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放疗概论高伟2013 01 放疗地位 治疗恶性肿瘤的三大重要手段之一手术局部 放疗局部或区域 化疗全身大约70 的肿瘤病人需要接受放射治疗 其中50 为根治性放疗约45 的恶性肿瘤可以治愈 其中手术治愈率占22 放射治疗治愈率占18 化疗治愈率占5 亚临床病灶 定义 一般的临床检查方法不能发现 肉眼也不能看到 显微镜下也是阴性的病灶 常常位于肿瘤主体的周围或远隔部位 有时是多发病灶 鳞癌的亚临床病灶的照射剂量为50gy 局部控制率越高 远处转移率越低 放射敏感性 放射敏感性的四个主要因素是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 肿瘤放射损伤的修复 肿瘤的放射敏感性取决于它们的组织来源 分化程度 肿瘤的大体类型以及病人的一般情况如是否贫血 肿瘤有无感染等 放射敏感 中等敏感 以及放射抗拒 放射治愈性 放射治愈性是指治愈了原发及区域内转移的肿瘤 可能与病人最终的结果不一致放射敏感的肿瘤 分化程度差 恶性程度高的肿瘤 它们易转移 放射治疗局部疗效好 但由于远地转移 而病人最终未能治愈中等敏感肿瘤放疗疗效较好 有一定敏感性而远处转移性相对少 正常组织和器官放射耐受剂量 皮肤 5500ccy100cm2口腔粘膜 6000ccy50cm2胃 4500ccy小肠 5000ccy直肠 6000ccy肝脏 2500ccy肾脏 2000ccy膀胱 6000ccy睾丸 100ccy卵巢 200 300ccy眼 5500ccy甲状腺 4500ccy脊髓 4500cc大血管 8000ccy 肿瘤治疗量 精原细胞瘤 25 30gy鳞癌 60 66gy腺癌 66 70gy肉瘤 70gy亚临床肿瘤 50gy 根治性放疗 是指通过放疗达到消灭肿瘤 使患者得到长期生存为目标的放疗 包括对射线敏感和中度敏感的肿瘤 如鼻咽癌 早期喉癌 中上段食管癌 宫颈癌 霍奇金淋巴瘤等 姑息性放疗 对晚期或放疗不敏感的肿瘤通过放疗改善临床症状达到止痛 止血 缓解肿瘤压迫控制肿瘤生长为目标的放疗 术前放射治疗 优点 1 照射后使肿瘤缩小 从而提高手术切除率 2 减少手术野内癌细胞的污染 从而减少手术区癌细胞种植 降低癌细胞的生命力 从而可能减少播散 缺点 1 延迟手术 2 可能影响切口愈合手术前放射治疗价值较为肯定的有头颈部肿瘤如上颌窦癌 宫体癌 直肠癌等 放疗2 4周后手术 术中放射治疗 腹腔深在肿瘤 手术不能切除或切除不彻底者优点 直视下清楚地对准靶区进行照射 正常组织可得到保护 缺点 只能照射一次 不符合分次照射原则 疗效较肯定的报告为胃癌 术后放射治疗 优点 大部分肿瘤已被切除 有手术及病理指导放射治疗 有利于放射治疗的控制 缺点 损伤了血运可能造成残存的癌细胞乏氧而不敏感 疗效较肯定的报告为乳腺癌 肺癌 卵巢癌 期 脑星形细胞瘤 级等 不同射线百分深度剂量曲线 临床剂量学原则 肿瘤剂量要求准确 治疗的肿瘤区域内 剂量分布要均匀 剂量变化梯度不能超过 5 即要达到 90 的剂量分布 设野设计应尽量提高治疗区域内剂量 降低照射区正常组织的受量范围 保护肿瘤周围重要器官免受照射 至少不能使他们接受超过其允许耐受量的范围 靶区定义 肿瘤区 gtv 肿瘤临床灶 为一般的诊断手段能够诊断出的可见的具有一定形状和大小的恶性病变的范围包括转移淋巴结及其他转移病变 临床靶区 ctv 包括肿瘤临床灶 亚临床灶以及肿瘤可能侵犯的范围 内靶区 itv 由于本身 照射中器官的移动扩大的范围 系几何定义的范围 计划靶区 ptv 由于日常摆位 治疗中靶位置和靶体积变化等因素引起了扩大照射的组织范围 以确保临床靶区得到规定的治疗剂量 胶质母细胞瘤靶区勾画 gtv ctv1 ctv2 ptv2 ptv1 11c met petvsmri 术前mrit1 c 术后mrit1 c 术后11c met pet ct gbm 调强适形放射治疗 在照射方向上 照射野的形状必须与靶区一致 要使靶区内及表面的剂量处处相等 必须要求每一个射野内诸点的输出剂量率能按照要求的方式进行调整 额叶肿瘤靶区的剂量分布图 imrtstepandshoot 快速旋转治疗vmatvsrapidarc dynamicallychanging射野参数同时调整gantryanglegantryspeedmlcleave spositioncollimatorangleindependentjawsdoseratemulti arcsshortdeliverytime实现快速治疗 2 3分钟 影像引导的放射治疗 igrt 1 在线校位 是指在每个分次治疗的过程中 当患者摆位完成后 采集患者2d或3d图像 通过与参考图像比较确定摆位误差 实时校正 2 自适应放疗 根据治疗过程中的反馈信息 对治疗方案做相应调整的治疗技术 3 屏气和呼吸门控技术 4 四维放射治疗 采用4d影响所用的相同的呼吸监测装置监测患者呼吸 当呼吸进行到某个呼吸时相时 治疗机即调用该时相的射野参数实施照射 5 实时跟踪治疗 即实时调整射线束或调整患者身体 以保证射线束与运动靶区相对不变空间位置 射波刀 cyberknife 是一种影像引导的立体定向治疗机 将6mev直线加速器置于一的大型机器人手臂上 以图像导引系统取代刚性的立体定向用的框架 加速器的等中心可以随靶区的变化而同步变化 核心技术是机器人和图像导引系统 优点 目前唯一能够提供非等中心治疗计划的立体定向外科系统 1 具有逆向计划功能 2 不用头盔和框架 3 可单次 singlefraction 分次 multifractions 治疗 4 图象实时验证和高精度跟随系统 5 雕刻式精确靶区 6 一次可同时治疗多个位置的肿瘤 7 有治疗全身肿瘤的可能性 8 是目前世界上唯一能在实际治疗时对病人的移动作出精确调整的放射治疗手术系统 缺点 价格比较昂贵 维护和维修条件要求很高 验证系统精度存在争议定位参照物为身体骨骼结构 每次治疗时间长 机器利用率低 机器人承荷能力有限 只能提供6mv光子 多用于治疗小肿瘤 治疗大肿瘤费时费力 易复发 断层治疗机 tomotherapyhi art 环状机架上原先装x线球管的地方安装了6mv直线加速器 mlc实现扇形束调强治疗 mv级电子射野影像设备 epid 做剂量验证和位置验证 激光定位系统 有独特的验证 登记计算机断层 vrct 缺点 加速器能量仅6mv 没有呼吸门控技术 还不能纠正照射过程中的靶区移动 ct也未达到时序ct的程度 x 射线立体定向治疗的剂量学特点 1 小野集束照射 剂量分布集中 2 小野集束照射 靶区周边剂量梯度变化较大 3 靶区内及靶区附近的剂量分布不均匀 4 靶周边的正常组织剂量很小 基本特征是旋转集束 即圆形小野 临床放射生物学 电离辐射对生物体的作用 物理阶段 电离辐射与非电离辐射的主要区别在于单个能量包的大小 而不是射线所含的总能量 化学阶段 该阶段的重要特点是清除反应之间的竞争 生物阶段 放射线早期反应时由于干细胞的杀灭 引起的干细胞的丢失所致 相对生物效应 以250kvx射线为参照 产生相等生物效应所需的x射线剂量与被测试射线的剂量之比在let为100kev um 中子能量均值 时 rbe最大 let继续增高 rbe反而下降 这与高let射线存在超杀效应有关 常规射线 低let射线 时 氧增强比约2 5 3 治疗比 正常组织的耐受量 肿瘤组织致死量 治疗增益因子 tgf 肿瘤组织的rbe 正常组织的rbe 电离辐射的细胞效应 辐射诱导的dna损伤的几种主要形式 单链 双链断裂 双链断裂被认为是电离辐射在染色体上所致的最关键损伤 双链断裂大约是单链断裂的0 04倍 与照射剂量呈线性关系 表明是由电离辐射的单击所致 增殖性细胞死亡 细胞死亡可发生在照射后的第一次或以后的几次分裂 是辐射所致细胞死亡的主要形式 细胞死亡是放射线对细胞的遗传物质和dna造成不可修复的损伤所致 鉴别细胞存活的唯一标准是 受照射后细胞是否保留无限增殖的能力 即是否具有再繁殖完整性 细胞存活曲线 指数存活曲线非指数存活曲线 指数存活曲线 适用于致密电离辐射如中子 阿发粒子 只有一个参数d0 为斜率的倒数 通常称为平均致死剂量 它的定义是 平均每靶击中一次所给予的剂量 也就是使63 细胞死亡所需的剂量 代表细胞的放射敏感性 非指数存活曲线 1 多靶单击模型 dq 准阈剂量 表示肩宽的大小 即细胞的亚致死性损伤的修复能力 d0 n值 代表存活曲线肩区宽度大小的另一参数 反应细胞内所含的放射敏感区域 即靶数 2 线性二次模型 所推导的细胞存活曲线是连续弯曲的 临床放疗所用的日常剂量范围线性二次公式可以很好的与实验数据符合 有 和 两个参数 细胞周期时相和放射敏感性 有丝分裂期细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞 晚s期细胞通常具有较大的放射耐受性 若g1期相对较长 g1早期细胞表现相对辐射耐受 其后渐敏感 g1末期相对更敏感 g2期细胞通常较敏感 其敏感性与m期的细胞相似 肿瘤的放射生物学概念 1 肿瘤体积效应 大肿瘤比小肿瘤难治愈 主要由于大肿瘤所需要杀灭的克隆源细胞增多 而且大肿瘤的克隆源细胞对治疗的敏感性更小 2 再群体化的加速 3 瘤床效应 接受照射后复发的肿瘤较没接收照射复发的肿瘤生长速度慢 4 乏氧和再氧合 肿瘤放射敏感性从高到低 依次为菜花外生型 结节外生型 溃疡型 浸润型和龟裂型 正常组织及器官的放射反应 早反应组织晚反应组织 早反应组织 值较大对治疗总时间较敏感 因此在保护晚反应组织的同时 尽量缩短总疗程小肠 皮肤 基底细胞 黏膜 骨髓 精原细胞 晚反应组织 值较小对单次剂量敏感 因此要控制单次剂量 保护正常组织 脑脊液 肺 肝 肾 骨 皮肤 真皮细胞 脉管组织 早期放射反应的发生机制 早期反应是由等级制约系统产生 发生时间取决于分化了的功能细胞的寿命 反应的严重程度反映了死亡与存活干细胞再生率之间的平衡 如果治疗结束时存活干细胞数低于组织有效恢复所需的水平 则早期反应可以作为慢性损伤保持下去 也被称为后果性晚期并发症 晚期放射反应的发生机制 经典概念认为晚期反应是指实质细胞耗竭后无力再生而最终导致的纤维化目前认为 受照射后 由细胞因子和生长因子所介导的各种细胞群之间的相互作用 最终导致了晚期放射损伤形成 认为没有潜伏期 细胞因子和生长因子的识别是一个即刻事件 同时也是双向的 提示某些细胞因子结合物的抑制或扩增最终将决定临床事件的过程 正常组织和器官的放射损伤 消化道粘膜 超过40gy 出现急性粘膜炎 表现为腹泻和胃炎 反应大小与照射野有关 单次剂量超过2 5gy 出现晚期纤维化 表现为腹绞痛 脂肪消化不良 腹泻与便秘交替 反应大小与照射体积有关 人小肠的晚期反应通常在放疗后的12 24个月出现 涎腺 治疗一周后 累积剂量10 15gy 出现分泌功能下降 总剂量超过40 唾液产生已经停止 超过60将不能恢复 膀胱 急性期发生在开始分次照射的4 6周 特征是粘膜充血 水肿 此后可出现上皮剥脱和溃疡形成 晚期反应发生在照射后的十年 表现为纤维化和膀胱容量下降 分次放射治疗的生物学基础 细胞放射损伤的修复 repairofradiationdamage 周期内细胞的再分布 redistributionwithinthecellcycle 氧效应及乏氧细胞的再氧合 oxygeneffectandreoxyfenation 再群体化 repopulation 亚致死性损伤修复 低let射线照射后有亚致死性损伤修复 高let射线没有 处于慢性乏氧环境的细胞比氧合状态好的细胞对亚致死性损伤的修复能力差 未增殖的细胞没有亚致死性损伤修复 对于非常规分割 两次照射时间应大于6小时 潜在致死性损伤修复 高let射线没有潜在致死性损伤修复 照射后6小时或更长时间细胞没有分裂则会发生潜在致死性损伤的修复 临床上 某些放射耐受的肿瘤可与它们的潜在致死性损伤修复能力有关 一般认为pld是乏氧细胞特有的一种修复 低温 20 29 可促进pld 超分割放射治疗 hyperfractionation 总疗程时间不变 总剂量不变 每次剂量变小 主要目的是保护正常组织 加速分割 acceleratedtreament 总疗程变为一半 总剂量不变 每次剂量不变 每天照两次 主要目的是克服肿瘤的增殖 提高局控率 但对生存率无明显优点 大分割 又叫低分割 周剂量等于常规照射周剂量 但是每次剂量加大 次数减少 适用于亚致死性损伤修复能力强的肿瘤如黑色素瘤 加速超分割放射治疗合并nicotinamideandcarbogen 加速以克服肿瘤增殖 超分割以保护正常组织 吸入carbogen以克服慢性乏氧 给予nicotinamide以克服急性乏氧 连续加速超分割放射治疗 continuoushyperfractionatedradiationtherapy 同加速超分割 只是改为一天照三次 这样很短的时间就能完成治疗 特点 局控是好的 因为总时间缩短 急性反应明显 但峰在治疗完成以后 大部分晚期反应时可以接受的 因每次剂量小 脊髓是例外 在50gy出现严重的放射性脊髓病 因为6小时间隔时间对脊髓而言太短 近距离治疗 腔内或管内照射组织间照射术中照射模照射 常用的放射源 永久性插植的源包括碘 125和钯 103 腔内和管内照射主要用钴 60 而铱 192由于能量低 便于防护 所以更常用铯 137已少用 因为它活度低 体积大 现代近距离治