1、肿瘤放射治疗,周口市中心医院放疗科郭洪涛,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。,放射治疗的地位,1992年世界卫生组织报告，45%的恶性中立路可以治愈，其中手术、放疗和药物的贡献分别为22%、18%和5%，充分说明了放疗在现代肿瘤治疗中的地位和作用。,二、放疗的发展历史,1895年伦琴发现了X线1896年居里夫妇发现了镭1899年放疗治愈了第一例患皮肤癌的病人1913年研制成功x线管1922年深部x线机1934年Coutard发明了分割照射，沿用至今
2、。上世纪50年有钴60远距离治疗机,放疗的发展历史,60年代电子直线加速器70年代镭疗的巴黎系统80年代现代近距离治疗特别是近10年来，由于计算机和高新技术的引入，逐步开展了立体定向放射外科(X-刀、伽马-刀)、三维适形放疗(3DCRT)、调强放疗（IMRT），使放疗进入了精确(精确定位，精确设计，精确治疗)放射的时代。,放疗的发展历史,放疗的发展历史,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。,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。,随着计算
3、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。放射治疗新技术，如立体定向放射治疗、三维适形放疗、调强放疗、图像引导放疗以及质子治疗技术先后问世并不断发展完善。,放射治疗设备的发展,放射治疗常用设备：,后装治疗机（Afterloader）：是近距离治疗(brachytherapy)的设备，也是妇科治疗的最主要设备，它是将放射源封闭直接放入肿瘤周围或肿瘤组织内部的照射方法。 模拟定位机：是一种具有特殊功能的X线透视机，根据体内需照射肿瘤病灶大小，可将照射野的尺寸、形状通过可见光野投射在皮肤上，来模拟实际治疗中的各种参数。 治疗计划系统(TPS)：是一套以电脑软件为主的剂
4、量计算设备。包括扫描仪、数字化仪、打印机。,放射治疗常用设备：,深部X线治疗机：产生的X线能量低，穿透力较低，仅适合表浅肿瘤的治疗。 钴-60治疗机：钴源释放的线具有部分高能射线的优点，皮肤剂量低，深部剂量较高。另外还具有成本低，结构简单，维修方便等优点，目前是常用设备。 医用电子直线加速器：是目前三级甲等医院最常用的放疗设备。可以产生两种射线，即X线和电子线。,医用电子直线加速器的分类,医用电子直线加速器按其能量范围分为低、中、高三类。,下面介绍几种最新的直线加速器设备,赛博刀（Cyberknife）,赛博刀是一种影像引导的立体定向治疗机，将6MeV直线加速器置于一自由度的大型机器人手臂上，
5、以图像导引系统取代刚性的立体定向用的框架，加速器的等中心可以随靶区的变化而同步变化，核心技术是机器人和图像导引系统。,优点目前唯一能够提供非等中心治疗计划的立体定向外科系统；1.具有逆向计划功能；2.不用头盔和框架；3.可单次（single fraction）、分次（multi fractions）治疗；4.图象实时验证和高精度跟随系统；5.雕刻式精确靶区；6.一次可同时治疗多个位置的肿瘤；7.有治疗全身肿瘤的可能性；8.是目前世界上唯一能在实际治疗时对病人的移动作出精确调整的放射治疗手术系统。,缺点1.价格比较昂贵，维护和维修条件要求很高；2.验证系统为X线，属二维，精度？3.定位参照物为身
6、体骨骼结构，躯干肿瘤治疗受限？4.每次治疗时间长，机器利用率低；5.机器人承荷能力有限，只能提供6MV光子；6.系统多用于颅内，头颈部和脊椎治疗（92%）；7.多用于治疗小肿瘤，治疗大肿瘤费时费力，可能力不从心，易复发.,赛博刀治疗中,最新发展最新改型的Cyberknife立体定向放射治疗（手术）系统带有一种特有的基准追踪装置，该装置经皮埋在需治疗的目标附近外围，通过六个数据追踪，用作肿瘤定位的参考点。放射治疗时，图像导引系统跟随该基准装置的位置，肿瘤的位置就被传送到机器人臂，由此配合患者位置的变化对加速器重新定位。,断层治疗机（Tomotherapy HI-ART）,Tomotherapy
7、HI-ART由美国威斯康星大学医学物理系的研究小组经过十多年的研究完成，外表与CT扫描机相似，在其环形机架内原先装X线球管的地方安装了6MV直线加速器，将加速管的能量降低到3MV进行断层扇形束扫描成象，据此修正摆位及计划。,治疗时患者躺在治疗床上，治疗床连续移动的同时环形机架旋转，直线加速器发射出扇形光子束，射束成螺旋状围绕患者，可以治疗大体积肿瘤以及同时治疗多个部位，其照射野最大可达160cm40cm。主要组成环状机架上原先装X线球管的地方安装了6MV直线加速器；MLC实现扇形束调强治疗；MV级电子射野影像设备（EPID）做剂量验证和位置验证；激光定位系统；有独特的验证登记计算机断层（VRC
8、T）。,优点1.精确规划：配有治疗计划优化器，比传统治疗计划系统更方便；2.精确定位：在对患者的肿瘤实施每个断层治疗之前，使用特殊的 兆伏级（3MV）CT精确验证其位置，使得医生能够及时调整计划，保证射线束流真正作用于病灶； 3. 适形与适形避免放疗：与传统放疗比较，可采用束流的螺旋传送实现复杂的调强放疗，使放射剂量完全集中于肿瘤，避免对周围健 康组织的伤害；4.精确验证：使医生在治疗过程中验证放射剂量，根据需要调整剂 量；5.系统集成：将传统的加速器中的模拟机、治疗计划系统用计算机、适形块和补偿器及部分图像系统集成在一起，简化了流程，降低了成本，提高了效率； 6. CT孔径大，加速器在机架中
9、，减少了病人的恐惧心理。,缺点加速器能量仅6MV，临床应用可能受限；没有呼吸门控技术，还不能纠正照射过程中的靶区移动；CT也未达到时序CT的程度；,最新发展真三维空间锥形束CT消除了层的概念，可实现真正意义上的三维空间成像。这种CT与Tomo结合将发展成三维立体治疗放疗机，实现真正意义的三维适形调强放疗。,肿瘤定位-治疗一体化装置系统,（一）概述该系统是一个结合了医用直线加速器和 CT的系统，体现了影像技术与放疗技术的完美结合。在加速器治疗室内安装一台CT，CT与加速器共用同一治疗床，使定位与治疗一体化，大大提高了治疗的准确性。,采用这种CT影像引导的放射治疗技术有力地保证了局部剂量增强治疗的
10、实施。另外，这一治疗系统集影像获取、计划设计、模拟定位及治疗实施多环节为一体，极大地提高了放疗过程的集成度，方便了放疗医生、物理师和技术员的工作。,优点1.每次治疗前都可以对靶区快速三维定位，使得调强治疗、疗效评估成为可能；2.能够纠正摆位误差和摆位时肿瘤位置的移动；3.病人在CT上完成图像采集，建立座标系进行TPS后，可立即转入加速器治疗；,缺点不能纠正治疗过程中肿瘤的瞬时移动。,肿瘤定位与治疗一体化系统,最新发展传统上放射治疗的进行都要依赖于治疗前所获得的图像，有了这种肿瘤定位与治疗一体化装置后，肿瘤的分期、治疗计划的拟定、病人的定位、治疗情况的验证等一系列的措施就能得到更好地协调。这些工
11、作流程会在一种更加连续、更加理想化的环境中完成。,电子射野影像（EPID)系统,在放射治疗工作中,射野位置的准确性对于提高肿瘤局部控制率有着极其重要的作用.特别是随着适形放疗,调强放疗等复杂治疗技术在临床上的推广应用,对射野位置精度的要求越来越高.,为解决放疗过程中器官移动和摆位误差带来秒的脱靶和正常组织过量照射，医科达公司将影像与采集系统集成到传统的直线加速器上，在2003年10月美国放疗协会（ASTRO）年会上，推出ESTM系统，提供了IGRT平台。并于当月获得FDA的510k认证。,主要组成1.数字化直线加速器；2.MV级锥形束CT，具有容积图像（X-ray Volume Image，X
12、VI）功能，可以拍X片、连续图像和X线容积图像；3.kV级常规高性能X射线球管（安装在伸缩臂上，可从滚筒上伸出）；4.X射线球管对面的电动臂上安装了平板X线探测器。,1.一次旋转即可采集到治疗位置的三维容积数据；对比度和CT一样，能分辨肿瘤和重要器官等软组织结构；2. 0.2cGy生成正交放射片，较MV级图像剂量低；3.透视图像功能，定位运动频率高的靶区，在治疗位置评价病人运动的影响；4.可进行常规放疗；,缺点1.由于增加了伸缩臂，系统平衡与稳定不容忽视；2.KV级二维扫描图像三维立体重建，EPID属二维验证，无法反映摆位时的三维误差。,研究表明，重复扫描肿瘤的位置和运动，可以将系统误差从41
13、3mm减少到26mm。治疗前列腺癌靶区扩充由10mm减至5mm。,电子射野影像（EPID系统治疗中 ),目前使用最多的射野位置验证方法就是拍摄射野胶片.要想有效减少摆位误差,就需要增加验证的频度.这样既费时也费力,有时还因机器跳数不适合导致爆光过量或欠量,同时胶片法是一种非数字化的影象系统,很难进行射野几何位置偏差的定量分析.,如今随着这种电子射野影象系统(EPID)的问世,便可获取实时的,数字化的射野影象,如此便可彻底克服胶片法的不足,因此电子射野影象系统将逐步成为当今放射治疗重要的质量保证工具之一.,瓦里安的三合一的直线加速器,概述在同一平台上综合高分辨率kV级X射线影像技术、包括治疗床在
14、内的全部运动的自动遥控及可实施所有放射治疗技术（三维适形、调强、立体定向）的新一代加速器。,主要组成:1.常规X射线；2.电子线辐射头；3.实时治疗影像系统；4.遥控机械手（150kV X射线发生器和对侧非晶硅影像平板探测器）,MV兆伏级锥形束影像包(预见未来的IGRT技术),放疗治疗技术进展,立体定向放射治疗Stereotactic Radiotherapy SRT,立体定向放射外科 (Stereotactic Radiosurgery, SRS)分次立体定向放射治疗 (Fractional Stereotactic Radiotherapy, FSRT),SRT 俗称 X()刀，包含,SR
15、S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,立体定向放射外科历史,1951年瑞典神经外科医师lars leksell首先提出立体定向放射外科的概念1968年lekselllarsson在瑞典研制成功首台“刀”1985年ColomboHartman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,“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。,治疗区（高剂量区）和非治疗区（低剂量区）靶点内外
16、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：,“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”。,弧形照射,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。可用于4cm的病变。,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。,立体
17、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。,立体定向放射外科的局限性,乏氧细胞对放射线抗拒肿瘤细胞周期时相性对放射线抗拒,分次立体定向放射治疗 Fractional Stereotactic Radiotherapy FSRT,FSRT的特点：,FSRT是利用SRS的定位、体位固定及治疗计划系统。根据肿瘤的生物学行为，FSRT保留了常规放疗的分次照射。,分次照射的优点:,使那些对放射线抗拒的乏氧细胞在两次照射之间
18、有时间发生再氧合，转变为对放射线敏感的充氧细胞。使处于细胞周期中对放射不敏感时相的细胞向敏感时相转变, 从而提高放射的效果。,适应症,颅内病变：术后残存的脑胶质瘤、转移瘤、垂体瘤、听神经瘤、脑膜瘤等。颅外各系统恶性肿瘤：如鼻咽癌、肺癌、肺转移癌、肝癌、胰腺癌、腹、盆腔单发转移癌等。有些病变可单独采用FSRT给予肿瘤根治，多数肿瘤需要与常规外照射配合，作为对肿瘤靶区追加剂量的一种有效手段。,立体定向放疗的局限性,受肿瘤体积、形状限制靶区边缘定位的精确度尚待提高靶区周围重要组织放射耐受性有限,三维适形放射治疗3-dimensional conformal radiation therapy 3DC
19、RT,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(conformal therapy)的概念。,三维适形放射治疗（3DCRT）是立体定向放射治疗技术的扩展。利用多叶光栅或适形挡铅技术、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。,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
20、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。,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，是放射治疗的重要方法之一。,治疗前,治疗后,鼻咽癌,肺癌 治疗计划,治疗前,肺癌,治疗后,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,调强适形放射治疗 Intensity Modulation Conformal Radiation T
21、herapy, IMRT,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,调强的概念启发于 CT成像的逆原理,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。,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1520的正
22、常组织，同时可增加2040的靶区肿瘤剂量。,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。,调强放疗,普通放疗,乳腺癌,前列腺癌,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。,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SRT包括
23、SRS FSRT，俗称“X () 刀” 3DCRT 是放射治疗的重要方法之一IMRT、IGRT是现代放射治疗的标志,展望：,“生物调强”放射治疗,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。,生物靶区示意图,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。,质子放射治疗技术,质子治
24、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LOMA LINDA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，全世界共用质子治疗装置治疗了34万名患者，一般治疗效果达到95%以上，五年存活率高达80%。然而4万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.,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。,质子治疗特点,质子作为带正电核的粒子，以极高
25、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。,穿透性能强：质子束以高能高速进入人体，穿透力强。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。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。,质子治疗临床应用,质子放射手术眼部质子治疗较大照射野的质子照射,质子治疗适应症,脑和脊髓肿瘤脑血管疾病眼部病变头颈部肿瘤儿科肿瘤,我国质子治疗发展情况,山东万杰医院“质子治疗中心” 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，由万杰集团公司引进世界先进的质子治疗设备而组建的国内第一家质子治疗中心。上海质子肿瘤治疗中心项目 上海质子重离子医院，是由上海申康卫生发展中心投资建造的国内目前最高等级的提供质子重离子治疗的现代化肿瘤治疗和研究机构，位于上海国际医学园区。,上海质子重离子医院,谢谢大家,！,
