肿瘤放射治疗医学

放射肿瘤学概论,放射治疗的历史,1895年 伦琴发现X线 1896年 居里夫人发现镭 1922年 深部X线机的诞生 Coutard及Hautant报告了放 射治疗可治愈晚期喉癌 1934年 Coutard发明了分割照射,放射物理学 研究各种放射源的性能和特点,治疗剂量学和防护。 放射技术学 运用放射源或设备治疗病人,射野设置,定位技术,摆位技术。 放射生物学 研究正常组织及肿瘤组织对射线反应并如何改变这些反应的质和量问题。 临床肿瘤学 肿瘤病因学，病理组织学，诊断学以及治疗方案的选择，各种疗法的配合。,放射肿瘤学主要内容,一、物理学基础与放射治疗设备 二、放射生物学基本概念 三、放射治疗的临床应用,物理学基础与放射治疗设备,电离辐射与物质作用 放射治疗剂量学原则 放射源与治疗设备,电离辐射与物质作用 放射治疗剂量学原则 放射源与治疗设备,物理学基础与放射治疗设备,电离辐射与物质作用,电磁辐射 光子与物质作用的物理效应 粒子辐射,电磁辐射,半衰期：放射性物质的活性蜕变至一半所需时间,226Ra:1622年 192Ir:74天,光电效应 康普顿效应 电子对效应,光子与物质作用的物理效应,入射光子把能量全部传递给轨道电子而释放出光电子，导致初级电离，光电子的能量等于光子的全部能量减去该电子束缚能。(35keV),光电效应,入射光子把能量部分传递给外层电子，使其成为反冲电子，而光子以较低能量改变射程方向，称为散射线。(0.5-1MeV),康普顿效应,入射光子能量1.02MV时，光子与原子核的电荷作用变成正负电子，尤当光子能量10MV时成为主要效应。,电子对效应,粒子辐射,几个重要概念 线性能量传递 氧增强比 相对生物效应 高LET射线,线性能量传递,Liner transfer energy, LET 表示沿次级粒子径迹单位长度上能量转换 LET=,E,X,(KeV/m,千电子伏特微米）,氧增强比,Oxygen enhancement ratio，OER 描写某种射线其放射敏感性对细胞 含氧状态依赖关系的物理量 OER=,D0 乏氧细胞,D0 有氧细胞,相对生物效应,Relative biological effect, RBE 描写不同质射线对同一种细胞生物效应大小 一般用250keV的X射线作为标准射线 RBE=,产生一定生物效应标准射线剂量,产生同样生物效应的另一种射线剂量,高LET射线的特点,Bragg peak,氧增强比小,对周期不同时相放射敏感差异小,DNA双链断裂多,放射剂量单位 放射治疗剂量学原则 放射源与放射治疗设备,物理学基础与放射治疗设备,放射剂量单位,Absorbed dose，吸收剂量 Gray, Gy, 戈瑞 1Gy=1Kg物质吸收1J的能量,放射剂量单位 放射治疗剂量学原则 放射源与放射治疗设备,物理学基础与放射治疗设备,放射治疗剂量学四原则,剂量准确，对准所定靶区 剂量分布要均匀，剂量变化梯度不能超过5% 尽量提高治疗区内剂量及降低正常组织剂量 保护肿瘤周围组织重要器官,IMRT,Image guided Protons,Dong, Zhang, et al MDACC,放射剂量单位 放射治疗剂量学原则 放射源与放射治疗设备,物理学基础与放射治疗设备,放射源,基本照射方式,外照射,近距离照射,模拟定位机,常规模拟机,CT模拟机,治疗机,X线治疗机,60Co治疗机,直线加速器,Treatment planning system,TPS,高能电子线剂量学特点,在组织中射程深度与其能量成正比 从表面到一定深度内它的剂量分布比较均匀，超过一定深度后剂量迅速下降 骨、脂肪、肌肉等对电子线的吸收差别不显著 可用单野作浅表或偏心部位肿瘤的照射,一、物理学基础与放射治疗设备 二、放射生物学基本概念 三、放射治疗的临床应用,放射肿瘤学主要内容,放射生物学基本概念,放射线的生物学效应 正常组织器官对放射线的反应 肿瘤对放射线的反应,放射线的生物效应,靶分子电离,直接作用,RH,DNA断裂,间接作用,H2O电离/激发,OH,DNA损伤,细胞的放射反应,增殖性死亡 细胞丧失其无限分裂增殖的能力 细胞间期死亡 细胞功能终止，细胞溶解,细胞对放射反应的三个阶段,物理阶段：电离、激发 化学阶段：化学键断裂、自由基 生物阶段：细胞存活 细胞间期死亡/增殖性死亡,细胞损伤的主要影响因素,照射剂量 剂量率 射线能量 照射方式 氧含量,分子水平损伤,细胞分裂抑制,细胞死亡,100-1000cGy/min,高LET/低LET,单次/分次,富氧/乏氧,Repair Regeneration Redistribution Reoxygenation,细胞在分次照射过程中的变化(4R),Repair 肿瘤细胞损伤的修复,细胞发生的损伤有三种 致死性损伤 亚致死性损伤 潜在致死性损伤,不可修复,一定时间内修复,一定条件下修复,Regeneration 肿瘤细胞的再增殖,残存的细胞出现加速再增殖G0期细胞进入增殖周期,Redistribution 细胞周期再分布,M期、G2末期S期G0期,Reoxygenation 乏氧细胞的再氧和,正常组织耐受量,最小耐受量(TD5/5) 照射后5年内放射合并症发生率不超过5%所对应的放射剂量 最大耐受量(TD50/5) 照射后5年内放射合并症发生率不超过50%所对应的放射剂量,放射线对正常组织的影响,早反应组织 更新快组织，如皮肤，造血系统的各种前体细胞，小肠隐窝细胞，睾丸精原细胞等 晚反应组织 更新慢/无更新组织，如肺，骨髓，膀胱，脑，肾组织,肿瘤对放射线的反应,放射敏感肿瘤：如淋巴肿瘤，白血病，精原细胞瘤，肾 胚细胞瘤，神经母细胞瘤等 中度放射敏感肿瘤：人体各部位鳞癌 放射不敏感肿瘤或抗拒肿瘤：如大多数腺癌，黑色素瘤,正常组织与肿瘤对放射线反应的差异,著名的B-T定律,组织放射敏感性,分裂活跃性,分化程度,一、物理学基础与放射治疗设备 二、放射生物学基本概念 三、放射治疗的临床应用,放射肿瘤学主要内容,放射治疗的临床应用,放射治疗的原则 放射治疗的适应证 放射治疗的禁忌证 放射治疗的实施过程 放射治疗的反应及其处理 放射治疗在综合治疗的应用 放射治疗的新进展,放射治疗的原则,诊断明确 重视首程治疗 综合治疗 符合剂量学原则 适当辅助治疗,治疗靶区范围的确定,GTV：临床及影像检查的肿瘤形状、大小范围 CTV：肿瘤区、亚临床病灶 PTV：临床靶区、器官移动、摆位和设备系统 误差引起治疗中靶位置和靶体积变化范围,放射治疗的适应证,根治性放疗 达到消灭肿瘤原发灶及转移灶的目的，如皮肤癌，鼻咽癌，早期喉癌，乳腺癌，等。 姑息性放疗 对晚期病例，抑制肿瘤生长，减轻痛苦，延长寿命，提高生存质量。如止血、止痛、缓解肿瘤压迫，等。,放射治疗的禁忌证,严重贫血，恶液质 严重合并症 血象过低 严重心肺疾病等 已出现放射损伤,放射治疗过程,放射反应及其处理,全身反应：头晕，疲乏，食欲下降，白细胞减少等。 局部反应：如皮肤反应，粘膜反应等。 放射性损伤：射线作用引起组织器官不可逆永久损伤，如放射性脊髓坏死，脑坏死、放射性溃疡等。,综合治疗模式,术前放疗,缩减肿瘤浸润，减少癌性粘连，提高手术切除率； 手术野内有活力肿瘤细胞减少，降低肿瘤种植机会； 使瘤床微血管、淋巴管闭塞，减少远处转移可能性。 一般在照射后2-4周内手术,术中放疗,对暴露的肿瘤、肿瘤切除后的瘤床和淋巴引流区做直接的放射治疗,优点：在直视下进行，避免邻近正常组织受到损伤 方法：可采用外照射或置管后装治疗,目的：消灭手术野或区域淋巴结的残存灶或亚临床灶，减少局部复发和因此而可能发生的远处转移 一般于术后拆线3周内，身体基本恢复后尽快进行 预防量为根治量的3/5-4/5 治疗性照射应为根治量,术后放疗,放射与化疗综合治疗,同期化疗 诱导化疗 辅助化疗,肿瘤放射治疗的新进展,适形放疗 非常规分割 综合治疗 质子放疗 基因修饰治疗,适形放疗,2D-RT,3D-CRT,IMRT,调强放疗：IMRT,非常规分割,常规分割放疗：1.8-2.0Gy，每周5次 超分割放疗：每次分割剂量减低，每天及总分割次数增加，总剂量增加，总疗程时间基本不变 加速超分割：每次分割剂量减低，每天及总分割次数增加，总剂量降低，总疗程时间缩短,质子放疗,基因修饰治疗,P53、Bcl-2、Ras等基因的过度表达， 诱导产生肿瘤产生放射抵抗性。 通过基因修饰， 用以提高肿瘤的放射敏感性， 减低正常组织的放射敏感性。,名词解释,放射肿瘤学 增殖死亡 相对生物效应 放射物理学 亚致死性损伤 氧增强比 放射生物学 条件致死性损伤 最小耐受剂量 线性能量传递