,前列腺,60,胃、大肠,50,头颈,50,乳腺,15,肺,10,淋巴瘤,10,37,常见肿瘤由于T致死的百分比,放射治疗后病人死亡时肿瘤,复发情况,局部或局部,-,区域,29%,局部加远地转移,39%,远地转移,32%,38,放射治疗后病人死亡时肿瘤复发情况局部或局部-区域,局部控制与否对远地转移的影响,39,局部控制与否对远地转移的影响39,结论,局部,未控,仍是一些肿瘤的致死原因,放射治疗后局部复发,仍是重要的致死原因之一,局部,控制,有助于,降低,远地转移,局部控制有助于,提高,生存率,40,结论局部未控仍是一些肿瘤的致死原因,放疗在常见肿瘤中的应用,根治性治疗：,肺癌：,SCLC:,局限期，广泛期，,PCI.,NSCLC: stage I; III,头颈部癌：,NPC,早期喉癌，,食管癌：,II-IV a,同步放化疗,淋巴瘤：早期,HD,晚期淋巴瘤,小细胞肺癌,晚期非小细胞型肺癌,鼻咽癌,乳腺,癌,41,放疗在常见肿瘤中的应用根治性治疗：小细胞肺癌 晚期非小细胞型,放疗在常见肿瘤中的应用,辅助性治疗：,乳腺癌,保乳术,根治术后,T, N,状态等,脑瘤,一些解剖位置特殊，难以手术,术后绝大部分需要放射治疗，,TMZ,直肠癌,: T, N,状态，,软组织肉瘤,:,类型、分级、部位、大小、侵犯范围等,42,放疗在常见肿瘤中的应用辅助性治疗：42,放疗在常见肿瘤中的应用,姑息治疗：,骨转移,脑转移,解除淋巴结、肿块压迫等,43,放疗在常见肿瘤中的应用姑息治疗：43,肿瘤治疗的多学科模式,影像，病理，外科，放疗，内科（化疗、内分泌、靶向，免疫生物治疗,营养支持）。,现今肿瘤治疗进展日新月异，一个专科医师很难全面、准确把握各种治疗手段，应强调医师之间、科室之间的沟通和协作。,44,肿瘤治疗的多学科模式影像，病理，外科，放疗，内科（化疗、内分,综合治疗是现代肿瘤治疗学的大趋势,-,放疗辅助外科,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。,45,综合治疗是现代肿瘤治疗学的大趋势45,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。,46,术中放疗46,放疗挑战外科！？,保持形体完整和功能维持 方面的重要作用,：,保乳术,+,放疗，,早期喉癌，上颌窦癌 ，,早期肺癌，,膀胱癌、前列腺癌，,脑肿瘤，,胃肠道淋巴瘤,47,放疗挑战外科！？47,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 89,48,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,放射治疗进展,-,确保疗效前提下减少剂量,如,乳腺癌内乳淋巴结基本不照射,早期,HD,与化疗联合后的放射剂量减少,肺癌的累及野照射,脑淋巴瘤,精原细胞瘤,49,放射治疗进展-确保疗效前提下减少剂量如49,放射治疗应用的不断变,化,随着肿瘤治疗的各种手段的进展,(,放射治疗、化疗、手术,),。各种治疗手段在不同肿瘤治疗中的地位也有所变化。,不断学习,50,放射治疗应用的不断变化随着肿瘤治疗的各种手段的进展(放射治疗,认 真 对 待,肿瘤患者的首次治疗最重要。当前的治疗遵从循证医学，以提高生活质量、延长生存期为最终目的，故这一抉择应以此为主要出发点，做到有理有据。接诊医师应该明了，患者应该得到什么治疗，而不是接诊的医师能为其提供什么手段的治疗,。,51,认 真 对 待肿瘤患者的首次治疗最重要。当前的治疗遵从循证医,52,52,放疗设备,光子束,深部,X,线机、,X,线、后装机,钴机、,线,直线加速器、,X,线,192,Ir,中子束,粒子束,直线加速器,电子束,质子束,质子加速器,53,放疗设备光子束深部X线机、X线、后装机钴机、线直线, 普通常规放疗55,什么是,常规,放疗？,在二维水平进行的传统的、经验式的放疗，采用常规的固定和定位方法，给予常规或近似常规的剂量分割，称为常规放疗。,56,什么是常规放疗？在二维水平进行的传统的、经验式的放疗，采用常,57,57,58,58,常规,放疗的特点：,常规放疗只能在二维方向上进行调整，用模拟机或根据体表标记定位。,能治愈少部分放射敏感肿瘤，其作用不能完全被替代。,照射范围大，正常组织副反应大，肿瘤组织杀伤比率不高。,受肿瘤细胞放射敏感性的制约，效果一般。,在肿瘤治疗中起辅助作用，费用低廉。,59,常规放疗的特点：常规放疗只能在二维方向上进行调整，用模拟机或,模拟机 定位,60,模拟机 定位60,常规,放疗适应症：,部分放射敏感肿瘤，如：生殖细胞肿瘤、精原细胞瘤、小细胞肺癌、恶性淋巴瘤等。,多发脑转移，脑、脊膜转移的治疗。,晚期恶性肿瘤的姑息、减症放疗。,骨转移的止痛治疗。,61,常规放疗适应症：部分放射敏感肿瘤，如：生殖细胞肿瘤、精原细,临 床 肿 瘤 放 疗 的 原 理,剂量,肿瘤控制率,并发症发生率,62,临 床 肿 瘤 放 疗 的 原 理剂量肿瘤控制率并发症发生率,肿瘤对射线的敏感性取决于病理类型。,射线能否杀灭肿瘤细胞取决于照射的总剂量和总时间。,只要允许高剂量照射都可以杀死任何肿瘤。,所在部位允许给足够高剂量照射的肿瘤都适合现代放疗。,放疗敏感性与是否适合,放疗的关系,63,肿瘤对射线的敏感性取决于病理类型。放疗敏感性与是否适合63,三维适形放疗,（,3-dimensional conformal radiation therapy, 3D-CRT,）,64,三维适形放疗（ 3-dimensional conforma,采用分次立体定向技术，实现更广范围治疗。,三维适形放疗：采用立体定向技术，在直线加速器上附加,特质铅块和多叶光栅,等技术实施共面或非共面照射，在三维空间上照射也与,肿瘤靶区,形状一致。,其技术和结果类似于分次立体定向放疗（,SRT,），,3D-CRT,和,SRT,。适用范围更广，可用于全身各部位不同大小，形状各异的肿瘤的放射治疗。,适应症：,头颈部肿瘤、上颌窦癌、鼻咽癌、肺癌、胃癌、食道癌、直肠癌、膀胱癌、肝癌、胰腺癌、腹膜后肿瘤、盆腔肿瘤、乳腺癌保乳及根治术后放疗等。,定 义,65,采用分次立体定向技术，实现更广范围治疗。定 义65,适形放疗的特点,属于,现代放疗,的范畴,依据,肿瘤的形状,进行放射治疗,肿瘤周围,正常组织受到最少的照射,提高肿瘤的照射剂量,提高肿瘤的,局部控制率,，提高生存率,并降低正常组织的并发症,提高生存质量,66,适形放疗的特点属于现代放疗的范畴66,67,67,68,68,69,69,70,70,71,71,72,72,常规放射治疗与三维适形放疗,正常组织剂量减少,实现局部剂量提升,73,常规放射治疗与三维适形放疗正常组织剂量减少实现局部剂量,三维适形放疗实施流程,病人的体位与固定,CT,模拟定位,靶区定义及勾画,三维治疗计划评估,实施及疗效毒性评价,临床资料的完善,74,三维适形放疗实施流程病人的体位与固定CT模拟定位靶区定义及勾,治疗流程,摆位、体位固定、等中心体表标记,CT,扫描、采集图像,病人影像资料传输到,计划系统,物理师将患者图像进行,图像处理,放疗医师,勾画靶区,、物理师完成,治疗计划,技师摆位治疗,75,治疗流程摆位、体位固定、等中心体表标记CT扫描、采集图像病人,体膜固定及确定参考点坐标标记,76,体膜固定及确定参考点坐标标记76,CT,模拟定位机扫描,扫描层厚应,5mm,治疗中心应在扫描时确定,静脉增强的使用可减少,22-34%,的,GTV,体积,静脉增强对治疗计划系统的运算没有明显影响,GTV,：肿瘤靶区,77,CT模拟定位机扫描扫描层厚应5mmGTV：肿瘤靶区77,IAEA 430,物理师制定治疗计划,78,IAEA 430物理师制定治疗计划78,79,79,DVH,图不能提供等剂量曲线在三维空间中的分布，故医师仍需观看等剂量曲线在各个层面的分布及,BEV,来评价一个治疗计划。,治疗计划的评价,80,DVH图不能提供等剂量曲线在三维空间中的分布，故医师仍需观看,计划优选与剂量评价,1,2,3,DVH,直方图,81,计划优选与剂量评价123DVH直方图81,摆位治疗,82,摆位治疗82,83,83,精 确 放 疗 的 原 则,1,、精 确 定 位,2,、精 确 计 划,3,、精 确 摆 位,4,、精 确 照 射,84,精 确 放 疗 的 原 则1、精 确 定 位84,左侧周围型肺癌适形放疗后,5,年,1,1,2,2,右侧肺门部肿瘤适形放疗后,3,年,85,左侧周围型肺癌适形放疗后5年1122右侧肺门部肿瘤适形放疗后,放疗的生物原理,86,放疗的生物原理86,87,87,88,88,89,89,