第16章 现代肿瘤放射治疗学及其进展 .doc
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第十六章 现代肿瘤放射治疗学及其进展
在放射物理学方面,近年来主要的发展是:
① 放射治疗的计算机化。三维放疗计划设计系统、放疗质量控制和保证系统。
② 立体定向放疗,以?刀和x刀为代表。
③ 立体适形调强放疗。
④ 质子放疗系统。
在放射生物学方面,主要的进展有:
① 非常规分割放疗:超分割放疗和加速超分割放疗。
② 放射化学修饰剂:缺氧细胞放射增敏剂(硝基咪唑类衍生物)放射保护剂:WR2721。
③ 放射和化疗联合治疗。
④ 放射和加热治疗。
* 放疗设备:镭锭?高压X线机?60钴机?加速器?中子治疗机?现代质子放疗系统;
* 放射治疗方法:从单次照射?多次照射?每天多次照射的非常规分割放疗;
* 放射治疗:从单-疗法?发展到和手术、化疗、放射效应修饰剂、加热治疗、生物治疗相结合的综合治疗;
* 放射治疗技术:从镭模单野贴敷治疗、自然腔道内近距离照射?计算机控制的遥控后装近距离放射、组织间插植放疗和术中放疗;
* 在外照射方面:从源皮距照射?多野同中心照射?立体适形调强放疗?计算机控制。
第一节 放射物理学和新放疗技术
一 三维放射治疗计划系统
二、立体定向放射治疗
特点是:
① 用于治疗小于30cm3的小体积病灶。
② 通常采用单次大剂量照射,但目前也已开始采用分次照射技术。
③ 需要格外精确定位的设施和固定病人体位的方法。
④ 治疗野边缘剂量下降梯度非常陡峭,使靶区外的组织受照剂量很少。
⑤ 射线束在体内相交于同一点,三维分布的射线照射使正常组织受线最小。
⑥ 可对计划进行评估和作必要的修改
⑦ 仅适用于体积较小的病灶30cm3,如颅内小的原发性肿瘤、动静脉畸形等,或者用于外放射后残留的小病灶。
⑧ 我国大多数常见肿瘤都不适合。决不能夸大其适应证和疗效,滥用于病人。
三、适形调强调射治疗
(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT)。
* IMRT的基本原理来自CT成像的反思维(反向计划设计):自CT机x线球管出来的均匀射线束经过人体后变成了强度不均匀的射线束。因而如果给予一个强度不均匀的射线束照射,则出射线就可能是均匀的。IMRT的关键是在照射野内给出强度变化的射线进行治疗,加上使用多野照射,就能得到适合靶区立体形状的剂量分布,而且对靶区要求的剂量强度也可以"适形"。
* 由于它的适形性非常好,因此能明显提高肿瘤放射剂量,同时有效地保护周围正常组织。
四、粒子射线放射治疗
* 带电重粒子射线共同的一个物理特性,就是它们在介质中都有一定的射程。
* 粒子在介质中运动的开始阶段,能量损失较小,而在接近其射程终末时,能量突然发生大量释放,在该处形成陡峭的电离吸收峰,称为Bragg峰,并在达到该电离吸收峰的最高值时,由于能量几乎全部损失而静止。
* 因此,粒子射线的深度剂量曲线分布特性显示,在其大部分射程内近似恒定剂量(坪段剂量),在其射程末端出现一明显的Bragg峰,峰值剂量约为坪段剂量的3--4倍,井在达到峰值后迅速截止。
* 粒子射线Bragg峰的深度位置由其初始能量决定,因而可以通过调节粒子射线的能量束控制。因此,粒子射线特别适于适形放疗。
* 重粒子射线在组织中引起的部分核反应会产生正电子发射,这可以被正电子发射断层扫描(PET)所追踪。
* 质子射线的生物学效应与常规低LET射线相近,相对生物效应为1.1。
* 由于质子射线的Bragg峰,加上适形凋强放疗,使其适形性优于迄今所有的放疗方法。
第二节 放射生物学及其在临床放射治疗中的应用
一、放射治疗中的放射生物学基础
放射后细胞的结局:六种结局:
① 凋亡:高度敏感的淋巴细胞、精原细胞?凋亡
② 流产分裂:受致死剂量损伤的细胞在进入下一次分裂周期时,由于受损DNA无法复制,如DNA双链断裂,以致分裂失败,细胞死亡。
③ 子代细胞畸变:
④ 形态上无任何变化:
⑤ 有限的分裂后死亡:
⑥ 生存。在非致死性剂量损伤后,细胞能修复DNA损伤,并能正常分裂,(二)细胞生存曲线
* 不同剂量照射细胞后,体外培养,计数细胞克隆的形成数,与对照组细胞形成的克隆数相比,即获得克隆源性细胞的生存率。以x轴为放射剂量(算术坐标),Y轴为生存率(对数坐标)作图便得到细胞生存曲线。S=e-aD
* S生存率,D放射剂量,a斜率。
* Do是该曲线直线部分斜率的倒数,系细胞的固有放射敏感性。即每照射Do的剂量能使细胞生存率降低到原来的37%。Do越小,细胞对放射越敏感。
* Dq是曲线直线部分的反推延长线与Y轴1.0处与x轴平行线的截距,Dq用以描写"肩区"的宽,用以评价细胞修复放射性损伤的能力。Dq越大则细胞修复损伤的能力越强。
* N为生存曲线直线部分反推与Y轴相交,即x=0时的Y值。N是杀灭细胞所需击中的靶数。
* 这类带肩区的生存曲线可用单靶多击或多靶单击学说来解释。
* 由于一个细胞需被射线击中数次后,如N次才会死亡,所以在小剂量照射时有一个放射损伤累积的过程,因而在指数坐标中,细胞生存率的降低呈"肩区",当所有的细胞都被击中N-1次后,生存率才呈指数性降低,即为直线。
(三)放射损伤的修复
* 当细胞受到非致死放射剂量照射后,细胞能通过自身修复机制来修复放射损伤。这些非致死哇放射损伤包括两种:潜在致死性放射损伤(potential lethal danmge,PLD)和亚致死性放射损伤(sub-lethal damage,SLD)。
* PLD后的结局可以不一样,在某种情况下细胞死亡,在另一些条件下损伤却能修复。受PLD损伤的细胞,若放射后处于一个抑制细胞分裂的环境,这个环境有助于细胞修复PLD。
(四)分裂周期中不同时相细胞的放射敏感性
* 对放射最敏感的是M期细胞,G2期细胞也较敏感。G1早期细胞相对敏感,随着Gl逐步向S期发展,放射敏感性也随之降低,至G1后期已呈相对抵抗。S期细胞对放射呈抵抗性。
* 放射能产生G2/M期细胞阻滞,时相同步化的现象。当放射损伤被修复后,受阻的细胞同步在分裂周期中前进。
* 若同步化的细胞处于抗放射时相,则放射效应不强;若处于放射敏感相,则杀灭效应大。
* 同步化现象是短暂的,因为细胞群很陕依自己固有的时相比例再重新分布,同步化消失。
(五)放射过程中细胞的增殖
* 放射的效应决定于无细胞的增殖出现。对正常组织而言,细胞的增殖有利于放射损伤的恢复;对肿瘤而言,则产生了更多的肿瘤细胞,需用更多的剂量来杀灭它们。
* 发生增殖的有两种细胞:一种为放射体积内克隆源性细胞;另一种为从放射体积以外 ......
第十六章 现代肿瘤放射治疗学及其进展
在放射物理学方面,近年来主要的发展是:
① 放射治疗的计算机化。三维放疗计划设计系统、放疗质量控制和保证系统。
② 立体定向放疗,以?刀和x刀为代表。
③ 立体适形调强放疗。
④ 质子放疗系统。
在放射生物学方面,主要的进展有:
① 非常规分割放疗:超分割放疗和加速超分割放疗。
② 放射化学修饰剂:缺氧细胞放射增敏剂(硝基咪唑类衍生物)放射保护剂:WR2721。
③ 放射和化疗联合治疗。
④ 放射和加热治疗。
* 放疗设备:镭锭?高压X线机?60钴机?加速器?中子治疗机?现代质子放疗系统;
* 放射治疗方法:从单次照射?多次照射?每天多次照射的非常规分割放疗;
* 放射治疗:从单-疗法?发展到和手术、化疗、放射效应修饰剂、加热治疗、生物治疗相结合的综合治疗;
* 放射治疗技术:从镭模单野贴敷治疗、自然腔道内近距离照射?计算机控制的遥控后装近距离放射、组织间插植放疗和术中放疗;
* 在外照射方面:从源皮距照射?多野同中心照射?立体适形调强放疗?计算机控制。
第一节 放射物理学和新放疗技术
一 三维放射治疗计划系统
二、立体定向放射治疗
特点是:
① 用于治疗小于30cm3的小体积病灶。
② 通常采用单次大剂量照射,但目前也已开始采用分次照射技术。
③ 需要格外精确定位的设施和固定病人体位的方法。
④ 治疗野边缘剂量下降梯度非常陡峭,使靶区外的组织受照剂量很少。
⑤ 射线束在体内相交于同一点,三维分布的射线照射使正常组织受线最小。
⑥ 可对计划进行评估和作必要的修改
⑦ 仅适用于体积较小的病灶30cm3,如颅内小的原发性肿瘤、动静脉畸形等,或者用于外放射后残留的小病灶。
⑧ 我国大多数常见肿瘤都不适合。决不能夸大其适应证和疗效,滥用于病人。
三、适形调强调射治疗
(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT)。
* IMRT的基本原理来自CT成像的反思维(反向计划设计):自CT机x线球管出来的均匀射线束经过人体后变成了强度不均匀的射线束。因而如果给予一个强度不均匀的射线束照射,则出射线就可能是均匀的。IMRT的关键是在照射野内给出强度变化的射线进行治疗,加上使用多野照射,就能得到适合靶区立体形状的剂量分布,而且对靶区要求的剂量强度也可以"适形"。
* 由于它的适形性非常好,因此能明显提高肿瘤放射剂量,同时有效地保护周围正常组织。
四、粒子射线放射治疗
* 带电重粒子射线共同的一个物理特性,就是它们在介质中都有一定的射程。
* 粒子在介质中运动的开始阶段,能量损失较小,而在接近其射程终末时,能量突然发生大量释放,在该处形成陡峭的电离吸收峰,称为Bragg峰,并在达到该电离吸收峰的最高值时,由于能量几乎全部损失而静止。
* 因此,粒子射线的深度剂量曲线分布特性显示,在其大部分射程内近似恒定剂量(坪段剂量),在其射程末端出现一明显的Bragg峰,峰值剂量约为坪段剂量的3--4倍,井在达到峰值后迅速截止。
* 粒子射线Bragg峰的深度位置由其初始能量决定,因而可以通过调节粒子射线的能量束控制。因此,粒子射线特别适于适形放疗。
* 重粒子射线在组织中引起的部分核反应会产生正电子发射,这可以被正电子发射断层扫描(PET)所追踪。
* 质子射线的生物学效应与常规低LET射线相近,相对生物效应为1.1。
* 由于质子射线的Bragg峰,加上适形凋强放疗,使其适形性优于迄今所有的放疗方法。
第二节 放射生物学及其在临床放射治疗中的应用
一、放射治疗中的放射生物学基础
放射后细胞的结局:六种结局:
① 凋亡:高度敏感的淋巴细胞、精原细胞?凋亡
② 流产分裂:受致死剂量损伤的细胞在进入下一次分裂周期时,由于受损DNA无法复制,如DNA双链断裂,以致分裂失败,细胞死亡。
③ 子代细胞畸变:
④ 形态上无任何变化:
⑤ 有限的分裂后死亡:
⑥ 生存。在非致死性剂量损伤后,细胞能修复DNA损伤,并能正常分裂,(二)细胞生存曲线
* 不同剂量照射细胞后,体外培养,计数细胞克隆的形成数,与对照组细胞形成的克隆数相比,即获得克隆源性细胞的生存率。以x轴为放射剂量(算术坐标),Y轴为生存率(对数坐标)作图便得到细胞生存曲线。S=e-aD
* S生存率,D放射剂量,a斜率。
* Do是该曲线直线部分斜率的倒数,系细胞的固有放射敏感性。即每照射Do的剂量能使细胞生存率降低到原来的37%。Do越小,细胞对放射越敏感。
* Dq是曲线直线部分的反推延长线与Y轴1.0处与x轴平行线的截距,Dq用以描写"肩区"的宽,用以评价细胞修复放射性损伤的能力。Dq越大则细胞修复损伤的能力越强。
* N为生存曲线直线部分反推与Y轴相交,即x=0时的Y值。N是杀灭细胞所需击中的靶数。
* 这类带肩区的生存曲线可用单靶多击或多靶单击学说来解释。
* 由于一个细胞需被射线击中数次后,如N次才会死亡,所以在小剂量照射时有一个放射损伤累积的过程,因而在指数坐标中,细胞生存率的降低呈"肩区",当所有的细胞都被击中N-1次后,生存率才呈指数性降低,即为直线。
(三)放射损伤的修复
* 当细胞受到非致死放射剂量照射后,细胞能通过自身修复机制来修复放射损伤。这些非致死哇放射损伤包括两种:潜在致死性放射损伤(potential lethal danmge,PLD)和亚致死性放射损伤(sub-lethal damage,SLD)。
* PLD后的结局可以不一样,在某种情况下细胞死亡,在另一些条件下损伤却能修复。受PLD损伤的细胞,若放射后处于一个抑制细胞分裂的环境,这个环境有助于细胞修复PLD。
(四)分裂周期中不同时相细胞的放射敏感性
* 对放射最敏感的是M期细胞,G2期细胞也较敏感。G1早期细胞相对敏感,随着Gl逐步向S期发展,放射敏感性也随之降低,至G1后期已呈相对抵抗。S期细胞对放射呈抵抗性。
* 放射能产生G2/M期细胞阻滞,时相同步化的现象。当放射损伤被修复后,受阻的细胞同步在分裂周期中前进。
* 若同步化的细胞处于抗放射时相,则放射效应不强;若处于放射敏感相,则杀灭效应大。
* 同步化现象是短暂的,因为细胞群很陕依自己固有的时相比例再重新分布,同步化消失。
(五)放射过程中细胞的增殖
* 放射的效应决定于无细胞的增殖出现。对正常组织而言,细胞的增殖有利于放射损伤的恢复;对肿瘤而言,则产生了更多的肿瘤细胞,需用更多的剂量来杀灭它们。
* 发生增殖的有两种细胞:一种为放射体积内克隆源性细胞;另一种为从放射体积以外 ......
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