1、发展史及地位发展史及地位.肿瘤放射治疗物理学基础肿瘤放射治疗物理学基础.肿瘤放射治疗生物学基础肿瘤放射治疗生物学基础.放射治疗进展放射治疗进展.发展史及地位发展史及地位1895德国物理学家伦琴发现德国物理学家伦琴发现X射线射线.1899有人开始用有人开始用X线治疗皮肤癌线治疗皮肤癌.1898居里夫人首次提炼出放射性元素镭居里夫人首次提炼出放射性元素镭.1905进行了第一例镭针插植进行了第一例镭针插植.1920200千伏级深部千伏级深部X线机问世开始了线机问世开始了“深部深部X线治疗时代线治疗时代”.发展史及地位发展史及地位1928第二届国际放射学会采纳并推广伦琴作为放射剂量单位第二届国际放射学
2、会采纳并推广伦琴作为放射剂量单位.1951第一台远距离第一台远距离60C0治疗机在加拿大问世治疗机在加拿大问世.1953英国的英国的Hammer Smith医院最早安装了直馈型行波医院最早安装了直馈型行波加速器加速器（设计始于（设计始于1949年）年）.本世纪初本世纪初调强加速器调强加速器.某些肿瘤的放射治疗治愈率某些肿瘤的放射治疗治愈率 肿瘤种类肿瘤种类 5年治愈率（年治愈率（%）资料来源资料来源食道癌（中晚期）食道癌（中晚期）8-16国内各地林县国内各地林县 （早期）（早期）80+宫颈癌（各期）宫颈癌（各期）65 北京北京 （I期）期）96 北京北京鼻咽癌（各期）鼻咽癌（各期）53 上海上
3、海 （I期）期）94 上海上海 肿瘤种类肿瘤种类5年治愈率（年治愈率（%）资料来源资料来源霍奇金病霍奇金病80+世界各国世界各国前列腺癌前列腺癌60+美国美国喉癌（声带癌喉癌（声带癌I期）期）81-97国内外国内外扁桃体癌扁桃体癌40北京北京舌癌舌癌(I期期)90上海上海皮肤癌皮肤癌90+国内外国内外某些肿瘤的放射治疗治愈率某些肿瘤的放射治疗治愈率70%的肿瘤病人接受放疗的肿瘤病人接受放疗放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 放射源的种类放射源的种类l 放射性同位素产生的放射性同位素产生的、线线.l X线治疗机和各类加速器产生的不同线治疗机和各类加速器产生的不同 能量的能量的x线线.l 各类加
4、速器产生的电子束、质子束、各类加速器产生的电子束、质子束、中子束、负中子束、负介子束，以及其他的介子束，以及其他的 重粒子束等重粒子束等.放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础名称名称半衰期半衰期治疗用射线治疗用射线镭镭-2261590年年 钴钴-605.27年年 铱铱-19274.0天天 锎锎-2522.65年年 中子中子几种常见的放射源几种常见的放射源放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 放射治疗设备及照射方式放射治疗设备及照射方式l 体外照射体外照射x线治疗机线治疗机60Co远距离治疗机远距离治疗机医用加速器医用加速器放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 放射治疗设备及照射方式放射治疗设备
5、及照射方式l 体内照射体内照射镭疗（已不用）镭疗（已不用）现代近距离后装治疗机（现代近距离后装治疗机（192lr）中子近距离放射治疗机中子近距离放射治疗机放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 放射治疗设备放射治疗设备l 辅助设备及新技术辅助设备及新技术模拟定位机模拟定位机立体定向放射治疗系统立体定向放射治疗系统治疗计划系统（治疗计划系统（TPS）剂量测量系统剂量测量系统放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 体内外照射技术体内外照射技术l 体外照射体外照射等源皮距照射等源皮距照射等中心照射等中心照射旋转照射旋转照射SSD、SAD照射技术示意照射技术示意 a.SSD照射技术照射技术 b.SAD照射
6、技术照射技术放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 体内外照射技术体内外照射技术l 体内照射体内照射腔内照射腔内照射组织间照射组织间照射术中置管、术后照射术中置管、术后照射膜照射膜照射放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 体内照射与体外照射的区别体内照射与体外照射的区别 体外照射体外照射 体内照射体内照射放射源强度放射源强度 大大 小（小（10居里）居里）治疗距离治疗距离 长长 短（短（5mm5cm）组织吸收的能量组织吸收的能量 少少 多多到达肿瘤的途径到达肿瘤的途径经皮肤及正常组织经皮肤及正常组织 直接直接区靶剂量分布区靶剂量分布 均匀均匀 不均匀不均匀放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 加
7、速器加速器l X线和电子束的产生线和电子束的产生电源电源脉冲调制器脉冲调制器电子枪电子枪磁控管磁控管加速管加速管偏转磁铁偏转磁铁电子束电子束打靶打靶高能高能X线线放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 加速器加速器l 分类分类n 电子感应加速器电子感应加速器n 电子直线加速器电子直线加速器n 电子回旋加速器电子回旋加速器放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 电子直线加速器的特点电子直线加速器的特点l 能量高，可调控，剂量率高能量高，可调控，剂量率高.l 穿透力强穿透力强.l 皮肤剂量低：皮肤剂量低：6MvX最大剂量点在皮下最大剂量点在皮下1.5cm.l 骨和软组织吸收基本相等骨和软组织吸收基本相
8、等.l 旁向散射小旁向散射小.l 价格昂贵价格昂贵.l 维护难，对水、电、湿度要求高维护难，对水、电、湿度要求高.l 射野可以较大，可达射野可以较大，可达4040cm.放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础三种常见体外照射设备的特点比较三种常见体外照射设备的特点比较 X线机线机 6 0CO远距离治疗机远距离治疗机 直线加速器直线加速器能量能量 低低 高，单能高，单能 高，可调高，可调穿透力穿透力 弱弱 较强较强 强强皮肤剂量皮肤剂量 高高 低低 低低骨吸收剂量骨吸收剂量 高高 和软组织相同和软组织相同 和软组织基本相同和软组织基本相同旁向散射旁向散射 大大 较小较小 小小经济、维修经济、维修 价
9、格低价格低 价格较低价格较低 价格昂贵价格昂贵 维护方便维护方便 维护方便维护方便 维护不方便维护不方便照射野照射野 小小 中等中等 可较大可较大防护防护 容易容易 定期换源定期换源 防护难防护难 较难较难放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 近距离治疗近距离治疗l 概念概念将放射源密封直接放入被治疗的组织将放射源密封直接放入被治疗的组织内或人体天然腔内进行照射内或人体天然腔内进行照射.l 优点优点n 可获得准确照射可获得准确照射.n 工作人员隔室操作，比较安全工作人员隔室操作，比较安全.n 放射源微型化放射源微型化.n 高活度放射源形成高剂量率治疗高活度放射源形成高剂量率治疗.n 微机控制微
10、机控制.放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 立体定向放射治疗立体定向放射治疗l 概念概念l 治疗设备的基本构造治疗设备的基本构造n 立体定向系统立体定向系统n 三维治疗计划系统三维治疗计划系统n 直线加速器及准直器系统直线加速器及准直器系统定义为一种照射技术，该技术高剂量分布的定义为一种照射技术，该技术高剂量分布的形状，在三维方向上与靶区的实际形状一致，形状，在三维方向上与靶区的实际形状一致，亦称适形放射治疗亦称适形放射治疗（Conformation Radiotherapy）.放射治疗物理学基础放射治疗物理学基础 X-刀治疗的适应症刀治疗的适应症:n 病变大小：头部病变大小：头部3cm，体
11、部，体部5cm.n 肿瘤边缘清晰肿瘤边缘清晰.n 与重要结构有一定距离与重要结构有一定距离.立体定向放射治疗立体定向放射治疗放射物理学进展放射物理学进展 强调放疗强调放疗 （IMRT）从从IMRT到到IGART 体内体内r-刀刀 Cyber-刀刀放射物理学进展放射物理学进展 强调放疗强调放疗l 优势优势n 采用精确的体位固定和立体定位技术采用精确的体位固定和立体定位技术.n 采用精确逆向治疗计划采用精确逆向治疗计划.n 采用精确照射采用精确照射.n 在同一计划中同时实现大野照射及小在同一计划中同时实现大野照射及小 野追加剂量照射野追加剂量照射.放射物理学进展放射物理学进展 强调放疗强调放疗放射
12、物理学进展放射物理学进展 强调放疗强调放疗l 主要误差来源主要误差来源n 摆位误差摆位误差体位误差体位误差皮肤标记皮肤标记病人紧张病人紧张不自主运动不自主运动体重变化体重变化n 器官运动器官运动呼吸运动呼吸运动心脏运动心脏运动胃肠运动胃肠运动肿瘤变化肿瘤变化膀胱、直肠充盈膀胱、直肠充盈放射物理学进展放射物理学进展l 影像学指导的适应性放疗影像学指导的适应性放疗 利用治疗过程中获得的影像调节照射计划利用治疗过程中获得的影像调节照射计划 及剂量给予以适应治疗中靶区生理学及解及剂量给予以适应治疗中靶区生理学及解剖学改变剖学改变.n获得治疗时影像的方式获得治疗时影像的方式.n分辨靶区变化的方式分辨靶区
13、变化的方式.n调节正在给予的剂量及处方的方式调节正在给予的剂量及处方的方式.l 三个主要方式三个主要方式放射物理学进展放射物理学进展n离线（离线（off-line)l 每周射野片、人群或个体的统计学校正每周射野片、人群或个体的统计学校正基于重复基于重复CT扫描的离线校正扫描的离线校正.放射物理学进展放射物理学进展 n EPIDn 电视监控电视监控n 呼吸门控呼吸门控n 心脏门控心脏门控n 实时实时CT扫描扫描 CT-on-Rall放射物理学进展放射物理学进展 定义定义：通过术中或：通过术中或CT、B超引导下，根超引导下，根据三维立体种植计划，利用特殊设据三维立体种植计划，利用特殊设备将放射性粒
14、子种植到肿瘤区，永备将放射性粒子种植到肿瘤区，永久留在体内久留在体内 条件条件 放射性粒子放射性粒子 粒子种植三维治疗计划系统和质量粒子种植三维治疗计划系统和质量 验证系统验证系统 粒子种植所需的辅助设备粒子种植所需的辅助设备 机械手擒持一个机械手擒持一个6 MvX的小型直线加速器，的小型直线加速器，将金豆埋藏在肿瘤内，红外线追踪金豆的运动，将金豆埋藏在肿瘤内，红外线追踪金豆的运动，加速器追踪照射。加速器追踪照射。物理阶段物理阶段10-18秒秒 1Gy105电离电离 化学阶段化学阶段自由基自由基 生物阶段生物阶段损伤损伤 修复修复 癌变癌变 直接作用直接作用 间接作用间接作用H2OH2O+e-
15、H2O+H2O+H3O+OH 靶靶：DNA DNA 损伤类型损伤类型 定义定义l 死亡细胞死亡细胞：一个完整细胞，即使能：一个完整细胞，即使能合成蛋白质但如果丧失了合成蛋白质但如果丧失了增殖能力，便可以是死亡增殖能力，便可以是死亡细胞。细胞。l 克隆细胞克隆细胞：具有形成细胞集落成克：具有形成细胞集落成克 隆的能力的增殖细胞。隆的能力的增殖细胞。放放 射射 生生 物物 学学 进进 展展 从物理调强到生物调强从物理调强到生物调强 基因增敏基因增敏 定义定义:一系列肿瘤生物学因素的治疗一系列肿瘤生物学因素的治疗靶区内靶区内放射敏感性不同的区域放射敏感性不同的区域 包括包括 乏氧及血供乏氧及血供 增
16、殖、凋亡及细胞周期调控增殖、凋亡及细胞周期调控 癌基因及抑癌基因改变癌基因及抑癌基因改变 浸润及转移特性浸润及转移特性放放 射射 生生 物物 学学 进进 展展 优点优点缺点缺点B超超及时、真实及时、真实无放射性无放射性不能行密度校正不能行密度校正不适合所有器官不适合所有器官CT含密度信息含密度信息骨信息好骨信息好软组织对比差软组织对比差无功能信息无功能信息MRI软组织对比好软组织对比好无密度信息无密度信息优点优点缺点缺点fMRI含功能信息含功能信息解剖解剖sPET区别坏死、复发区别坏死、复发亚临床灶亚临床灶信息差信息差 影像融合（影像融合（Image-infusion)清楚显示肿瘤区及亚临床病
17、灶清楚显示肿瘤区及亚临床病灶,使靶区更准确。使靶区更准确。融合方式融合方式 CT-PET CT-MRT MRI-PET 综合优缺点综合优缺点:电子顺磁共振扫描电子顺磁共振扫描可测定乏氧细胞的分布可测定乏氧细胞的分布及多少，对确定分次量，及多少，对确定分次量，实现靶区的生实现靶区的生 物调强提物调强提供了生物及基础，前景供了生物及基础，前景令人鼓舞。令人鼓舞。抑制基因增敏抑制基因增敏 野生野生P53 P16 癌基因癌基因 法尼西转移酶抑制剂法尼西转移酶抑制剂 Herceptin 自杀基因自杀基因 TK 腺苷激酶基因腺苷激酶基因 CD 胞嘧啶脱氨酶基因胞嘧啶脱氨酶基因 DNA损伤修复基因损伤修复基
18、因 ATM、KU、XRCC 确立了局部控制及剂量拔高的意义确立了局部控制及剂量拔高的意义.保留器官的研究保留器官的研究.前哨淋巴结的研究前哨淋巴结的研究.放疗后局部复发病例死亡时肿瘤部位放疗后局部复发病例死亡时肿瘤部位 局部局部 29%局部局部+远处转移远处转移 39%仅有远处转移仅有远处转移 32%因此，调强因此，调强 放疗，局部拔高剂量对增加放疗，局部拔高剂量对增加局部控制率有重要意义。局部控制率有重要意义。临床进展临床进展l 早期乳腺癌的保乳治疗早期乳腺癌的保乳治疗:已成熟已成熟.l 骨及软组织保留肢体的治疗骨及软组织保留肢体的治疗:已成熟已成熟.l 保留膀胱保留膀胱:正在研究正在研究,
19、取得一定效果取得一定效果.l 保肛治疗保肛治疗:正在研究正在研究,取得一定效果取得一定效果.l 前列腺癌保留性功能的放疗前列腺癌保留性功能的放疗 .临床进展临床进展临床进展临床进展 作者作者 治疗治疗例数例数 5-S(%)5-y保留膀胱率保留膀胱率SauerTURBT+DDP+RT 93 61 47ShipleyTURBT+DDP+RT123 50 38Kashnic TURBT+DDP+RT106 52 43临床进展临床进展 分期分期 局部复发率局部复发率5年生存率（年生存率（%）T0-2 N0 8（1/21）95 T3 N0 4（2/32）91 N+4（6/17）50 共计共计 13（9/
20、70）临床进展临床进展 结果结果百分数（百分数（%）例数例数造口未闭合造口未闭合 3 2/70复发复发 6 4/69失禁失禁 3 2/69功能差功能差 3 2/69功能好功能好 86 60/69l 乳腺癌前哨淋巴结乳腺癌前哨淋巴结.l 肺癌前哨淋巴结肺癌前哨淋巴结.l 前哨淋巴结的研究使手术范围更小，放疗前哨淋巴结的研究使手术范围更小，放疗的靶区更明确，器官功能得以更好保护的靶区更明确，器官功能得以更好保护.临床进展临床进展 前哨淋巴结的研究前哨淋巴结的研究调强放疗调强放疗分子靶区分子靶区分子显像分子显像 局控率增高局控率增高生物靶区生物靶区 更准、更精确更准、更精确 并发症减少并发症减少IGART 器官保留器官保留生物调强生物调强基因增敏基因增敏
