近距离放射治疗2.ppt

近距离放疗治疗 -影像引导高剂量率后装治疗技术 昆明医科大学第三附属医院 放射治疗科 潘香,近距离治疗的发展历史,两个重要时刻： 1、1934年发现人工放射性核素。Ulrich Henscke首次尝试将 192Ir 应用到临床。 192Ir成为近距离治疗领域应用最广泛的放射源。 2、20世纪50至60年代出现后装机，改善了医务人员的个人防护 ，使治疗更加便利。 后装技术： 1、后装机使放射源的辐射最小化。早期设备只能将放射源机械 地推进和拉出，最终发展成微型步进源技术。 2、微型 192Ir源直径为1mm，取代了 137Cs管源和颗粒源。 3、通过改变源的驻留时间，优化和调整剂量分布，为后装广泛 应用提供了更大的灵活性。,近距离治疗的优势,近距离治疗： 采用密封放射源，将放射源植入肿瘤内部或周边，直接给予肿瘤靶区处方剂量照射。 近距离治疗的优点： 1、靶区可以接受足够高剂量的照射，同时由于距离平方反比定律，周围正常组织的受照剂量会大大减少。 2、放射源与靶体积直接接触，当靶区移动时，放射源会随着靶区的运动而运动，避免（或减少）了因位置变化带来的照射误差。 3、近距离治疗时间短，患者舒适度高。,近距离治疗的创新,适用范围：随着影像诊断技术的发展，对放疗剂量学和照射方式认识的提高，解剖位置更复杂的肿瘤也采用这种治疗方式。与影像引导技术结合，提供更为精确的近距离治疗。 治疗方式：目前已完成从2D向3D治疗方法的转变，这使得我们能够为更加复杂的靶体积提供更加适形的剂量照射，同时更好的保护正常组织。 设备：新型的后装设备，在放射性核素、源的大小、强度、数目、导管长度方面具有更高的灵活性和更强的适应性。新型施源器在治疗非对称的特殊部位肿瘤时具有更大的优势。 展望：90Y微球是一种非密封的近距离治疗源应用于肝癌治疗；电子线近距离治疗设备未来可能取代密封的HDR微型源。,高剂量率（HDR）近距离治疗,HDR近距离治疗在距放射源1cm处剂量率可达700cGy/min，每次置入分次照射，这使其在妇科肿瘤、乳腺癌和前列腺癌治疗中应用越来越广泛。 治疗通过RAL（远程后装机）来操作，RAL通过计算机马达控制系统，将高活度的放射源从一个安全屏蔽的储源器中运送至患者体内施源器内。 目前临床应用的HDR RAL是步进源技术，主要构成部分是焊接于导丝末端的一个放射源，可在施源器内移动，施源器或插值针通过导源管与RAL相连。电脑可将放射源通过连接通道运动至施源器内指定的位置，然后驻留一段时间。 在完成施源器通道内所有驻留位置的治疗后，放射源退回储源器，然后被驱动到下一个通道。 放射源在每一个施源器通道内的驻留时间和驻留位置都是计算机独立编程，因此可达到适形度好的高剂量照射。,HDR近距离治疗放射生物学,近距离放射治疗生物学基础（4R理论） 1、亚致死性损伤修复（repair） 2、周期内细胞时相再分布（redistribution） 3、氧效应及乏氧细胞的再氧合（reoxygenation） 4、再群体化（repopulation） 根据正常组织的不同生物学特性，分为早反应组织和晚反应组织 1、早反应组织对治疗总时间较敏感，因此在保护晚反应组织的 同时，要尽可能缩短总疗程； 2、晚反应组织对单次剂量敏感，因此要控制单次剂量，保护正 常组织。,HDR近距离治疗放射生物学,近距离治疗中的正常组织评估 由于剂量衰变是遵循距离平方反比规律，即距离源越近的区域受照剂量越高。评价危及器官时，通常采用一定参考体积所受剂量的最小值。如D0.1cc、D1cc、D2cc，其中D2cc临床应用较多，如宫颈癌治疗中需限制直肠、膀胱的D2cc。 (1cc=1cm3),HDR近距离治疗放射生物学,LQ等效生物剂量模型（线性二次方程） D=E=d+d2 D：生物总效应；d：单次照射剂量；：单击所产生的细胞死亡；：由于 损伤累积而导致细胞死亡。 修复能力用 /=d（Gy）表示，代表当射线照射某一种组织后产生单击生物效应与双击生物效应相等时所需单次照射剂量的大小。 早反应组织和肿瘤有较高的/值，通常为：720Gy 晚反应组织/值较低，通常为：0.56Gy,HDR近距离治疗放射生物学,1989年Fowler提出了生物有效剂量（BED），成为近距离放射治疗的重要指标。 生物剂量是指对生物体辐射响应程度的测量。生物剂量与物理剂量是两个不同的概念；每次照射剂量越大，生物效应越大，尤其是晚反应组织，这种差别在物理剂量图上无法表现出来。 BED=nd1gd/(/) 上述公式中：n为分次数，d是分次剂量，nd是总剂量； /为致死性/亚致死性损伤参数。 g为修复函数，外照射和HDR近距离治疗其值为1。 临床放疗医师应在顾及生物学合理性前提下根据剂量-生物效应的量效关系设计放疗方案和设定处方剂量,HDR近距离治疗放射生物学,EQD2的概念：2Gy分次放射等效剂量，相当于常规分割2Gy分次发那个红色等效生物剂量。 以EQD2作为标准等效剂量，解决了不同分割放疗的等效剂量计算问题，如超分割、大分割放疗。 EQD2=D(d / )/(2 /) 公式中：D为总剂量，D=nd（n为分次数，d是分次剂量）， /可通过查表获得 用DtE、DtL、Dt分别表示非常规方案的早反应组织（肿瘤）、晚反应组织、以及常规方案的等效生物剂量 1、 DtE Dt ，非常规方案的TCP优于常规方案； 2、 DtL Dt ，非常规方案的晚反应组织放射性损伤小于常规方案； 一般我们尽量选择DtE Dt 且DtL Dt 的非常规方案,HDR近距离治疗放射生物学,等效生物剂量（EQD2）的临床应用 （一）指导超分割放疗的实施 用DtE、DtL、Dt分别表示非常规方案的早反应组织（肿瘤）、晚 反应组织、以及常规方案的等效生物剂量，则： 1、 DtE Dt ，非常规方案的TCP优于常规方案； 2、 DtL Dt ，非常规方案的晚反应组织放射性损伤小于常规方案； 一般我们尽量选择DtE Dt 且DtL Dt 的非常规方案 （二）用于危及器官（OAR）的EQD2评估 TPS获得剂量分布曲线后，可得到OAR所受到的剂量（绝对剂量和相对剂量），但这里表示的仅仅是物理剂量，由于OAR所受到的剂量一般不会是100%，则单次量就不同于常规照射的单次量（2Gy），故OAR所受的等效生物剂量为多少就需要用公式来计算。因为各个器官的耐受量都是在常规照射下获得的，故应转化为EQD2。,HDR近距离治疗放射生物学,（三）不同分割模式放疗等效剂量的计算 以宫颈癌高剂量率后装治疗联合外照射为例计算宫颈鳞癌放疗（25F1.8Gy/F外照射4F7Gy/F内照射的等效EQD2剂量），其中宫颈癌肿瘤靶区的/ =10Gy；膀胱、直肠和乙状结肠等晚反应OAR的/ =3Gy。 所有等效剂量D相加：总剂量D=外照射D近距离D 即总剂量D=45Gy 28Gy 外照射EQD2=dn(d / )/(2 /)=251.8(1.8+10)/(2+10)=44.3Gy 近距离EQD2=dn(d / )/(2 /)=47(7+10)/(2+10)=39.7Gy 总剂量D=44.3+39.7=84Gy。,HDR近距离治疗放射生物学,高剂量率近距离治疗在生物学上的含义为，剂量率高到足以在很短时间内（短于亚致死损伤修复，1小时）完成照射。从而使在1或5分钟内所实施的照射剂量的效应差别不大，当照射时间长于20分钟时生物效应下降。这种随剂量率增高相对生物效应也增大的现象在HDR很明显。 有报道称随着192Ir源剂量率下降，治疗时间延长，进而导致亚致死损伤修复增加，并使无病生存率降低，在192Ir两个半衰期后更为显著。 LQ模型的局限：1、现有的/多是离体细胞或动物试验中得到的数据，与人体组织的精确参数尚有区别，尤其是晚反应组织；2、LQ模型一般适用于单次剂量210Gy范围，特别要注意当分次剂量2Gy时运用这一方程估计重要组织，如脊髓的生物效应有过量的危险；3、LQ模型是假设在分次照射期间，细胞的亚致死损伤得到完全修复，同时细胞没有增殖，而这与实际临床有一定差距。,HDR近距离治疗临床应用,临床优势 1、近距离治疗的重点在“近”，HDR剂量分布更加灵活。尽管通过IMRT能够实现不规则肿块的适形剂量分布，但仍不能与高度适形且中心高剂量的HDR相比。 2、HDR更深层次的临床优势在于其剂量分布的准确性和可靠性。 3、相对于外照射，HDR能在56天内达到高剂量，对倍增时间短的肿瘤具有明显的优势，尤其是头颈部和妇科恶性肿瘤。更短的治疗时间能减少患者就医次数，提高工作效率，降低医疗成本。,HDR近距离治疗临床应用,HDR的局限性 1、治疗过程中施源器插值或放射源的植入。根据需要对患者进行麻醉等，这就需要相关辅助技术支持，操作复杂和医疗成本增加，限制了这一方法的广泛应用；仅适于施源器易于接触的表浅和体腔内肿瘤或通过组织间插值治疗肿瘤。 2、HDR高度适形的剂量分布需要严格的质量保证，包括剂量分布、放射源校准、后装机性能、成像系统、导管位置、施源器移位等。 3、HDR潜在的不确定性，包括物理和临床两方面，物理主要来源于剂量学和几何学参数；临床主要来源于靶区和危及器官勾画的差异。,HDR近距离治疗临床应用,HDR治疗的最佳适应症是形态规则、界限清晰的小肿瘤（5cm）；或局部晚期肿瘤。对于选择适当的病例可达到与手术相同的疗效。 我国HDR治疗发展迅速，治疗不仅包括鼻咽、鼻腔、口腔、气管及支气管、食管、宫颈和阴道等管腔内肿瘤，还包括了脑、胰腺、乳腺、前列腺、皮肤及软组织恶性肿瘤等。,影像引导高剂量率后装精准近距离治疗（IG-HDR）,影像引导的近距离治疗：在放置施源器后进行影像采集，根据解剖部位和肿瘤侵犯范围勾画靶区、OAR和制定治疗计划。 CT为基础的近距离治疗计划可以提供更接近实际的肿瘤内部和OAR的剂量分布，较X线正交片为基础的治疗计划有了显著进步，但仍有一定局限性，有研究表明：CT影像可能高估肿瘤体积，从而导致靶区正常器官剂量升高。 MRI影像显示原发宫颈癌浸润范围更具优势，可用来评价肿瘤大小，精确度0.5cm，评价宫旁浸润准确率达77%96%。 超声引导下施源器的植入。,影像引导高剂量率后装精准近距离治疗（IG-HDR）,3D影像为基础靶体积确定 3D治疗计划设计 三维空间的剂量优化 DVH分析,以影像为基础的宫颈癌近距离治疗,IG-HDR近距离治疗的不确定因素,剂量学方面的误差：与放射源的位置和施源器的重建相关。 内在的误差：主要施源器位置的偏移及影像采集时危及器官的运动。 源驻留点的误差：通过QA来监督，尤其是放射源交换和启动的时候，单管放射源误差为1mm，环形施源器可能24mm。 施源器重建误差：取决于图像性质、质量及重建过程。在CT图像上重建相对精准，在MRI图像上显示欠清晰。 在IG-HDR近