恶性肿瘤放射治疗学概论ppt课件.ppt

恶性性肿瘤放射治瘤放射治疗学概学概论曹远东1895年年德国物理学家德国物理学家伦琴琴发现放射放射线居里夫居里夫妇1898年分年分离出放射同位素离出放射同位素镭1896年1月第一张X光片核爆核爆图片片核爆核爆图片片核爆核爆图片片辐辐射射暴露暴露4周后周后辐辐射射暴露暴露6周后周后辐辐射射暴露暴露8周后周后鼻咽未分化鼻咽未分化鳞癌（癌（III期）期）治治疗前前治治疗后后治治疗前前治治疗后后鼻咽未分化鼻咽未分化鳞癌（癌（III期）期）治疗后治疗后治疗前治疗前食管鳞状细胞癌放射副反应放射副反应放射副反应放疗的历史：1895年伦琴发现了X射线；1896年贝克勒尔发现了铀矿的放射性；1898年居里夫妇发现了镭，随后它的生物学效应就得到了认识；1899年利用放射线治疗了第一例病人；1910年226Ra用于近距离治疗；1913年Coolidge研制了X线管；1922年生产了200KV深部X线机；同年Coutard和Hautant在巴黎召开的国际肿瘤大会上报告了放射治疗可以治愈晚期喉癌，且无严重的合并症；1934年Coutard发明了分割照射，一直沿用至今；1935年澳大利亚成立了全球第一个放射肿瘤学会；放疗的历史：放射治疗在初期经历了艰难的历程，20世纪30年代建立了物理剂量-伦琴（r）；50年代加拿大制造了60Co远距离治疗机，同时放射治疗逐渐形成了独立的学科；60年代生产电子直线加速器；70年代建立了镭疗的巴黎系统；80年代发展了现代近距离治疗；90年代开展了立体定向放射外科、三维适形放射治疗、调强放射治疗等。现在，影像引导下调强、生物调强等。至此，放射治疗有了飞跃性的发展。我国放疗的发展：我国放疗的发展：1920192019201920年年年年协和医院第一台深部协和医院第一台深部协和医院第一台深部协和医院第一台深部X X X X线治疗机线治疗机线治疗机线治疗机1923192319231923年年年年上海法国医院上海法国医院上海法国医院上海法国医院200KV200KV200KV200KV深层深层深层深层X X X X线治疗机，协和线治疗机，协和线治疗机，协和线治疗机，协和500mg500mg500mg500mg镭及氡发生器镭及氡发生器镭及氡发生器镭及氡发生器1927192719271927年年年年协和医院聘用美籍物理师协和医院聘用美籍物理师协和医院聘用美籍物理师协和医院聘用美籍物理师1932193219321932年年年年北大附属医院放射治疗科北大附属医院放射治疗科北大附属医院放射治疗科北大附属医院放射治疗科1949194919491949年年年年北京、上海、广州、沈阳等北京、上海、广州、沈阳等北京、上海、广州、沈阳等北京、上海、广州、沈阳等5 5 5 5家医院有放疗设备家医院有放疗设备家医院有放疗设备家医院有放疗设备1986198619861986年年年年中华放射肿瘤学会成立，出版了中华放射肿瘤学会成立，出版了中华放射肿瘤学会成立，出版了中华放射肿瘤学会成立，出版了中华放射肿瘤学杂志中华放射肿瘤学杂志中华放射肿瘤学杂志中华放射肿瘤学杂志，264264264264家，家，家，家，4679467946794679人（医师人（医师人（医师人（医师1715171517151715人）、人）、人）、人）、71717171台加速器、钴台加速器、钴台加速器、钴台加速器、钴60606060机机机机224224224224台台台台2001200120012001年年年年715715715715家、家、家、家、14131141311413114131人（人（人（人（5113511351135113人医师）、人医师）、人医师）、人医师）、542542542542台加速器、台加速器、台加速器、台加速器、454454454454台钴机台钴机台钴机台钴机我国放疗现状：目前我国可以制造中低能LA、60Co机、模拟定位机等放疗硬件设备，也有了自己的计划系统。全国实行上岗考试制度；很多省市建立了管理制度，下设放射治疗质量控制中心。存在的问题与不足（1）放射治疗医务人员短缺医生临床医学、肿瘤学、影象诊断学、放射物理、放射生物、肿瘤基础、计算机技术应用、图象及信息医学知识等，另外还需与专职放射物理、设备维修工程师相互配合、放射肿瘤医师、放射物理师、放疗技师、放疗工程师、肿瘤生物学家(2)专科医务人员少，结构不合理：发达国家医师物理师=31 1997我国8.11，实际仅为161（多数未受专业培训）放射治疗技术水平不均衡大城市省级放疗中心乳腺切线照射、非对称野照射、调强放疗、三维适形、全身照射、立体定向放疗、放射外科等；其他基层放疗中心停留在20 世纪6070 年代状态，单一钴机（西部）限制了治疗技术的应用；仅采用刀一台设备,而忽略整体技术发展现象；造成医疗质量偏差。肿瘤放射治疗概况肿瘤放射治疗概况放射治疗学（radiotherapy）：是研究利用各种放射线治疗疾病的临床学科，包括临床放射物理学、临床放射生物学和临床放射治疗学。与外科肿瘤学、内科肿瘤学组成了恶性肿瘤治疗的主要手段。临床上主要利用放射线来治疗肿瘤，因此习惯上称为肿瘤放射治疗学。放疗的目的：放疗是给一定肿瘤体积准确的、均匀的剂量，而周围正常组织剂量很小，因此在正常组织损伤很小的情况下，根治了肿瘤。根治性放疗是放射治疗的主要任务，但是对肿瘤患者的姑息治疗作用不容忽视，如止痛治疗、打通由于肿瘤压迫或阻塞的管道使之再畅通等。放射治疗在肿瘤治疗中的地位放射治疗在肿瘤治疗中的地位 目前，肿瘤仍以手术,放疗,化疗为主，约2/3肿瘤患者需要接受放疗。放射治疗在肿瘤治疗中的地位放射治疗在肿瘤治疗中的地位70%70%恶恶性性肿肿瘤需要放瘤需要放疗疗55%55%恶恶性性肿肿瘤可以治愈瘤可以治愈49%49%手手术术治愈治愈40%40%放放疗疗治愈治愈11%11%化化疗疗治愈治愈 我国放射治疗面临的挑战和机遇我国放射治疗面临的挑战和机遇 近近近近 10 10 10 10 年来年来年来年来 ,向多学科化和高技术化发展向多学科化和高技术化发展向多学科化和高技术化发展向多学科化和高技术化发展 计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术 网络技术（整合、协调、资源共享、网络技术（整合、协调、资源共享、网络技术（整合、协调、资源共享、网络技术（整合、协调、资源共享、QAQAQAQA、QCQCQCQC等）等）等）等）医学影象技术（医学影象技术（医学影象技术（医学影象技术（PET/CT/MRPET/CT/MRPET/CT/MRPET/CT/MR）生物技术生物技术生物技术生物技术 生物生物生物生物 物理剂量模式、物理剂量模式、物理剂量模式、物理剂量模式、IGRTIGRTIGRTIGRT、自适应的肿瘤放射治疗自适应的肿瘤放射治疗自适应的肿瘤放射治疗自适应的肿瘤放射治疗 挑战挑战挑战挑战 =机遇机遇机遇机遇（1 1 1 1）加强放疗从业人员素质和继续教育的培养）加强放疗从业人员素质和继续教育的培养）加强放疗从业人员素质和继续教育的培养）加强放疗从业人员素质和继续教育的培养 ；（2 2 2 2）改善人员结构比例）改善人员结构比例）改善人员结构比例）改善人员结构比例 （3 3 3 3）放疗设备研发，合理、全面的配置；）放疗设备研发，合理、全面的配置；）放疗设备研发，合理、全面的配置；）放疗设备研发，合理、全面的配置；（4 4 4 4）强化现代化科学管理）强化现代化科学管理）强化现代化科学管理）强化现代化科学管理 ,上岗培训上岗培训上岗培训上岗培训 ,对外交流对外交流对外交流对外交流 ,全国统一全国统一全国统一全国统一的质量管理和控制网络体系。的质量管理和控制网络体系。的质量管理和控制网络体系。的质量管理和控制网络体系。Cobalt 60 Linac3DCRTIMRTIGRTDGRTPRN病人的病人的负担担对医生的技医生的技术要求要求放射放射肿瘤医瘤医师基本条件基本条件肿瘤学知瘤学知识一般的肿瘤学知识，如肿瘤流行病学、病因、发病机制以及肿瘤分子生物学等；临床肿瘤学知识，如不同肿瘤的生物学行为、转归，每一个肿瘤的分期以及不同期别的治疗，放射治疗在各种肿瘤不同期别治疗中的作用等。临床放射物理知床放射物理知识放射治疗是用射线治疗肿瘤，因此必须具有射线的物理知识，如熟悉各种设备的性能、各种射线的特点及其应用、剂量及临床剂量学，了解剂量计算等。放射治疗学基础肿瘤放射生物学知瘤放射生物学知识放射生物学最基本的目的是解释照射后产生的现象并建议改善现在治疗的战略。为放射治疗提供了三个方面的发展：提供概念、治疗战略以及研究方案。治疗战略：协助我们研究放射治疗的新方法研究方案：为临床放射治疗研究方案提供意见所以放射肿瘤医师必须具备肿瘤放射生物知识，吴桓兴教授形容放射生物学就是放射治疗学的药理学。几个基本概念亚临床病灶：是指用一般临床检查方法不能发现的，肉眼也看不到的，而且显微镜下也是阴性的病灶。这些病灶常常位于肿瘤主体的周围或远隔部位，有时是多发病灶。如乳腺癌的患侧胸壁、淋巴引流区；骨肉瘤和肾母细胞瘤的双肺等。因为亚临床病灶不能检出，只能按临床规律进行治疗，带有一定的盲目性，因此亚临床病灶的研究是肿瘤研究的一个重要课题。近距离治疗：来源于希腊字brachy，是“近”的意思。与远距离治疗相对应。是指腔内、管内治疗，组织间、手术中治疗及模治疗等。放射敏感性：分为放射敏感、中等敏感和放射抗拒肿瘤。决定肿瘤放射敏感性的四个因素为：肿瘤细胞的固有敏感性、是否乏氧细胞、乏氧克隆细胞所占的比例及肿瘤放射损伤的修复。几个基本概念放射治愈性：放射治疗是一种局部治疗手段，放射治愈是指治愈了原发及区域内转移的肿瘤。因此可能与病人的最终结果不一致。肿瘤控制概率（TCP）：只有在一些均一的肿瘤放疗时，才可使用此概念。受到肿瘤的敏感性、肿瘤的大小等因素影响。在常规治疗时，亚临床病灶：4550Gy；显微镜下残存癌6065Gy；临床检出肿瘤，T1期60 Gy；T4 期75 80 Gy。正常组织并发症概率：放射治疗肿瘤的同时不能给病人造成不可接受的放射损伤。放射诱发的正常组织改变取决于放疗的总剂量、单剂量和照射体积。早期反应组织与晚期反应组织是不平行的。时间-剂量：疗程延长、超分割、加速超分割、后程加速分割、分段照射。肿瘤放射治疗物理学1、放射源的种、放射源的种类及照射方式：及照射方式：三种放射源：三种放射源：（1 1）放射性同位素）放射性同位素释释、射射线线；（2 2）X X线线机及各机及各类类加速器加速器产产生生X X线线；（3 3）各）各类类加速器加速器产产生生电电子束、子束、质质子束、中子束、子束、中子束、负负 介子束以及介子束以及其它重粒子束等。其它重粒子束等。三种照射方式：三种照射方式：（1 1）体外）体外远远距离照射（距离照射（TeletherapyTeletherapy），），简简称外照射；称外照射；（2 2）近距离照射（）近距离照射（BrachytherapyBrachytherapy），或腔内治），或腔内治疗疗或或组织间组织间放放疗疗；（3 3）放射性核素治）放射性核素治疗疗（Radionuclide TherapyRadionuclide Therapy），或内用同位素治），或内用同位素治疗疗放射性同位素放射性同位素（任何（任何时间和和环境下境下一直放射出射一直放射出射线）射射线装置只有在通装置只有在通电状状态下下产生射生射线外照射：外照射：常常规规照射照射非常非常规规照射照射超分割照射、加速超分割照射、超分割照射、加速超分割照射、连连续续照射照射立体定向放射治立体定向放射治疗疗3DCRT3DCRT、IMRTIMRT、IGRTIGRT、X X刀、刀、刀刀根治性放根治性放疗疗、综综合性放合性放疗疗（手（手术术、化、化疗疗等）、姑等）、姑息性放息性放疗疗内照射（近距离治内照射（近距离治疗疗）相相对对于于远远距离治距离治疗疗而言，指将放射源直接置而言，指将放射源直接置于患者于患者肿肿瘤内或瘤内或肿肿瘤周瘤周围进围进行治行治疗疗常用方式常用方式腔内照射腔内照射组织间组织间插植插植敷敷贴贴治治疗疗术术中置管，中置管，术术后照射后照射内、外照射的区内、外照射的区别外照射外照射内照射内照射照射源距离不同照射源距离不同75cm75cm100cm100cm5mm5mm5cm5cm源源强强度不同度不同MVMVmcicimcici照射方式不同照射方式不同能量大，射程能量大，射程远远，需，需经过经过准准直器、限束器等屏蔽后只有直器、限束器等屏蔽后只有少部分射少部分射线线到达到达组织组织无屏蔽，大部分射无屏蔽，大部分射线线被被组组织织直接吸收直接吸收对对正常正常组织组织的影响不同的影响不同经经皮肤、正常皮肤、正常组织组织后到达后到达肿肿瘤瘤组织组织,肿肿瘤的受照量受到皮瘤的受照量受到皮肤及正常肤及正常组织组织耐受量的限制耐受量的限制源直接置于瘤体内，瘤体源直接置于瘤体内，瘤体受量高，周受量高，周围围正常正常组织组织影影响小。响小。射野内射野内剂剂量分布不同量分布不同能量梯度能量梯度变变化不大，靶区内化不大，靶区内剂剂量分布均匀量分布均匀能量与距离平方成反比定能量与距离平方成反比定律，靶区内律，靶区内剂剂量分布不均量分布不均匀匀2、临床照射靶区床照射靶区肿瘤区瘤区（gross target volume.gross target volume.，GTVGTV）：）：）：）：临床可见的具有一定形状和大小的病变范围，转移淋巴结为第二肿瘤区；临床靶区床靶区（clinical target volumeclinical target volume，CTVCTV）：肿瘤的临床病灶、亚临床病灶以及可能侵犯的范围；内靶区（内靶区（internal target volume，ITV）：在患者坐标系中，由于呼吸或器官运动引起的CTV外边界运动的范围器官变化 位置/形状照射更大的体积来补偿器官移动计划区（planning target volume，PTV）：指包括临床靶区CTV本身、照射中患者器官运动（由ITV表示），和由于日常摆位、治疗中靶位置和靶体积变化等因素引起的扩大照射的组织范围，以确保临床靶区CTV得到规定的治疗剂量。治疗区(Treatment Volume)：80%等剂量曲线所包括的范围；照射区（Irradiated Volume，IV）50%等剂量曲线所包括的范围3、临床剂量学原则：（1 1）肿肿瘤照射瘤照射瘤照射瘤照射剂剂量准确；量准确；量准确；量准确；（2 2）肿肿瘤区内瘤区内瘤区内瘤区内剂剂量分布要均匀；量分布要均匀；量分布要均匀；量分布要均匀；剂剂量梯度量梯度量梯度量梯度变变化不能超化不能超化不能超化不能超过过5%5%，即达到，即达到，即达到，即达到90%90%的的的的剂剂量分布。量分布。量分布。量分布。（3 3）射野）射野）射野）射野设计时设计时，应应尽量提高瘤区内尽量提高瘤区内尽量提高瘤区内尽量提高瘤区内剂剂量，而降低正常量，而降低正常量，而降低正常量，而降低正常组织组织的受量。的受量。的受量。的受量。（4 4）保）保）保）保护护周周周周围围重要器官免受照射。重要器官免受照射。重要器官免受照射。重要器官免受照射。硬件硬件 模拟定位装置放射治疗装置辅助装置软件件 治疗计划系统放射治放射治疗工作中的工作中的软硬件硬件设备放射治放射治疗工作中的工作中的软硬件硬件设备（一）（一）模拟定位装置定位目的准确掌握肿瘤位置，确定照射范围，制定治疗计划。模拟定位机CT模拟机 X线模拟定位机CT模拟机具有具有CTCT图像的三维重建、图像的三维重建、显示及射野模拟功能的软件显示及射野模拟功能的软件CT扫描机激光射野模拟器CT模拟机CT模拟模拟定位机作用n n 靶区及重要器官的定位靶区及重要器官的定位n n确定靶区或危及器官的运确定靶区或危及器官的运动动范范围围n n治治疗疗方案的确方案的确认认（治（治疗疗前模前模拟拟）n n勾画射野和定位、勾画射野和定位、摆摆位参考位参考标记标记n n拍拍摄摄射野定位片或射野定位片或证实证实片片n n检查检查射野射野挡块挡块的形状及位置的形状及位置 X线模拟机线模拟机CT模拟机模拟机三维重建图像片三维重建图像片普通二维定位片普通二维定位片CT模拟定位较常规定位的优点：n n精度高精度高n n定位定位时间时间短短n n图图像像质质量、量、大小、大小、观观察角度都可按照需要察角度都可按照需要进进行行调调整整n n三三维维重建重建,可清晰可清晰显显示靶区及周示靶区及周围围正常正常组织组织的解剖的解剖结结构构n n数字重建放射数字重建放射图图像像DRR,DRR,可可获获得和放得和放疗疗条件完全一致的各条件完全一致的各个照射野的个照射野的图图像，使照射参数在治像，使照射参数在治疗疗前即可得到前即可得到验证验证n n修改射野修改射野,照射参数无需患者在照射参数无需患者在场场等等按按产产生方式分生方式分为为:人工加速治人工加速治疗疗装置装置放射性核素治放射性核素治疗疗装置装置按照射方式分按照射方式分为为:外照射治外照射治疗疗机机内照射治内照射治疗疗机机放射治疗装置放射治放射治疗工作中的工作中的软硬件硬件设备（二）（二）分类 外照射治疗机(1)(1)同位素同位素远远距离治距离治疗疗机机(2)X(2)X射射线线治治疗疗机机(3)(3)医用医用电电子加速器子加速器(4)(4)医用医用质质子加速器子加速器(5)(5)医用中子医用中子发发生器生器(6)(6)医用重离子加速器医用重离子加速器(7)(7)医用医用-介子介子发发生器生器(8)(8)立体定向放射治立体定向放射治疗疗装置装置-刀刀内照射治疗机(1)(1)射射线线后装机后装机(2)(2)中子后装机中子后装机X线治疗机 利用高速运动的电子作用于钨等重金属靶，发生特征辐射、韧致辐射，产生X线。主要用400kV以下的X线机产生的X线，治疗体表肿瘤或浅表转移性淋巴结。60钴治疗机与X线机相比，优点：能量高、穿透力强皮肤保护性好康普顿效应为主旁向散射小，放射反应轻。缺点：能量单一60钴半衰期短（约53年）关机亦有放射线半影问题医用电子直线加速器与与钴钴机相比机相比1)1)可可产产生不同能量的生不同能量的电电子子线线2)2)可可选择选择不同能量的不同能量的X X线线3)3)射野方便，照射野均匀性好射野方便，照射野均匀性好4)4)便于改装成便于改装成X-X-刀等，提高刀等，提高疗疗效效5)5)缺点是价格昂缺点是价格昂贵贵,维维修修较较复复杂杂 放射治放射治疗工作中的工作中的软硬件硬件设备（三）（三）辅助装置固定体架、真空体模、热塑体模、铅档等非侵入性体位固定非侵入性体位固定侵入性体侵入性体位固定位固定NOMOSNOMOS，PLANTOPLANTO，CMSCMS等等放射治放射治疗工作中的工作中的软硬件硬件设备（四）（四）治疗计划系统TPSFocal医生工作站1.FocalFusion1.FocalFusion：影像配准程序，可：影像配准程序，可用于用于图图像融合等像融合等2.FocalSim2.FocalSim：即：即CTCT模模拟软拟软件，可用件，可用于勾画于勾画轮轮廓，廓，设设置照射野和虚置照射野和虚拟拟透透视视等等3.FocalVue3.FocalVue：计计划划评评估估软软件件定位虚拟透视虚拟模拟验证经典适形治疗（classical conformal radiation therapy,CCRT）治疗计划设计中的常用概念（五）三维适形治疗（3 dimensional conformal radiation therapy,3DCRT）在照射方向上，照射野在照射方向上，照射野的形状必的形状必须与病与病变（靶（靶区）的形状一致区）的形状一致靶区内及表面的靶区内及表面的剂量量处处相等，即每一个射野相等，即每一个射野内内诸点的点的输出出剂量率能量率能按要求的方式按要求的方式进行行调整整调强适形放射治疗（intensity modulated radiation therapy,IMRT）n n传统：前后传统：前后2 2野对穿野对穿现代：现代：3D-CRT3D-CRT、IMRTIMRT、Cyber-knifeCyber-knifen n大剂量小体积大剂量小体积大剂量小体积大剂量小体积小剂量大体积小剂量大体积小剂量大体积小剂量大体积 放射物理学放射物理学进展展 强调放放疗（IMRT）从从IMRT到到IGART 体内体内r-刀刀 Cyber-刀刀放射物理学放射物理学进展展 强调放放疗l 优势n 采用精确的体位固定和立体定位技采用精确的体位固定和立体定位技术.n 采用精确逆向治采用精确逆向治疗计划划.n 采用精确照射采用精确照射.n 在同一在同一计划中同划中同时实现大野照射及小大野照射及小野追加野追加剂量照射量照射.放射物理学放射物理学进展展I IMRT MRT 要求靶区准确，但治要求靶区准确，但治疗疗前前计计划只反映划只反映 治治疗疗前特定前特定时间时间的靶区位置，由于的靶区位置，由于肿肿瘤及周瘤及周围围正正常常组织组织的空的空间间位置在治位置在治疗疗中及治中及治疗间疗间不断不断变变化，化，会会导导致：致：肿肿瘤脱靶和正常瘤脱靶和正常组织损伤组织损伤增加增加.强调放放疗放射物理学放射物理学进展展 强调放放疗l 主要主要误差来源差来源n 摆位位误差差体位体位误差差皮肤皮肤标记病人病人紧张不自主运不自主运动体重体重变化化n 器官运器官运动呼吸运呼吸运动心心脏运运动胃胃肠运运动肿瘤瘤变化化膀胱、直膀胱、直肠充盈充盈放射物理学放射物理学进展展 IGARTImage guided adaptive radiothorapyn n 影像学指影像学指导的适的适应性放性放疗利用治利用治利用治利用治疗过疗过程中程中程中程中获获得的影像得的影像得的影像得的影像调节调节照射照射照射照射计计划及划及划及划及剂剂量量量量给给予以适予以适予以适予以适应应治治治治疗疗中靶区生理学及解中靶区生理学及解中靶区生理学及解中靶区生理学及解剖学剖学剖学剖学改改改改变变.放射物理学放射物理学进展展 IGARTn n获得治得治疗时影像的方式影像的方式.n n分辨靶区分辨靶区变化的方式化的方式.n n调节正在正在给予的予的剂量及量及处方的方式方的方式.l 三个主要方式三个主要方式放射物理学放射物理学进展展 IGARTn n离离线（off-line)l 策略策略每周射野片、人群或个体的每周射野片、人群或个体的统计学校正学校正基于重复基于重复CT扫描的离描的离线校正校正.放射物理学放射物理学进展展l l 在线(on-line)IGARTIGARTn EPIDn 电视监控控n 呼吸呼吸门控控n 心心脏门控控n 实时CT扫描描CT-on-Rall放射物理学放射物理学进展展 体内r-刀 定定义：通：通过术中或中或CT、B超引超引导下，根据三下，根据三维立体种植立体种植计划，利用特殊划，利用特殊设备将放射将放射性粒子种植到性粒子种植到肿瘤区，永久留在体内瘤区，永久留在体内 条件条件 放射性粒子放射性粒子 粒子种植三粒子种植三维治治疗计划系划系统和和质量量验证系系统 粒子种植所需的粒子种植所需的辅助助设备放射物理学放射物理学进展展 Cyber-刀 机械手擒持一个机械手擒持一个机械手擒持一个机械手擒持一个6 MvX6 MvX的小型直的小型直的小型直的小型直线线加速器，加速器，加速器，加速器，将金豆埋藏在将金豆埋藏在将金豆埋藏在将金豆埋藏在肿肿瘤内，瘤内，瘤内，瘤内，红红外外外外线线追踪金豆的运追踪金豆的运追踪金豆的运追踪金豆的运动动，加速器追踪照射。加速器追踪照射。加速器追踪照射。加速器追踪照射。临床放射生物学基床放射生物学基础n n居里夫人因患白血病而亡，约里奥居里夫妇也导致了组织损伤的发生。n n贝克勒尔把铀放在衣袋内致使该处皮肤烧伤。放射生物学的研究范放射生物学的研究范围：放射生物学是一门边缘学科，主要研究放射线对生物体的作用，涉及从放射线对生物体作用的原初反应，及其后一系列的物理、化学改变，乃至生物学方面的改变，范围由分子水平直到细胞水平、整体水平。研究对象从噬菌体、细菌、酵母、各种生物、植物直到人体，观察用不同质的射线照射后的各种生物效应以及多种不同的内、外因素对生物效应的影响。临床床放放射射生生物物学学是在放射生物基础理论研究的基础上，探讨人类肿瘤及正常组织在放疗中放射生物学方面的问题。放射生物学发展开始主要是来自经验的积累目前许多临床问题可以从生物概念的基础上得到更合理的解释，但这些概念对临床放射治疗的直接影响尚难用文献证明从在体及离体实验资料的直接推论，尚不能对临床放射治疗的发展产生引人注意的影响。但也不能忽视这一事实，即这些生物概念在加强围绕电离辐射临床应用的一些原则的理解中有很大的帮助最近的30年以来主要是设计更有效的、新的治疗方案及其有关放射生物的研究，研究放射生物学的意义：1）关于DNA的辐射损伤（单链断裂和双链断裂）及其修复加速了对亚致死和潜在致死损伤修复的了解，为处理照射的时间剂量关系和在放疗时试用化学修饰剂或防护剂提供了理论根据。2）细胞杀灭比例与剂量增加之间的函数关系。这一概念使人们对剂量效应曲线和肿瘤控制可能性的关系，对正常组织的效应以及时间-剂量概念在分次治疗中的应用等有了更好的理解。3）证实了肿瘤内乏氧细胞的存在以及它们对放射线的不同敏感性。这导出了再氧合的概念以及有可能在临床放疗中应用高压氧或乏氧细胞增敏剂。射线与生物体的作用方式有两种：直接作用、间接作用直接作用（Direct action）：射线被生物体吸收时，射线直接作用于细胞内重要的生物大分子如DNA，使DNA上的碱 基被激发或电离，从而启动一系列事件（如DNA单链或 双链断裂），导致辐射损伤及细胞死亡；间接作用（Indirect action）：射线与细胞内的非关键性的原子或分子相互作用，产生自由基，该自由基扩散到一定的距离再对细胞内关键性生物大分子如DNA造成损伤。射射线的生物学作用的生物学作用 直接作用直接作用 间接作用接作用H2OH2O+e-H2O+H2O+H3O+OH电离离辐射射对生物的作用生物的作用 物理物理阶段段10-18秒秒1Gy105电离离 化学化学阶段段自由基自由基 生物生物阶段段损伤修复修复癌癌变电离离辐射照射生物系射照射生物系统后的效后的效应时间表表辐射和化学物所致射和化学物所致DNA损伤类型型细胞存活曲胞存活曲线 定定义l 死亡死亡细胞胞：一个完整：一个完整细胞，即使能胞，即使能合成蛋白合成蛋白质但如果但如果丧失了失了增殖能力，便可以是死亡增殖能力，便可以是死亡细胞。胞。l 克隆克隆细胞胞：具有形成：具有形成细胞集落成克胞集落成克隆的能力的增殖隆的能力的增殖细胞。胞。放射生物学放射生物学进展展 从物理从物理调强到生物到生物调强 基因增敏基因增敏 细胞受照后的反应分次照射的理论基础（4R）放射性损伤及修复（1)亚致死性损伤（sublethal damage，SLD）；（2)潜在致死性损伤（potential lethal damage，PLD）；（3)致死性损伤（lethal damage，LD）。目目前前临床床常常规放放疗规程程：每每次次照照射射2Gy，每每天天1次次，每每周周5次次，其生物学基其生物学基础被概括被概括为“4R”亚致死损伤的修复(repair of subletal damage)细胞周期时相再分布（redistribution with cell cycle）细胞的再氧合（reoxygenation of tumors）组织再群体化（repopulation of cells in tissue）放射敏感性和放射可治愈性放射敏感性和放射可治愈性放放射射可可治治愈愈性性指的是在肿瘤的原发部位或区域把肿瘤清除掉。这反映了照射的直接效应，但这不一定反映病人即时的疗效。放放射射敏敏感感性性表达对照射的反映（肿瘤缩小的程度及速度），肿瘤可分为：放射敏感（如淋巴瘤、精原细胞、无性细胞瘤）；中等敏感（如大部分上皮细胞肿瘤）或放射抗拒（如源于间质、软组织和骨的肿瘤）。放射敏感性和放射可治愈性之间没有明显的相互关系。一个肿瘤可能放射敏感但不能治愈；反之虽然放射抗拒但能为单纯放疗或与其他措施相结合而治愈。临床放射生物学的床放射生物学的进展及展望展及展望一、加强射线对肿瘤的杀伤力（一）放射增敏剂的研究（二）其他提高肿瘤内氧分压的办法二、减轻正常组织损伤1减轻正常组织损伤而不影响对肿瘤的杀伤是较理想的药物，这就是在放射医学中的辐射防护药。2吸入低氧以达到保护正常组织减少放射反应的目的。临床放射生物学的床放射生物学的进展及展望展及展望三、肿瘤放射敏感性的预测问题肿瘤放射敏感性是极为复杂和多方面的，有宿主因素、肿瘤周围环境和肿瘤内的因素（胞内、外的因素），有些已为大家所了解，但尚有更多不了解的因素细胞增殖周期和放射敏感性胞增殖周期和放射敏感性一、细胞增殖周期细胞增殖复制过程所需的时间是指从细胞周期的某一点到子细胞周期的同一的点时间称为细胞周期时间。每一个细胞的细胞周期时间由于细胞之间的内在因素或微环境的不同可以有很大的不同。细胞周期可分为4个主要的时相：G1期、S期、G2期、M期。细胞增殖周期和放射敏感性胞增殖周期和放射敏感性一、细胞增殖周期有一些细胞处于真正休止状态不参加周期活动，称为G0期细胞。当需要时，一接到某种信号，G0期细胞就能开始准备DNA的合成而变成G1期细胞，肿瘤组织内G0期的比例是不同的，如伯基特淋巴瘤其生长比例几乎是1（即所有的细胞都在周期活动中），而乳癌平均肿瘤的生长比例是0.25，有相当大的一部分细胞处于G0期。G0期的细胞处于休止状态，代谢“原地踏步”，没有RNA合成。细胞增殖周期和放射敏感性二、细胞周期的放射敏感性大部分哺乳动物细胞，以以死死亡亡为标准准，M期期最最敏敏感感，S期期的的敏敏感感性性最最差差；如如以以分分裂裂延延缓为标准准，则 G2期期最最敏敏感感，如Hela细胞，人体白细胞G2期的敏感性4倍于G0期。实验证明，在细胞周期各期细胞的氧效应没有什么差别。细胞周期各期对X线和中子的放射敏感性的变化相同，即M期最敏感，S期敏感性最差；但是敏感的程度有所不同，快中子照射时，最敏感的期与最抗拒的期之间的放射敏感性的差别缩小。细胞增殖周期和放射敏感性三、照射对细胞周期各期进程的影响增殖慢的细胞和增殖快的细胞在照射对细胞周期的各期进程影响的差别主要是由干启动DNA合成的放射敏感性差别所致。在分次照射时，逐渐把增殖慢的细胞阻滞在G1期，而增殖快的细胞能正常的通过整个细胞周期，前者由于照前已有不少细胞处于G1期，照后使G1期细胞的比例更为增加，使两部分差别更大也影响了各自的放射反应性，分次照射后，存活的情况就相当不同，在有些人体肿瘤内，这样效应差别的结果可能使S期细胞逐渐减少，主主要要是是由由于于增增殖殖快快的的部部分分被被阻断于阻断于G2期，而增殖慢的部分被阻断于期，而增殖慢的部分被阻断于G1期。期。正常组织的增殖动力学人体正常组织受一种自动稳定控制系统的控制。正常情况下细胞群的增殖相当于丢失。但当某一细胞群失去平衡时这种自动控制作用将使细胞加快增殖，以迅速补充缺损。按增殖和生长活动分类，可以将正常组织区分为快更新组织和慢更新组织两大类。放射放射线对正常正常组织的影响的影响放射线对器官的影响除了考虑原发效应外，还应考虑继发效应一般地讲，人体组织对放射线的敏感性与其增殖能力成正比，与其分化程度成反比，即增殖能力越强的组织越敏感，分化程度越低的组织越敏感。反之亦然在一定的剂量下敏感性与面积有关，身体受照射的面积越大，反应越大，面积越小，反应越小一般健康状况的好坏以及合并的疾病，都影响放射反应的程度年龄也是一个因素。青年人较成年人敏感。但到老年敏感性又增加总之，在实际临床工作中应根据实际情况，区别对待。临床肿瘤放射治疗学基础1 1、首、首选选放放疗疗的的肿肿瘤：鼻咽癌、喉癌、扁桃体癌、舌癌、瘤：鼻咽癌、喉癌、扁桃体癌、舌癌、恶恶性性淋巴瘤、阴茎癌、淋巴瘤、阴茎癌、宫颈宫颈癌、皮肤癌、上段食管癌等。癌、皮肤癌、上段食管癌等。这类肿这类肿瘤通常瘤通常对对射射线较线较敏感，多以局部侵犯敏感，多以局部侵犯为为主，早、中主，早、中期患者期患者经经放放疗疗多能达到治愈，并能很好地保存器官功能。多能达到治愈，并能很好地保存器官功能。2 2、次、次选选放放疗疗或与手或与手术术、化、化疗联疗联合合进进行的行的肿肿瘤：瘤：颅颅内内肿肿瘤、上瘤、上颌窦颌窦癌、下咽癌、肺癌、下段食管癌、胸腺瘤、直癌、下咽癌、肺癌、下段食管癌、胸腺瘤、直肠肠癌、乳腺癌、乳腺癌、膀胱癌癌、膀胱癌这类肿这类肿瘤通常首瘤通常首选选手手术术治治疗疗，但因手，但因手术难术难以切尽或以切尽或术术后复后复发发的危的危险险性性较较大或不能手大或不能手术术者，者，应选择应选择放放疗疗或在手或在手术术前或手前或手术术后放后放疗疗，以提高，以提高疗疗效、减少复效、减少复发发。放射治疗的适应证3 3、减症放、减症放疗疗（姑息性放（姑息性放疗疗）对对病期病期较较晚、病情晚、病情较较重或一般情况重或一般情况较较差差难难以耐受根治以耐受根治性放性放疗疗的患者，通的患者，通过过放放疗疗可达到止血、止痛、解除梗阻、可达到止血、止痛、解除梗阻、抑制抑制肿肿瘤生瘤生长长，从而减，从而减轻轻患者痛苦，尽量延患者痛苦，尽量延长长患者生存患者生存时时间间的目的。的目的。放射治疗的适应证放射治放射治疗的禁忌的禁忌证绝对绝对禁忌禁忌证证恶恶液液质质状状态态、肿肿瘤穿孔、大量癌性胸腹瘤穿孔、大量癌性胸腹水，或伴有水，或伴有严严重的心、肺、肝重的心、肺、肝肾肾、脑脑功能障碍。功能障碍。相相对对禁忌禁忌证证根治放根治放疗疗后近期复后近期复发发或未控；或未控；对对射射线线不敏感的中、晚期不敏感的中、晚期肿肿瘤或瘤或肿肿瘤已瘤已发发生全身多生全身多发发性性转转移。移。任何治任何治疗疗措施都是有利有弊，放射治措施都是有利有弊，放射治疗疗也不例外也不例外全身反全身反应应和局部反和局部反应应一部分一部分为为允允许许范范围围内的，称内的，称为为放射反放射反应应。如皮肤、粘膜、。如皮肤、粘膜、消化道、骨髓抑制等，一般在放消化道、骨髓抑制等，一般在放疗疗近期内出近期内出现现，经对经对症症处处理或治理或治疗疗停止后几周内完全消失。停止后几周内完全消失。另一部分，可能在治另一部分，可能在治疗结疗结束后几个月或几年才逐步束后几个月或几年才逐步显现显现出出来，但通常是永久性的。部分后果来，但通常是永久性的。部分后果较严较严重，甚至危及患者重，甚至危及患者生命，称生命，称为为放射放射损伤损伤。如放射性脊髓炎、放射性肺炎、放。如放射性脊髓炎、放射性肺炎、放射性射性脑损伤脑损伤等。等。放疗的副作用放疗与其他治疗的综合治疗n n放疗与手术综合治疗术后放疗术前放疗术中放疗n n放疗与化疗的综合治疗序贯或交替治疗同步放化疗n n放疗与分子靶向联合鼻咽癌的放疗定位、模拟及验证（举例）1 1、体位、体位、体位、体位2 2、参考、参考、参考、参考标标志志志志2D2D照射：照射：照射：照射：6MV X6MV X，面，面，面，面颈联颈联合，合，合，合，缩缩野后鼻咽两野后鼻咽两野后鼻咽两野后鼻咽两野野野野对对穿，下穿，下穿，下穿，下颈颈部改切部改切部改切部改切线线照射，上中部局部用照射，上中部局部用照射，上中部局部用照射，上中部局部用电电子束追加子束追加子束追加子束追加剂剂量量量量3 3、CTCT模模模模拟扫拟扫描描描描4.24.2勾画正常勾画正常勾画正常勾画正常组织组织组织组织或器官以及或器官以及或器官以及或器官以及肿肿肿肿瘤的外瘤的外瘤的外瘤的外轮轮轮轮廓廓廓廓4.34.3设计设计设计设计放射野、入射角度和射野形放射野、入射角度和射野形放射野、入射角度和射野形放射野、入射角度和射野形态态态态（3D3D照射）照射）照射）照射）5 5、确定、确定、确定、确定摆摆位位位位标记标记6 6、模、模、模、模拟拟机上拍射野机上拍射野机上拍射野机上拍射野验证验证片（片（片（片（2D2D治治治治疗时为疗时为射野定位片）射野定位片）射野定位片）射野定位片）7 7、制作射野、制作射野、制作射野、制作射野挡块挡块或准或准或准或准备备MLCMLC处处方方方方8 8、形成治、