放射防護及腫瘤放射治療

（Radioprotection

RadiotherapyOncology）一、放射原理及放射防護二、臨床放射物理學與放射生物學在腫瘤放療中的應用三、放療的適應證與禁忌證四、人員及放療“裝備”五、腫瘤調強放射治療六、列舉-鼻腔NKT淋巴瘤調強放療一、放射原理及放射防護1.電離輻射歷史1895年,德國物理學家倫琴在研究真空中的放電現象時意外發現放在附近的涂有氰亞鉑酸鋇的熒光屏發出熒光。倫琴因此發現X射線，拍下歷史上第一張X光片—夫人的左手1896年,法國科學家貝可勒爾發現包在黑紙中的鈾鹽可使照片感光，由此推斷鈾鹽自身能發出一種神秘的射線，或者說鈾元素具有天然放射性1898年,居里夫婦從瀝青中分離出天然放射性元素釙和鐳從此，人類社會進入輝煌的原子時代

放射性發現與應用的的回顧

1895年倫琴發現X射線1896年貝克勒爾發現物質的放射性1898年居里夫婦發現發現鐳和釙1896年拍攝的手部照片放射性

概念應用

常見放射源數量所占比例(*2000年數據)

秦山一期核電站300MW于1991年12月15日并網發電放射性

概念應用

放射性

概念應用工業探傷源，30-100居里的Ir－192或Co－60源放射性

概念應用

鐳針，用于植入治療，50mCi的Ra－226放射性

概念應用放射免疫分析藥盒放射性

概念應用

碘-131膠囊放射性

概念應用

射線測厚儀放射性

概念射線種類直接電離粒子：具有足夠大的動能，通過碰撞能引起物質電離的帶電粒子，如電子、β射線、質子和α粒子，以α和β射線常見。間接電離粒子：能夠釋放出直接電離粒子或引起核變化的非帶電粒子，如中子、γ射線、X射線以X、γ射線常見。放射性

概念射線種類α射線：高速運動的氦原子核組成，電離作用大，貫穿本領小；β射線：高速運動的電子流，電離作用較小，貫穿本領較大；γ射線：波長很短電磁波，電離作用小，貫穿本領較大；X射線：高速電子轟擊靶物質，產生電磁波放射性

概念射線種類鋁

放射性同位素（任何時間和環境下

一直放射出射線）射線裝置只有在通電狀態下產生射線電離輻射生物效應的類型根據效應出現的個體軀體效應、遺傳效應根據效應出現的時間

早期效應、遠期效應（遲發效應、晚期效應）根據效應的性質確定性效應、隨機性效應確定性效應指發生嚴重程度和機率都隨劑量變化而變化的效應劑量閾值：只有當機體受到閾值以上的照射劑量時，效應才有可能發生；否則，效應就不會出現。確定性效應的發生：是有相當數量的細胞被殺死，而這些細胞又不能由活細胞的增殖來補償，由此引起臨床上可檢查出的相應組織或器官的功能損傷。存在劑量閾值表現為眼晶體的白內障、皮膚的良性損傷、造血功能障礙、生殖系統的暫時不育和永久不育等隨機性效應效應發生概率隨受照劑量增加而增加，而嚴重程度與受照劑量無關的效應。只要機體受到電離輻射的照射，即使劑量很小，也有可能發生效應，只是發生率很低很低。不存在劑量閾值表現為遺傳效應和致癌效應隨機性效應輻射致遺傳效應日本原子彈爆炸幸存者的流行病學調查1。先天性缺陷、死產和新生兒死亡2。活產兒童平均壽命調查3。20歲以前發生惡性腫瘤的調查4。染色體異常5。蛋白質突變頻率6。性比例7。兒童生長發育隨機性效應輻射致癌機制

1。細胞突變和染色體畸變

2。病毒活化

3。免疫抑制

4。細胞動力學變化與激素調節的改變電離輻射生物效應的機理原發作用：機體受到射線照射后，吸收了射線能量，其分子或原子發生電離和激發。直接作用間接作用繼發作用：原發損傷的發展，引起一系列繼發改變。放射性疾病的分類按射線作用于機體的途徑分為外照射放射病、內照射病和內.外混合性輻射所致的放射病.按射線作用持續時間的長短和病情的緩急可分為急性放射病和慢性放射病.按射線作用于機體的范圍,分為全身性放射損傷和局部放射損傷.按損傷因子可分為單純放射損傷和復合型放射損傷(同時或相繼受到包括放射因素在內的兩種或兩種以上致傷因素的作用所引起的機體損傷).國內常見的放射性疾病的診斷根據國家放射性職業病診斷組統計,1991至1999年間,由省級放射病診斷組鑒定的放射性職業病病例545例,病種主要為慢性放射病.放射性白內障.慢性放射性皮膚損傷及放射性腫瘤等四種疾病.另外,由放射事故所致的急性放射病病例也時有報道.外照射急性放射病的診斷定義:外照射急性放射病是指人體一次或短時間(數日)內受到大劑量外照射引起的全身性疾病.診斷原則:外照射急性放射病的診斷必須依據受照史、現場受照個人劑量調查及生物劑量估算結果、臨床表現和實驗室檢查所見,結合健康檔案加以綜合分析,對受照個體是否造成放射損傷及傷情的嚴重程度作出正確的判斷.+1d+2d放射性

危害2001年9月2日凌晨，某施工隊在探傷檢測后，將放射源（192Ir）從儀器中掉出，遺留在工地上。一工作人員在第二天上班時，發現放射源并拾起,雙手來回玩耍、觀看約20min，然后放入左褲兜；2小時后放入工具箱內，并在工具箱邊吃飯、休息，下午下班洗澡時，發現右大腿有2x2cm的充血性紅斑。當晚入院治療。1+4d+5d放射性

危害+9d+4+9d放射性

危害后果（局部5-20Gy）2000年9月，兩名人員工作失誤，加速器開機狀態下進入輻照室，線束下總操作時間約2min，加速器附近工作時間4min+9d+11d放射性

危害后果（局部5-20Gy）放射性

危害分類放射性危害可分為內照射和外照射兩大類外照射：來自體外的輻射對人體的照射內照射：放射性同位素進入人體產生的照射在通常情況下，我們面臨的是來自外照射的威脅

放射防護的基本原則和標準一、放射防護的基本原則（一）放射實踐正當化（二）放射防護最優化（三）個人劑量限值二、放射防護標準和各種限值（一）基本限值（二）導出限值

外照射的防護（一）屏蔽防護（二）距離防護（三）時間防護放射性

防護基本措施放射性

防護基本措施1、縮短受照時間—時間防護放射性

防護基本措施2、增大與源的距離—距離防護放射性

防護基本措施3、設置防護屏障—屏蔽防護二、臨床放射物理學與放射生物學在腫瘤放療中的應用

1、定義：

放射腫瘤學（radiationoncology)放療（radiotherapy)

是利用放射性核素產生的

——

放射線（如α、β、γ射線）各類治療機（如鈷機或加速器）產生的

——

高能γ（χ）射線、電子線、中子束、質子束等單獨或結合其他方法治療腫瘤的臨床學科。

是一種局部治療

2、目的：最大限度地殺滅腫瘤組織，同時盡可能保護正常組織免受照射，延長患者的生存率，提高患者生存質量。

人們普遍認為癌癥是“醫學的失敗”，患上了癌癥便被判了死刑。然而隨著現代醫學科學的發展，腫瘤的總體療效有了明顯的改善。今天，不管是通過手術、放療、化療或綜合治療，已經有45%以上的癌癥有可能得到根治，特別是那些疾病早期被發現的患者。

1999年Tubianal報告45%的腫瘤可治愈，其中手術治愈22%，放射治療治愈18%，化療治愈5%。據統計目前有65%~75%的腫瘤患者在病程的不同時期，因不同的治療目的需接受放射治療。3、放療在腫瘤治療中的地位4、放射治療的發展史(1)1895年11月8—倫琴X線1896年—居里夫人鐳1899年—研究人員手部接觸性皮膚癌，1903年因轉移致死。1902年—X線治療皮膚癌1913年—CoolidgeX球管1922年—深部X線機；巴黎腫瘤大會上Cutard

、Hautant報告放療治愈喉癌。1934年—Cutard分割照射20世紀30年代—物理劑量—倫琴50年代—鈷—60遠距離治療機（獨立學科）60年代—電子直線加速器70年代—鐳療的巴黎系統80年代—現代近距離治療近10年—立體定向放射治療、3D-CRT、IMRT、IGRT、ART4、放射治療的發展史(2)[我國]1920年—協和醫院第一臺深部X線治療機1923年—上海法國醫院200KV深層X線治療機，協和

500mg鐳及氡發生器1927年—協和醫院聘用美籍物理師1932年—北大附屬醫院放射治療科1949年—北京、上海、廣州、沈陽等5家醫院有放療設備4、放射治療的發展史(3)1986年—中華放射腫瘤學會成立，出版了《中華放射腫瘤學雜志》，

264家，4679人（醫師1715人）、71臺加速器、鈷60機224臺

2001年—715家、14131人（5113人醫師）、542臺加速器、454臺鈷機國產—中低能電子加速器、鈷機、模擬機、后裝機、劑量儀、治療計劃系統及立體定向放射治療設備。4、放射治療的發展史(4)[存在的問題與不足]（1）主要放療設備不足，輔助配套設備缺乏

WHO—2～3臺/每百萬人，我國0.79，需7~10年時間趕上；輔助放療設備嚴重缺乏（全國10%，主要大城市省級腫瘤醫院等）

（2）放射治療醫療人員素質差異大

醫生—臨床醫學、腫瘤學、影象診斷學、放射物理、放射生物、腫瘤基礎、計算機技術應用、圖象及信息醫學知識等，另外還需與專職放射物理、設備維修工程師相互配合放射腫瘤醫師、放射物理師、放療技師、放療工程師、腫瘤生物學家

(3)我國醫務人員少，結構不合理：發達國家—醫師∶物理師=3∶11997我國8.1∶1，實際僅為16∶1（多數未受專業培訓）

1、放射源的種類及照射方式：

三種放射源：（1）放射性同位素釋—α、β、γ射線；（2）X線機及各類加速器產生—X線；（3）各類加速器產生—電子束、質子束、中子束、負π介子束以及其它重粒子束等。三種照射方式：（1）體外遠距離照射（Teletherapy），簡稱外照射；（2）近距離照射（Brachytherapy），或腔內治療或組織間放療；（3）放射性核素治療（RadionuclideTherapy），或內用同位素治療內、外照射的區別外照射內照射照射源距離不同75cm～100cm5mm～5cm源強度不同MVmci~ci照射方式不同能量大，射程遠，需經過準直器、限束器等屏蔽后只有少部分射線到達組織無屏蔽，大部分射線被組織直接吸收對正常組織的影響不同經皮膚、正常組織后到達腫瘤組織,腫瘤的受照量受到皮膚及正常組織耐受量的限制源直接置于瘤體內，瘤體受量高，周圍正常組織影響小。射野內劑量分布不同能量梯度變化不大，靶區內劑量分布均勻能量與距離平方成反比定律，靶區內劑量分布不均勻外照射：常規照射非常規照射—超分割照射、加速超分割照射、連續照射立體定向放射治療—3DCRT、IMRT、IGRT、X刀、γ刀根治性放療、綜合性放療（手術、化療等）、姑息性放療2、臨床照射靶區腫瘤區（grosstargetvolume.，GTV）：：臨床可見的具有一定形狀和大小的病變范圍，轉移淋巴結為第二腫瘤區；臨床靶區（clinicaltargetvolume，CTV）：腫瘤的臨床病灶、亞臨床病灶以及可能侵犯的范圍；內靶區（internaltargetvolume，ITV）：在患者坐標系中，由于呼吸或器官運動引起的CTV外邊界運動的范圍器官變化–位置/形狀照射更大的體積來補償器官移動

計劃區（planningtargetvolume，PTV）

：指包括臨床靶區CTV

本身、照射中患者器官運動（由ITV表示），和由于日常擺位、治療中靶位置和靶體積變化等因素引起的擴大照射的組織范圍，以確保臨床靶區CTV得到規定的治療劑量。治療區(TreatmentVolume)

：80%等劑量曲線所包括的范圍；照射區（IrradiatedVolume，IV）50%等劑量曲線所包括的范圍；

3、臨床劑量學原則：（1）腫瘤照射劑量準確；（2）腫瘤區內劑量分布要均勻；劑量梯度變化不能超過±5%，即達到90%的劑量分布。（3）射野設計時，應盡量提高瘤區內劑量，而降低正常組織的受量。（4）保護周圍重要器官免受照射。4、射線與生物體的作用方式有兩種：直接作用、間接作用

直接作用（Directaction）：射線被生物體吸收時，射線直接作用于細胞內重要的生物大分子如DNA，使DNA上的堿基被激發或電離，從而啟動一系列事件（如DNA單鏈或雙鏈斷裂），導致輻射損傷及細胞死亡；間接作用（Indirectaction）：射線與細胞內的非關鍵性的原子或分子相互作用，產生自由基，該自由基擴散到一定的距離再對細胞內關鍵性生物大分子如DNA造成損傷。5、細胞受照后的反應——分次照射的理論基礎（4R）

1.放射性損傷及修復（repairofradiationdamage）（1)亞致死性損傷（sublethaldamage，SLD）:可修復的放射損傷（DNA單鏈損傷）（2)潛在致死性損傷（potentiallethaldamage，PLD）（潛在可修復）；（3)致死性損傷（lethaldamage，LD）（不可修復、不可逆）。

2細胞周期的再分布（redistribution）

3乏氧細胞的再氧合（reoxygenation）

4細胞再增殖（regeneration）三、放療的適應證與禁忌證目前治療趨勢：更重視患者的生存質量

1.縮小手術范圍（替代損毀性手術）

2.降低化療毒性（替代高劑量化療）

3.加強放療靶向性（替代全淋巴結區放療）

放射治療的適應證1、首選放療的腫瘤：鼻咽癌、喉癌、扁桃體癌、舌癌、惡性淋巴瘤、陰莖癌、宮頸癌、皮膚癌、上段食管癌等。這類腫瘤通常對射線較敏感，多以局部侵犯為主，早、中期患者經放療多能達到治愈，并能很好地保存器官功能。2、次選放療或與手術、化療聯合進行的腫瘤：顱內腫瘤、上頜竇癌、下咽癌、肺癌、下段食管癌、胸腺瘤、直腸癌、乳腺癌、膀胱癌這類腫瘤通常首選手術治療，但因手術難以切盡或術后復發的危險性較大或不能手術者，應選擇放療或在手術前或手術后放療，以提高療效、減少復發。3、減癥放療對病期較晚、病情較重或一般情況較差難以耐受根治性放療的患者，通過放療可達到止血、止痛、解除梗阻、抑制腫瘤生長，從而減輕患者痛苦，盡量延長患者生存時間的目的。1、通過放療可以治愈；2、創造再手術機會；3、緩解癌性疼痛，止血、解除壓迫癥狀，提高生存質量；4、鞏固手術、化療療效，降低復發與轉移的幾率；放射治療的禁忌證絕對禁忌證

惡變質狀態、腫瘤穿孔、大量癌性胸腹水，或伴有嚴重的心、肺、肝腎、腦功能障礙。相對禁忌證

根治放療后近期復發或未控；對射線不敏感的中、晚期腫瘤或腫瘤已發生全身多發性轉移。放療的副作用

任何治療措施都是有利有弊，放射治療也不例外，但總體來講放射治療的副作用較小，比手術、化療容易接受。放射線作用于腫瘤患者的正常組織后總有一定的生物效應，人為地將該效應分為兩部分：

一部分為允許范圍內的，稱為放射反應。如皮膚、粘膜、消化道、骨髓抑制等，一般在放療近期內出現，經對癥處理或治療停止后幾周內完全消失。

另一部分，可能在治療結束后幾個月或幾年才逐步顯現出來，但通常是永久性的。部分后果較嚴重，甚至危及患者生命，稱為放射損傷。如放射性脊髓炎、放射性肺炎、放射性腦損傷等。

四、人員及放療”裝備”醫師、物理師、技師工程人員、護士等，各有不同任務放射腫瘤醫師—臨床檢查及診斷，確定治療目的（根治、姑息、綜合），勾畫靶區，制定治療計劃（體外照射：

3D-CRT、IMRT、X刀，近距離照射），治療前后與病人溝通、病情處理及應急處理、書寫治療小結，判斷療效及推測預后，定期隨訪病人，總結治療經驗等。物理師—在醫生的指導下、靶體積重建及劑量優化計算等。模擬機技師

—制定體表固定裝置、模擬機定位、模具制作等。放療技師

—實施放射治療。

放療科人員結構及工作流程

數字化時代下的放射治療新格局電子計算機及影像學（PET、MRI、分子顯像、基因顯像）的發展及其在放療領域的滲透與應用，放療設備不斷更新（MLC），使精確定位、精確設計、精確治療的高精度治療得以實現，在保護正常組織的前提下，提高腫瘤的局部控制率，進而提高起生存率及生活質量。3D-CRT、IMRT、IGRT、SBRT、ART等

1.CT模擬定位機

2.普通模擬定位機

3.醫用電子直線加速器

4.治療計劃系統（TPS）

5.放射治療網絡系統

6.驗證系統常用放療設備能量—高能、中能、低能粒子軌跡—直線、回旋粒子—電子、質子、中子臨床應用—電子直線加速器、電子感應加速器ELEKTA直線加速器加速器控制室PINNACLETPSMOSIQ網絡五、腫瘤調強放射治療

什么是調強(IMRT)在照射方向上，射野形狀與靶區一致；靶區內諸點的輸出劑量率能按臨床要求的方式進行調整。IMRT是一種三維適形放療的特例，在這種放療中用計算機輔助的優化程序來計算出非均勻的強度分布以便達到某種特殊的臨床目的。

適形與調強照射野劑量通量的比較調強射束劑量分布適形射束劑量分布適形治療與調強治療BeamProfile#1劑量強度PTVROPTV

RO3野適形3野調強處方劑量調強劑量分布可以與靶區更適形，更能保護危及器官調強的基本原理

把一個照射野分成多個細小的子野（叫做線束），對這些線束給以不同的權重，使射野內產生優化的不均勻的強度分布，以達到通過危及器官的線束通量減少，而腫瘤靶區部分的線束通量增大。CT和

MR影像傳輸描繪輪廓確定射野劑量計算計劃評估手動優化描繪輪廓確定射野輸入臨床參數自動優化劑量計算手動優化手動優化計劃評估CT和MR

影像傳輸正向計劃逆向計劃實現調強放療的一些方式物理補償器（Compensator)步進式（index）斷層調強治療MLC靜態調強(SMLC-IMRT,同義詞是StepandShoot或Stopandshoot)MLC動態調強(DMLC-IMRT,同義詞是Slidingwindow)用旋轉照射野實現調強(IMAT)電磁掃描調強(MM50設備）螺旋狀斷層調強治療（tomotherapy））

傳統的強度調制方法楔形板物理補償器補償的方式右圖為3D切割原理示意；右下圖表示用泡沫塑料切割出補償器形狀然后填入防護材料；左下圖表示直接用防護材料切割補償器物理補償器

在確定的深度平面得到均勻的劑量分布MLC靜態調強

SMLC-IMRT

SMLC-IMRT

指在照射過程中照射野的形狀不變，在相鄰照射野中間改變，同義詞是StepandShoot或Stopandshoot，照射過程中機架角度不變。每次準直器形成一個子野形狀。各個子野的不同權重的強度分布的相加就得到了所期望的強度分布。射野方向圖射野方向與注量圖FilmsofMLCFieldsforStep&Shoot轉換后Beam-1方向內的子野（12個segment）3.MLC設置2.MLC