放射治疗技术

肿瘤放射治疗技术 河北联合大学附属医院王慧 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 放射治疗技术的发展 立体定向放射治疗StereotacticRadiotherapySRT 立体定向放射外科 StereotacticRadiosurgery SRS 分次立体定向放射治疗 FractionalStereotacticRadiotherapy FSRT SRT俗称X 刀 包含 SRS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larsleksell首先提出立体定向放射外科的概念1968年leksell larsson在瑞典研制成功首台 刀 1985年Colombo Hartman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FractionalStereotacticRadiotherapyFSRT 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 dimensionalconformalradiationtherapy3DCRT 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 conformaltherapy 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IntensityModulationConformalRadiationTherapy 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15 20 的正常组织 同时可增加20 40 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LOMALINDA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3 4万名患者 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