肿瘤放射治疗学综述

肿瘤放射治疗学综述 安徽省宣城中心医院肿瘤放疗中心 程光 放射治疗在肿瘤综合治疗中具有十分重要的作用， 从WHO在1998年底的权威统计结论:“45%的肿瘤患者可以治愈～其中22%依靠手术治愈～5%依靠化疗治愈～而18%依靠放疗治愈。”中可看出放疗的地位。随着计算机技术、放射物理学、放射生物学、医学图像处理技术的不断发展和更新和放射治疗设备不断开发，以及放射治疗的新技术的应用，如立体定向放射治疗、三维适形放疗、调强放疗技术的先后问世和不断完善及发展使肿瘤放射治疗学跨入了新时代，尤其适形调强三维放疗技术的临床应用，更加扩大了放疗适应症的范围，也更加提高了肿瘤放疗的疗效。放射治疗已成为治疗和控制肿瘤的重要、有效手段之一，是现代肿瘤综合治疗的主要成员，这一事实已众所公认。 一、放射肿瘤学简史 1885.12.28 德国维尔兹堡大学 Wihelm•Conrad•Rontgen教授发现 X 射线 1896. 1.16 Rontgen教授拍射人类第一张 X 光片 开创放射诊断学 1897. 维也纳 Leopold Freund医生 治愈一例良性痣 开创 X 线疗法 1902. 成功治疗一例患 皮肤癌 的女患者 1913. 美国制造库利奇热阴极管 获得可控的 X 射线输出 1920. 200 KV级 X 射线治疗机诞生 1922. 法国巴黎会议 Regaud医生一组喉癌患者的治疗结果 确立放射 治疗在临床肿瘤学中的地位 1932. 库塔Coutard医生提出传统的 时间—剂量分割照射方式 5960 1950. 重水型核反应堆 热中子轰击 Co获得放射性同位素Co 601951. 加拿大 第一台 Co远距离治疗机 问世 ( 1.25 MV γ 射线 ) 1930. 美国物理学家劳伦斯 发明电子回旋加速器 1842. 柯斯特 研制成功 20 MV 电子感应加速器 1951. 加速器应用于医疗领域 进入超高压(4—18 MV X 射线)治疗阶段 1953. 英国 哈默 •史密斯医院 安装行波电子直线加速器 1968. 美国 制造驻波型电子直线加速器 1965. 英国 回旋加速器产生的 快中子 用于治疗头颈部肿瘤 1953. 美国 海恩克提出后装技术 更新扩展了近距离治疗的应用 1976 — 现代近距离治疗迅速发展 1951. 瑞典神经外科专家 Lars Leksell 提出了立体定向放射手术概念 1968. 立体放射外科设备,γ刀,进入临床应用 1 1959. 日本 Takahashi 博士 建立 三维适形放射治疗 概念 1973. Sterling 创新三维剂量计算治疗系统 1971—77.模拟/微机控制的多叶准直器安装于直线加速器 1990. Brahme 教授提出逆向计划概念 笔型束剂量计算模型建立 NOMOS 公司首先实现 调强放射治疗 1990至今 计算机技术的发展，进入现代放疗时代 二、放射治疗方法的优缺点 放疗的优点, 1.适用范围广，几乎所有的实体瘤都可以通过放疗达到治疗或干预的目的; 2.对接受治疗的病人自身条件要求不高，因年龄大、体质差、已行多次手术等原因不能耐受其它疗法治疗的病人，均可接受放射治疗; 3.治疗效果确实、治疗方法可靠; 4.治疗过程简单，无痛苦，不一定需要住院治疗，易被病人接受; 5.治疗副作用极少，可避免手术造成的麻醉意外、输血反应、术后感染，及化疗造成的脱发、呕吐等副反应; 6.放射疗法较手术而言创伤很小，可保留患病器官的生理功能和美容。 放疗的缺点, 1.尽管放疗有众多卓越的优势，但放疗总的说来还是一种局部治疗。 2.放疗的限度主要有?乏氧细胞抗拒射线，难以杀死全部肿瘤细胞;周围正常组织细胞的受量有限;治疗精度还不尽人意等影响因素。 三、放射治疗的分型 1.根治性放疗:当肿瘤较局限，或只有临近组织侵犯或淋巴结转移，且肿瘤对射线又较敏感时，放射治疗可作为根治性治疗手段。 2.姑息性放疗:晚期肿瘤病人或因各种原因无法接受手术、化疗者可通过放射治疗，减轻症状，解除痛苦，延长病人的生命。 3.术前放射治疗:术前放疗可提高肿瘤的切除率，减少术中肿瘤种植机会及术后复发率。 4. 术中放射治疗:是在手术中直接对准切除的瘤床进行一次大剂量的放疗，目的是减少术后复发率，及对可能切除不彻底的区域给与大剂量的杀伤。 5. 术后放射治疗:对于肿瘤切除术后有残留，有淋巴结转移或有亚临床病灶存在可能的予以术后放疗，可提高肿瘤局部控制率。 四、放射治疗的方式 1(体外远距离照射 全身(TBI)或半身(HBI)照射; 立体定向(放射外科)放射治疗(SRS); 三维适形和强调放射治疗(3DCRT; IMRT); 2(近距离放射治疗 腔内或管内照射;组织间照射;术中植管术后照射;组织插植后装照射 2 放射性粒子永久植入;模治疗(或胶膜贴敷治疗) 3、开放性同位素治疗 五、放射治疗的设备 ?常用放射线简介 1(低LET射线:单位线性长度上的能量转换 ~100KeV/μm 普通X线(X线治疗机):浅层X线60~160KV;深部X线180~400KV 6060 Coγ线( Co治疗机):平均能量1.25MeV (1.17MeV，1.33 MeV) 高能X线(加速器):4~22 MeV X 高能电子束(加速器):3~25 MeV E 2(高LET射线:LET>100 KeV/ μm 快中子(加速器) >14 MeV(P?Be)具生物学优势 质子束(加速器):200 MeV布拉格峰分布 负π介子(加速器): P ? Be, C, 65MeV, 星分布 重粒子束(加速器):He、C、N、O、Ne等，单核能量需1000MeV ?常见放射治疗设备 1.深部X线治疗机,一般称深部X线机，这是较早开始使用的放射治疗设备，相对而言，其放射线的能量较低，一般在300kV以下，电子能量(MeV)的转化效率低，2%产生X 线，98%转化为热能。现在利用率一般不高，目前多用于皮肤或较浅表部分疾患的治疗，特别是对皮肤瘢痕增生。 2.钴60远距离治疗机,一般称钴60机。由加拿大发明。其射线为γ射线，能量为1.25MeV，是前二三十年来放射治疗的主要设备之一，小型医疗单位应用也较多。 3.医用电子直线加速器,一般简称加速器。主要利用放射线的是高能X射线和电子束，X射线的能量大多是6MV，也有包含其它能量的，一般有4、10、15MV的，使用电子束的能量一般在5-18MeV之间。加速器也是目前放射治疗的主要设备之一，因其X射线的能量较高，可对较深部位的病患进行治疗。主要分为电子感应加速器(涡旋电场加速)、电子直线加速器(微波电场加速)和电子回旋加速器(微波激励的超高频电场加速)三种，其中后两种分别是主流和发展方向。 4.后装机,后装机一般用的放射源是铱192源，也有用钴60源的。铱192发射的是γ射线，能量约0.4 MeV。后装机主要用于人体的一些自然管腔进行治疗。 5.γ刀,伽玛刀,和X刀,γ刀最开始由瑞典生产，是专用于头部疾病的，我国现在发明了用于全身的γ刀。γ刀利用的是钴60放射源发出的射线，能量也是1.25MeV，其基本原理是利用多颗放射源(头部的是201颗，体部的是30颗。)，从不同方向上，以很细的射线束射向靶，从而使靶部位的剂量相对较高，从而达到治疗效果，但对靶周围的正常部位影响相对较小;X刀又称三维立体定向放射治疗，是应用加速器的高能X线取代γ刀的钴60放射源，优点很多详见下叙。随着加速器的普及，X刀在国内占有率越来越高，逐渐取代γ刀。 6.其它,超声刀、聚能刀和深部射频治疗机、微波治疗机、碘125粒子内置放疗机以及利用回旋加速器产生的质子、利用某些放射源产生的中子等进行的肿瘤放射治疗等，上述设备针对性强应用范围相对较小，就不一一介绍了。 3 ?基于加速器上的现代放疗设备和方法简介 1.计算机治疗计划系统,TPS,, 计算机治疗计划系统是在放疗前将病人的CT、MRI或其它资料输入计算机，计算机根据这些资料和治疗的要求对放疗的剂量分布进行计算，并根据计算结果选取对肿瘤治疗最为合理的剂量分布，使周围的正常组织特别是重要器官，如脊髓、脑干、眼球的放射损伤最小，也就是说尽量使正常组织器官少受放射线照射的，并付诸实施。 三维立体定向放疗和三维适形调强放疗必须使用TPS。 2,三维立体定向放射治疗,3D-SRS，俗称X-刀或光子刀,: 利用具有体积扫描功能的螺旋CT或核磁共振，通过网络将图像信号直接转送到计算机工作站，三维重建，制定出与肿瘤形状完全一致的多个共面或非共面照射野，再利用多叶光栅或铅档块，通过直线加速器实现肿瘤三维空间上的高度适形，实施三维立体定向放射治疗。由于通过CT定位，治疗精度大大提高，对肿瘤周围正常组织损伤更小，对肿瘤靶区实现大剂量照射，极大地提高了射线对肿瘤杀伤效应。真正实现了肿瘤组织剂量最高，周围正常组织损伤最小这一肿瘤放射治疗的宗旨。 立体定向放射治疗是放射治疗历史上的一场革命，大大地提高了肿瘤治疗水平。有些病变可单独采用给与根治，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。临床上实际使用范围很广，比较而言最适用于术后残存的脑胶质瘤、转移瘤、垂体瘤、听神经瘤、脑膜瘤及鼻咽癌、肺癌、肺转移癌、肝癌、胰腺癌、腹、盆腔单发转移癌等等。 3,三维适形调强放射治疗,IMRT,, IMRT是指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，同时还可按医生的要求将要害器官所受剂量限制在可耐受范围内，令靶区外紧邻的正常组织受量降到最低。这种理想的剂量计算是通过具有逆向计算功能的三维治疗计划系统实现的，靶区的精确定位是实现IMRT的前提，是通过带有三维图像处理的CT模拟定位机实现的。这种高精度的放疗技术使肿瘤放射治疗跨入了新时代，目前阶段因设备和治疗比较昂贵，还不能广泛普及。 4.其他放射治疗的辅助设施 , 、SPECT和PET是放疗的基本辅助设施; ?CT、MRI ? ?模室工作:模拟定位机，加速器实时显象系统 (Simulator); ?辅助摆位及体位固定装置; 六、常规放射治疗的适应症 1.根治性放疗:当肿瘤较局限，或只有临近组织侵犯或淋巴结转移，且肿瘤对射线又较敏感时，放射治疗可作为根治性治疗手段。如鼻咽癌等头颈部肿瘤，肺癌，食管癌，淋巴系统恶性肿瘤，前列腺癌，宫颈癌等。早期乳腺癌可采用肿物局部手术切除配合根治性放疗，既保留了乳房外观和功能，又得到和根治术相同的疗效，目前该技术在国内外得到广泛开展。放疗之所以能有今天的治疗地位，与上述根治性治疗的影响力是分不开的。 2.姑息性放疗:晚期各类肿瘤病人因各种原因无法接受手术、化疗者可通过放射治疗，减轻症状，解除痛苦，延长病人的生命。放射治疗尤其对脑转移瘤，骨转移瘤等没有其他有效方法治疗的病人却有着明显的治疗效果。 姑息性放疗也是日常放疗的主要工作之一。 4 3.良性病的放疗: 放射治疗除治疗恶性肿瘤以外，对一些良性增生性疾病如瘢痕瘤、血管瘤、腋臭、急性骨髓炎等也具有十分显著的疗效。 七、放射肿瘤学研究新进展 1(调强放疗(IMRT) IMRT可完全满足放疗的“四最”的要求:即靶区的受照剂量最大、靶区周围正常组织受照剂量最小、靶区的定位和照射最准以及靶区内的剂量分布最均匀。无容置疑，IMRT必将成为今后放射治疗的主流方式。 2(影像学指导的放疗(IGRT) 如将治疗机与影像设备结合在一起，每天治疗时采集有关的影像学信息，确定治疗靶区，达到每日一靶，即称为影像学指导的放疗(IGRT)。 3(生物适形放射治疗 目前，IMRT的发展使放射治疗剂量分布的物理适形达到了相当理想的程度，而生物和功能性影像则开创了一个生物适形的新时代，有物理适形和生物适形紧密结合的多维适形治疗将成为新世纪肿瘤放射治疗的发展方向。 4(放射增敏和放射增敏剂 放射增敏剂可分为六大类:(1)DNA前体类似物(2)DNA修复抑制剂(3)含碘化合物(4)巯基结合剂(5)DNA结合剂(6)乏氧细胞增敏剂。 总之，作为最有效的局部控制手段，放疗自诞生之日即具有肿瘤治疗的很多优势，随着新技术的不断发展和更新，这个优势越来越明显。 2009年4月 5 6