临床肿瘤放射治疗基础

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第四章临床肿瘤放射治疗基础 学习目标1、掌握：放射治疗的适应证、综合治疗原则2、熟悉：放射治疗的反应及处理方法3、了解：常见恶性治疗的临床特点、治疗原则 第一节临床肿瘤放射治疗原则一、放射治疗适应证与禁忌证（一）放射治疗适应证：1、根据肿瘤对放射线敏感程度不同，可将恶性肿瘤大致分为四类：①对放射线高度敏感的肿瘤②对放射线中度敏感的肿瘤③对放射线低度敏感的肿瘤④对放射线不敏感的肿瘤 2、根据放射治疗的目的不同，放疗可有以下三方面的作用：①根治性放射治疗②姑息性放射治疗③综合性放射治疗 （二）放射治疗禁忌证：①全身情况②肿瘤情况③放射治疗情况 二、放射治疗方式的选择1、远距离照射（外照射）2、近距离照射（内照射）3、两者的区别 三、放射治疗的综合原则（一）放疗与手术结合（二）放疗与化疗结合（三）放疗与手术、化疗结合 四、放射治疗反应与损伤放射引起的正常组织反应一般分为早期原发反应和晚期继发反应。早期放射反应一般是指放射引起的组织细胞本身的损伤，还有可能并发的炎症，如口、鼻腔粘膜急性放射性反应引起局部粘膜红肿、痛、浅溃疡及伪膜形成等；皮肤急性干性或湿性放射性反应等。 晚期放射反应是指放射引起的小血管闭塞和结绨组织纤维化而影响组织器官的功能，如腺体分泌功能减退引起口干，肺、皮肤及皮下组织的纤维化收缩等。而较严重的放射损伤，如放射性截瘫、脑坏死、骨坏死和肠坏死等都是绝对不允许的。 （一）正常组织的放射耐受性1、肿瘤的放射敏感性组织对放射线的敏感性（指损伤程度）与其增殖能力成正比，与其分化程度成反比，即繁殖能力越强的组织越敏感，分化程度越低的越敏感，反之亦然。 2、正常组织的放射耐受性①受照射的体积②每次照射的分割剂量③放射的同时使用的化疗药物④原有脏器的功能 （二）皮肤的放射反应（三）肺的放射反应（四）食管的放射反应（五）心脏的放射反应（六）肝脏的放射反应（七）中枢神经系统的放射反应（八）脊髓的放射反应 五、放射反应的处理（一）皮肤放射反应的处理（二）头颈部放射反应的处理（三）胸部放射反应的处理（四）腹部放射反应的处理（五）盆腔放射反应的处理（六）全身放射反应的处理 第二节临床常见恶性肿瘤的临床特点 第五章常用放射治疗设备学习目标：掌握：现代放射治疗技术实施过程中的常用设备的基本结构和特点,以及其原理和功能，包括电子直线加速、钴-60治疗机、后装治疗机、CT模拟机和治疗计划系统。熟悉：X线治疗机、常用模拟定位机、射野挡块及组织补偿的制作设备。了解：治疗验证设备和呼吸门控技术。 kV级X射线治疗机和钴-60治疗机是早期的外照射设备，前者目前已趋于淘汰；后者由于设备结构比较简单，成本较低，具有较好的临床意义，目前在中小医院仍有一定的市场。而在大型综合性医院和专业肿瘤医院，作为主流外照射设备，医用电子直线加速器正在放疗界得到迅速推广和应用。在计算机控制下，以192铱作为放射源的近距离后装治疗机是目前应用最为广泛的内照射设备。 而性能更加优越的重粒子加速器等高能粒子加速器，由于结构更加复杂，价格昂贵等原因，目前和今后相当长的时间内还难以推广应用。放射治疗究竟选用何种放疗设备，选用何种放射源，用多高的能量进行照射，要根据实际临床需要和当时的经济技术水平综合考虑来确定。 第一节KV级x线治疗机一、X线的产生原理二、X线治疗机的一般结构三、X线治疗机的分类四、X线能谱的特点 第二节远距离60钴治疗机一、钴-60治疗机的基本结构@密封的钴放射源@源容器及防护机头@具有开关功能遮线器@定向限束功能的准直器@治疗机架@治疗床@计时器及运动控制系统@辐射安全及联锁系统 二、60钴治疗机几何半影及消半影装置 为了减少几何半影，准直器距体表越近越好，但太近了不利于机器转角旋转，同时由于准直器的散射剂量破坏建成效应反而提高了表面剂量，因此准直器一般距离体表不能低于15—20cm。为了减少穿射半影，准直器的厚度应大于4.5半价层，也就是说用铅作准直器时厚度应大于7cm，而且均采用复式球面结构。 三、钴-60治疗机种类钴-60治疗机按结构:直立式和旋转式直立式运动范围135cm旋转式机头不能升降，只能360度旋转，源到等中心的距离为80cm或100cm。固定式钴-60治疗机是早期产品，已被旋转式钴-60治疗机逐步取代。旋转式钴-60治疗机的机架可以作360º旋转，机头也可朝一定方向移动，照射起来方便，可以做多种治疗，如等中心治疗、切野照射等，有些还能作钟摆照射和定角照射等。 四、钴源的更换放射活度减少，治疗时间加长，效能下降换源后需重新测量物理参数，如输出剂量、射野平坦度、对称度、半影测定及机器本身防护 钴-60治疗机的优缺点射线的剂量分布特性不够理想，皮肤受量较大，能量不可调节，适应证受到一定限制需要定期换源，对工作人员具有较大的放射危险性。主要优点是结构简单，成本较低，因此，在中小医院，目前仍有一定的市场。 第三节医用电子直线加速器 输出能量较高剂量分布特性较好输出不同能量的光子(X射线)不同能量的电子医用电子直线加速器是放射治疗领域的主流机型 一、医用电子加速器类型感应加速器回旋加速器直线加速器直线加速器性价比最高 二、医用电子直线加速器的射线类型和能量 三、医用电子直线加速器的基本结构医用电子直线加速器基本结构：电子枪、微波源、加速管、DC直流系统、真空泵系统、侍服系统(聚焦线圈、对中线圈)、偏转系统(偏转室、偏转磁铁)、剂量监控系统、机头及治疗床 医用电子直线加速器的主要结构介绍加速管是加速器的核心部件微波源是磁控管或速调管，提供10cm波段的电磁波(频率为2998MHz或2856MHz)电子枪发射供加速的电子 自动控制系统包括能量控制和故障检测两大功能，在正常情况下，操作人员通过计算机对各大系统进行工作控制，发生各类故障时，计算机会自动进行检测报警，并禁止治疗，以保证绝对安全。真空系统由钛泵和真空器件构成，作用是保持加速管内部和电子枪等部位的高度真空状态，以避免烧坏灯丝、腔内打火和能量损失等。 射线束引出系统治疗床系统则是对患者进行放射治疗时的床体结构，可以进行X、Y、Z三个方向的直线运动和治疗床整体绕等中心的旋转运动，以满足不同部位的治疗需求； 机架 治疗头射线束的准直和控制系统主要在机头，包括X射线和电子束两种。直线加速器的治疗附件 四、医用电子直线加速器的基本工作原理电子在电场中受到电场力的作用而运动，电子因受电场力的加速而获得能量。在电子直线加速器的加速管内部，“谐振腔”在微波的激励下产生沿轴线向前移动的高压电场，电子被持续加速而获得能量。不难理解，电场强度越强，加速距离越长，电子获得的能量就越高，这些获得高能量的电子，直接引出就是电子射线，打靶以后就可以输出X射线。根据微波在加速管中的不同工作方式，电子直线加速器可分为行波加速器和驻波加速器两种类型。 行波加速原理行波加速管一般是“盘荷波导”结构，是在一段光滑的圆形波导上周期性的放置具有中心圆孔的圆形膜片组成，这种结构称为“谐振腔”。在行波加速管中，微波电磁场以波的形式沿中心轴向前传播时，就会在谐振腔中激励生成行波电场，注入的电子就像踏着冲浪板一样，骑在行波电场上加速前进。如果能保持行波电场的速度始终与被加速的电子速度一致，就会持续不断地对电子进行加速，被加速的电子的能量就会不断增加，这就是行波加速原理。 实际上，行波加速管可以分为两个加速阶段，在加速管的开始部分，由于电子速度低，圆盘及其孔的直径较大，圆盘间距也小，使波的传播速度慢些，随电子速度逐渐增快，圆盘直径逐渐绵小，间距增大，但这一段很短，很快就能使电子速度接近光速，通常这一部分叫做聚束段；之后，圆盘间距保持不变，腔的大小也逐渐一致。在这一阶段，电子速度基本不再增加，而电子能量的增加，主要表现在电子相对质量的增加，因此，与其说是加速器，倒不如说是加能器。根据相对论理论，电子速度永远不会超过光速，但电子能量可以无限制增加，这就是高能电子直线加速器得以实现的理论基础。 驻波加速原理驻波加速管也是由多个谐振腔链接起来的，而谐振腔的大小和距离是相等的。在谐振腔轴线上有可让电子通过的中心孔，在腔中建立起随时间振荡的轴向电场，轴向电场的大小和方向是随时间交变的，而这种振荡的包络线都是原地不动，驻型波形，故称为驻波，这种加速管就叫做驻波加速管，采用驻波加速管的加速器就叫做驻波加速器。 驻波加速过程是，电场随时间渐渐从小到大，而方向又正好适合加速电子时，电场方向却是减速的，但过一会，场值随时间变成减速方向时，腔电场的方向变得正好能加速电子。因此可以设想，如果让电子在腔的场强正好由负变正那一瞬间(场强正是加速方向)注人其中，电子在前进时，场强不断增加，电子不断获得能量，场强到达峰值时，电子也正好到达腔的中央。其后场强开始下降，电子在后半腔中飞行，当场强开始由正变负时，电子正好飞出1#腔进入下一个腔。这时2#腔的场强又正好由负变正。电子在2#腔中又能继续加速获得能量。如果这种安排能得到满足，电子就可不断获得能量。这就是驻波加速原理。 五、多叶准直器(MLC)（一）多叶准直器基本结构多叶准直器是由几十对相对独立的叶片构成，每个叶片由一个步进电机控制，可以独立运动，各个叶片的运动是由计算机控制自动完成的，从而可以达到“适型治疗”和“调强治疗”技术，以达到精确治疗目的。 MLC的最初应用是取代传统的挡块,形成期望的射野形状,开展经典适形放疗。与射野挡块相比,MLC适形具有显著优势:能大幅提高适形治疗的效率,操作简便,不会产生有害气体或粉尘。 （二）多叶准直器的漏射线和半影（三）多叶准直器的特点 第四节近距离放射治疗机一、后装治疗机 近距离治疗常用核素放射性同位素放射α、β、γ三种射线。放射治疗主要使用γ射线、β射线，γ射线的应用多于β射线。近距离照射常用的辐射源是γ辐射源，有226镭源、137铯源、60钴源、192铱源，国内98%用的是192铱源。 三、粒子源适合粒子近距离治疗的放射源必须满足穿透力强易于放射防护半衰期不易过长易制成微型源 四、近距离治疗机的特点辐射能量绝大部分被肿瘤吸收，最大限度杀灭肿瘤细胞，保护正常组织和危及器官。 （一）现代近距离治疗（二）近距离治疗剂量学特点1、距离平方反比定律2、剂量率效应3、剂量分布的特点 第五节模拟定位机模拟定位机的基本结构X射线管(俗称球管)高低电压发生器影像增强器可上下移动和等中心旋转的机架可作360º旋转的X线机头机头内设有准直器和射野“井”型界定线模拟床跟加速器治疗床的结构原理完全一样，能做上下左右和前后三个方向的运动，并能做等中心旋转；影像增强器也能做三维方向的移动，以方便成像定位。控制操作系统、激光定位灯系统等 工作原理模拟定位机除了具有透视和拍照功能之外，还具有模拟加速器相关机械参数的功能。当对患者实施模拟定位时，先将患者扶到模拟床上躺下，并粗调机架高度和治疗床的前后左右及上下位置，使需要治疗的病变部位大概处于等中心处。然后，工作人员退出机房，并关好防护门。在控制室内，一边透视，一边遥控旋转并调整机架、机头的角度和准直器等相关机械运动部件的位置，使需要放射治疗的部位正好处在射野“井”型界定线中间，如果需要，可在患者身体表面放置一根与需要放射治疗的部位相似形状的铅丝，然后继续透视调整，直到需治疗部位正好处在射野“井”型界定线与铅丝围成的区域为止。 这时，模拟定位机的机架角度、机头角度和射野“井”型界定线的位置，就是在加速器上进行放射治疗时的机架角、机头角和准直器的开野位置，而铅丝形状就是需要制作铅挡块的边缘形状。模拟定位结束后，要在患者身体表面的射野“井”型界定线与铅丝围成的区域上，用专门的划痕液或划痕笔画出边界线。这样，患者的照射区域和加速器的相关机械参数就可以确定下来。 因模拟机的焦点到机架旋转轴距离为80～100cm，致使焦点到片盒距离达120～140cm，而多数诊断型X线机的靶焦点到影像增强器表面或到胶片暗盒的距离为70cm，由于平方反比关系，模拟机约需8倍多的曝光量(mAs)才能获得诊断X线的影像质量。这就要求模拟定位机有高电压大功率输出的X线发生器和X线球管。X线球管的靶不仅要能承受短时间大电流的曝光，而且其焦点的大小必须适当，以避免射野“井”型界定线的放大和变得模糊。模拟机室也要设置与加速器室一样的激光定位灯，用来确定模拟空间的等中心位置。这样，才能保证通过模拟机制定的治疗计划可以在加速器上得以实现。 第六节CT模拟机 一、模拟机CT模拟机CT是在常规模拟定位机的基础上，将准直器沿患者横向开成一条缝隙，在原来的影像增强器表面处放置上百个X射线探测器，在球管出束的同时，让机架旋转360º将采集到的患者断面扫描信息资料进行反向处理，产生类似CT断层扫描的图像。但由于模拟定位机机架的旋转速度不能太快，需要扫描的时间比较长，球管至射线探测器的距离较远等原因，使得成像质量不够理想，三维图像重建质量比较差。模拟机CT技术还不够成熟，目前临床上还难以推广应用。 CT模拟机CT模拟机其实是在CT扫描机的基础上，通过增加一套激光射野模拟器和一套虚拟模拟工作站而构成的虚拟模拟定位系统。CT扫描机可以是一台常规螺旋CT机，但由于常规CT机的床面呈下凹弧形，而加速器的床面是平板形，为了使患者在虚拟模拟定位与实际放射治疗时的体位保持一致，必须将CT机的床面改用平板形，材料为碳纤维面板，以减少由于散射可能对CT图像的干扰；激光射野模拟器由3只可以移动的激光定位灯和一台安装专用软件的电脑构成，一般是安装在CT机房的患者扫描入口处的适当部位，其作用除了可以指示机械等中心之外，还增加了指示射野投影位置的功能；虚拟模拟工作站装有一套可以进行CT图像的三维重建、立体显示及射野模拟功能的软件，这种软件可以独立使用，也可以融人三维治疗计划系统当中，但这种计划系统必须能与激光射野模拟器的计算机部分进行数据交换，使重建的三维图像与模拟过程始终处于同一个患者坐标系，以保证虚拟模拟定位所确定的靶区能够处于加速器的机械等中心位置。