放射治疗技术进展ppt课件

肿瘤放射治疗技术进展 1 放射治疗是治疗恶性肿瘤的三大重要手段之一 大约有60 70 的恶性肿瘤病人需要接受放射治疗 放射治疗是通过电离辐射 破坏细胞核中的DNA 使细胞失去增殖能力 达到杀死肿瘤细胞的目的 2 放射治疗过程中 放射线在照射肿瘤细胞的同时 使肿瘤细胞周围的正常组织也受到不同程度的照射 3 放射治疗虽然给肿瘤患者带来了福音 但是 由于在放射治疗过程中 放射线在照射肿瘤细胞的同时 使肿瘤细胞周围的正常组织也受到不同程度的照射 从而使正常的组织细胞受到破坏 因而不可避免地给患者带来了放疗后并发症 使肿瘤患者的生活质量受到很大影响 4 现代肿瘤放射治疗的目标 增加肿瘤靶区放射剂量 提高肿瘤局部控制率 降低肿瘤周围正常组织照射剂量 保存重要器官的正常功能 提高病人的生存质量 Nevermakethetreatmentworsethanthedisease 5 90年代以来 随着计算机技术 医学影像技术和图像处理技术的不断发展 放射治疗设备不断开发和更新 放射治疗的新技术 如立体定向放射治疗 刀 X刀 三维适形放疗 调强放疗 图像引导放疗技术的先后问世以及不断发展完善 使肿瘤放射治疗跨入了一个崭新的时代 放射治疗技术进展 6 放射治疗技术的发展 7 立体定向放射外科StereotacticRadiosurgerySRS 8 SRS概念 SRS是以精确的立体定位和聚焦方法对病变靶区进行多角度 单次大剂量照射 其靶区剂量分布特点 1 高剂量分布相对集中 2 边缘等剂量线以外剂量锐减 9 10 立体定向放射外科历史 1951年瑞典神经外科医师larsleksell首先提出立体定向放射外科的概念1968年leksell larsson在瑞典研制成功首台 刀 1985年Colombo Hartman将直线加速器引入立体定向放射外科 颅脑X刀问世1996年瑞典korolinska医院研制成功体部X刀 11 刀 由201个钴放射源排列成半球形 每一个放射源发射出的 射线都聚焦到一个点上 12 治疗区 高剂量区 和非治疗区 低剂量区 靶点内外的界限非常清楚 象刀切一样 故形象的称之为 刀 这种技术不用开刀 却通过一次或少数几次治疗达到了开刀切除肿瘤的效果 主要用于颅内 3cm的病变 特点 13 14 15 X刀 根据同样原理 采用加速器产生的X线进行同中心的多个弧形照射 使射线都聚焦到一个点上 使肿瘤细胞遭受到损毁性的打击 称为 X刀 16 弧形照射 17 18 19 特点 X刀除应用在头部肿瘤外 还可应用在胸 腹 盆等区域 应用范围比 刀广 20 适应症 SRS特别适宜治疗头部重要神经高度集中区域的小肿瘤以及脑转移瘤和位置较深的肿瘤 临床主要用于颅内病变 如垂体腺瘤 听神经瘤 脑膜瘤 脑转移瘤 脑动静脉畸形 脑海绵状血管瘤等 21 垂体腺瘤 治疗前 治疗后 22 治疗前 垂体腺瘤 治疗后 23 听神经瘤 治疗前 治疗后 24 治疗前 脑膜瘤 治疗后 25 脑转移瘤 治疗后4个月 治疗前 26 治疗前治疗后 动静脉畸形 27 立体定向放射外科与传统手术比较 优点 避免了开颅手术的许多风险 诸如麻醉意外 出血 感染以及因为切除脑组织而导致脑部功能的缺损 也不会遗留疤痕 住院时间缩短 问题 肿瘤需数月后才能逐渐消退 有些肿瘤虽然被灭活 但也许不会永远消失 28 立体定向放射外科的局限性 受肿瘤体积 3cm 形状 圆形 限制肿瘤体积增大 靶区边缘定位的精确度降低 靶区周围重要组织放射耐受性受限 29 三维适形放射治疗3 dimensionalconformalradiationtherapy3DCRT 30 理想的放射治疗技术应是按照肿瘤形状给靶区很高的致死量 而靶区周围的正常组织不受到照射 在1960年代中期日本人高桥 Takahashi 首先提出了适形治疗 conformaltherapy 的概念 31 32 三维适形放射治疗 3DCRT 是立体定向放射治疗技术的扩展 利用多叶光栅 将照射野的形状由普通放疗的方形或矩形调整为肿瘤的形状 使照射的高剂量区在人体内的三维立体空间上与肿瘤的实际形状相一致 提高了肿瘤的照射剂量 保护了肿瘤周围的正常组织 降低放射性并发症 提高肿瘤的控制率 33 34 与常规放疗相比 3DCRT对肿瘤组织的适形聚焦照射和对正常组织的良好保护 提高了肿瘤与正常组织的剂量比 在正常组织受到允许剂量照射的情况下 肿瘤组织可以得到比常规放疗更高的总剂量 治疗时可以明显地提高单次剂量 缩短总的治疗时间 可以更有效地保护正常组织 降低放射损伤 提高肿瘤的局部控制率 35 适应症 3DCRT适用于头 体部位体积较大的肿瘤 如鼻咽癌 喉癌 肺癌 食管癌 肝癌 肝血管瘤 胰腺癌 前列腺癌 直肠癌 妇科肿瘤等 使用范围广泛 是目前放射治疗的主流趋势 36 鼻咽癌适形放疗靶区剂量分布示意图 37 治疗后2个月 鼻咽癌 治疗前 38 治疗前 治疗后 鼻咽癌 39 肺癌 治疗计划 40 治疗前 肺癌 治疗后 41 肺癌 治疗前 治疗后 42 治疗后半年 肝癌 治疗前 43 三维适形放射治疗的局限性 靶区形状虽已适形 但靶区内剂量分布欠均匀 44 调强适形放射治疗IntensityModulationConformalRadiationTherapy IMRT 45 迄今为止 放射治疗使用的都是强度几乎一致的射线 而肿瘤本身的厚度是不均一的 因此造成肿瘤内部剂量分布不均 为了实现肿瘤内部剂量均匀 就必须对射野内的射线强度进行调整 瑞典放射物理学家Brahme教授首先提出了调强的概念 46 47 48 剂量雕刻 49 IMRT技术要求把一束射线分解为几百束细小的射线 分别调节每一束射线的强度 射线以一种在时间和空间上变化的复杂形式进行照射 50 IMRT通过改变靶区内的射线强度 使靶区内的任何一点都能得到理想均匀的剂量 同时将要害器官所受剂量限制在可耐受范围内 使紧邻靶区的正常组织受量降到最低 IMRT比常规治疗多保护15 20 的正常组织 同时可增加20 40 的靶区肿瘤剂量 51 促使IMRT得以实现的最重要的技术突破是强大的计算机程序 这种高精度的放疗技术使肿瘤放射治疗跨入了新时代 52 调强放疗 普通放疗 53 前列腺癌 54 55 56 影像引导放射治疗 IGRT IGRT是一种四维放射治疗技术 它在三维放疗技术的基础上加入了时间因数的概念 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 在患者进行治疗过程中利用影像设备 对肿瘤及正常器官进行实时监控 并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 57 影像引导放射治疗 IGRT 58 59 60 SBRT 体部立体定向放射治疗 stereotacticbodyradiationtherapy Or SABR 立体定向消融放疗 stereotacticablativeradiotherapy 61 SBRT SABR 与常规分割放疗 每日剂量1 8 2 0Gy 不同 SBRT在影像引导技术的支持下每日可以高达8 30Gy的剂量进行治疗 SBRT通常采用3 5次大剂量照射 总剂量范围48 66Gy 肿瘤靶区BED 100Gy 这种高剂量可使导致其它治疗失败的肿瘤修复机制失效 62 SBRT SABR 美国MDAnderson癌症中心张玉蛟 JoeY Chang 教授的团队于2015年5月发表在 柳叶刀 肿瘤学 LancetOncol 的研究 2015 16 630 汇总分析两项关于 期NSCLC患者的随机 期临床试验 STARS研究和ROSEL研究 比较SABR或手术 肺叶切除及纵隔淋巴结清扫 治疗早期肺癌 显示SABR与手术相似 甚至优于手术的结果 63 64 65 结论 对于可手术的I期非小细胞肺癌 SABR是一种安全并可望作为根治性的治疗手段 其生存率与手术相当 可能成为可手术I期非小细胞肺癌患者治疗的一个选择 66 Cyberknife赛博刀射波刀 67 68 Tomotherapy 69 70 71 72 MR RT高场强磁共振放疗系统 73 2018年6月18日 斯德哥尔摩 医科达 EKTA B ST 宣布ElektaUnity世界首台高场强磁共振放疗系统 MR RT 正式获得CE认证 ElektaUnity将最先进的放射治疗加速器 1 5T高场强诊断级磁共振系统和在线自适应放疗流程软件系统 有机集成在同一平台 可在治疗过程中实时获取肿瘤和周围正常组织的高质量磁共振影像 在线调整治疗计划 并对治疗结果进行评估 74 高场强磁共振放疗系统 MR RT 75 小结 放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一传统放疗对正常组织损伤较大SRS俗称 X 刀 提高了靶区剂量 降低了周围正常组织的损伤3DCRT IMRT是目前放射治疗的主流趋势IGRT SBRT SABR等是现代放射治疗的标志 76 展望 生物调强 放射治疗 77 在肿瘤内有生长活跃的部分 有处于休眠状态的部分 有乏氧细胞 有坏死区 肿瘤周围还有亚临床灶 它们对射线的敏感性不同 调强放射治疗可以做到给肿瘤内不同区域以不同的剂量 物理调强 目前影像学还不能提供上述细胞生物活动的信息 随着影像学的发展 如PET fMRI MRS 分子显像 基因显像等技术的出现 将为今后肿瘤 生物调强 放射治疗奠定基础 78 生物靶区示意图 79 PET CT CTPETPET CT 80 在不远的将来 生物调强 放疗技术将使肿瘤放射治疗迈上新的台阶 81 质子重离子放射治疗技术 82 质子 重离子 质子就是指氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子 重离子就是比质子重的带电粒子 通常包含带电的氦 碳及氖离子等 如碳12 氖22 钙45 铁56 氪84和铀238等 83 质子治疗特点 质子作为带正电核的粒子 以极高的速度进入人体 由于其速度快 故在体内与正常组织或细胞发生作用的机会极低 当到达癌细胞的特定部位时 速度突然降低并停止 释放最大能量 产生Bragg峰 将癌细胞杀死 尤其对于有重要组织器官包绕的肿瘤 其他治疗方法束手无策 用质子治疗则显示出了其巨大的优越性 84 85 穿透性能强 质子束以高能高速进入人体 穿透力强 能量可以自由控制调节使射束达到人体组织任意深度 剂量分布好 高辐射剂量集中于肿瘤部位 肿瘤后面与侧面的正常组织区域几乎无剂量分布 肿瘤前面的正常组织也仅有极小剂量 利于保护周边正常组织不受损伤 局部剂量高 Bragg峰的优越物理学特性使质子束在组织内局灶高能释放 对肿瘤及病变组织实施精确范围最大杀伤 旁散射少 半影小 由于质子的质量大 在物质内散射少 在照射区周围只有很小的半影 因此减少了周边正常组织的照射剂量 86 87 88 质子治疗发展历程 1946年Wilson提出质子治疗建议 1954年在美国Berkeley Tobias进行了世界上第一例质子治疗 在1990年美国LOMALINDA医学院医院安装了世界上第一台专为治病人设计的质子同步加速器CONFORMA3000 OPTIVUS公司生产 从50年代至今 在质子治疗肿瘤方面积累了大量丰富的临床经验 到目前为止 全世界共用质子治疗装置治疗了12 29万名患者 一般治疗效果达到95 以上 五年存活率高达80 而12 29万例治疗数量与全世界几千万肿瘤患者相比 又是很小的比例 89 90 质子治疗装置 质子治疗装置包括质子加速器 束流输运系统 束流配送系统 剂量监测系统 患者定位系统和控制系统 91 92 93 94 质子治疗临床应用 质子立体定向放射治疗眼部质子治疗较大照射野的质子照射 95 质子治疗适应症 脑和脊髓肿瘤 脑良恶性肿瘤包括脑 脊 膜瘤 脑转移瘤 垂体瘤 脑胶质瘤 听神经瘤 颅咽管瘤等 脑血管疾病 脑动静脉畸形 海绵状血管瘤等 其他脑部疾病 癫痫 帕金森氏病 三叉神经痛 眼部病变 脉络膜黑色素瘤 视网膜黄斑变性 眼眶肿瘤 头颈部肿瘤 鼻咽癌 原发 复发或转移病灶 口咽癌 胸腹部盆腔肿瘤 肺癌 肝癌 胰腺癌 食道癌 纵隔肿瘤及腹腔后肿瘤 前列腺癌 子宫肿瘤 卵巢癌 脊索瘤 软骨瘤等 儿科肿瘤 髓母细胞瘤 神经母细胞瘤及其它脑脊髓肿瘤 眼及眼眶肿瘤 颅底和脊柱肉瘤 淋巴瘤 腹盆腔肿瘤 96 质子治疗发展前景 据统计资料表明 2015年 每百万人口医用加速器拥有量 美国12 4台 台湾7 8台 日本8 3台 韩国3台 朝鲜1 84台 中国有1 57台 如果中国的放疗用加速器数量达到世界卫生组织推荐的标准 2 4台 百万人口 我国应有4200台加速器 按3台计算 目前全国加速器1931台 需增加118 质子治疗装置的数量全国应拥有30 40台 97 98 99 我国质子治疗发展情况 山东万杰医院 质子治疗中心 2004年万杰质子治疗中心 WPTC 是在世界银行国际金融公司 IFC 支持下 由万杰集团公司出资4千多万美元 引进国内第一家质子治疗设备而组建的质子治疗中心 兰州重离子治疗中心2009年7月19日 兰州市政府 甘肃盛达集团有限公司和近代物理所三方签订了合作建设兰州重离子治疗中心的协议 兰州重离子肿瘤治疗中心项目预计投资约10亿元人民币 建设周期42个月 其中甘肃盛达集团负责项目资金10亿元 兰州市政府负责提供项目用地并协调项目相关事宜 近代物理所负责技术研发 100 我国质子治疗发展情况 河北涿州质子中心该中心是继山东万杰质子中心 上海市质子重离子医院后 国内第三家开业的质子医疗机构 涿州质子中心的质子系统由IBA提供 2015年1月签约 2016年3月进入安装调试器 2016年7月加速器吊装 拥有1间固定束治疗室 4间360度旋转机架治疗室 并预留1间眼科肿瘤治疗室 同时 还配置了锥形束CT用于3D图像引导质子治疗 这是目前质子治疗最先进的定位引导方式 整个医院的技术人员由解放军总医院提供 101 我国质子治疗发展情况 武威中国首台完全知识产权重离子治癌系统2018年5月26日 我国首台国产重离子治癌系统临床试验在甘肃省武威市正式启动 武威重离子治癌系统项目于2012年正式启动 由中科院近物所及其控股的兰州科近泰基新技术有限公司自主研制 甘肃重离子加速器经历了漫长的发展历程 1988年中科院近代物理研究所担负起建造重离子加速器的重任 建成了我国第一台大型重离子研究装置 兰州重离子加速器 1995年 中科院近代物理研究所依托兰州重离子加速器开始进行重离子治癌的基础研究 102 上海市质子重离子医院 103 简介 上海质子重离子医院位于上海市浦东新区国际医学园区内 总占地150亩 建筑面积52 542M2 共设床位220张 是一所集医疗 科研 教学于一体的现代化 国际化肿瘤中心 上海市质子重离子医院于上世纪90年代开始筹备 2003年项目正式启动 在上海市委 市政府的鼎力支持和国家各相关部门的积极配合之下 该医院历经十年磨砺 终于建设成为我国首个拥有质子 重离子两种技术的医疗机构 104 上海质子重离子医院配有24间门诊诊室 1套质子重离子系统4间治疗室 其拥有的主要大型医疗设备还包括2套直线加速器 1套PET CT设备 2台核磁共振设备 2台电子计算机X射线断层扫描设备 CT 以及1台发射单光子计算机断层扫描仪器设备 ECT 医学专家团队20余人 包括从美国 新加坡 德国引进的首席物理师和剂量师等具有国际水准的临床医师和物理师 105 2013年12月开始试运行2014年6月至9月 开展35例患者的临床试验 同年12月 全部完成治疗3个月的35例病例临床试验观察随访 圆满结束了临床试验 2015年3月 国家食品药品监督管理总局向上海质子重离子医院颁发了国内首张质子重离子系统设备进口注册证 至2015年4月初 临床实验病例已结束治疗满6个月 医院专家团队随访总结显示 质子重离子系统设备无论是从安全性还是在即期疗效方面 都取得了令人满意的结果 106 费用 按照国际标准进行测算 每个疗程的平均治疗费用是27 8万 而在该院 加上床位费等 预计一个疗程的费用将达到31万 具体费用需根据每个患者治疗情况而定 对于每台重离子治疗专用装置 在重离子治疗中心建成投入运营后 预计治疗每例病人收费约20万元 装置运行维护费约为4000万元 年 资产年折旧费约6500万元 年 人员及其它费用约2000万元 年 这样每台装置需要每年治疗患者625例方可达到盈亏平衡 107 2018年5月8日 上海市质子重离子医院暨复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心迎来了开业整整三周年的 生日 三年来 重离子医院共收治的1263例患者 治疗数量逐年增长 此前 重离子医院在开业19个月时治疗量突破500例 开业30个月时治疗量突破1000例大关 108 利器非神器 选择需理性 质子 重离子技术在治疗肿瘤方面有着独特的技术优势 但这并不意味着它已成为癌症 克星 上海质子重离子医院临床技术委员会主任 我国著名肿瘤放射治疗专家蒋国梁特别强调 质子 重离子技术是 治癌利器 但不是神器 该院常务副院长陆嘉德教授也指出 不能夸大地说这项技术能够对所有肿瘤 光到病除 想要真正攻克癌症 还有很长的路要走 质子 重离子技术只是治疗肿瘤的方法之一 109 质子重粒子设备的不足之处 近十年来光子治疗设备发展迅速 目前最先进的光子治疗设备所形成的最终综合剂量场分布 已逼近质子重粒子的剂量场 而且超越质子重粒子综合剂量场分布只是时间问题 3 5年 疗效对比无明显优势治疗过程复杂收费昂贵设备体积巨大造价昂贵 110 谢谢 111