放射防護與腫瘤放射

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(xué)與放射生物學(xué)在腫瘤放療中的應(yīng)用三、放療的適應(yīng)證與禁忌證四、人員及放療“裝備”五、腫瘤調(diào)強放射治療六、列舉-鼻腔NKT淋巴瘤調(diào)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(xué)家倫琴在研究真空中的放電現(xiàn)象時意外發(fā)現(xiàn)放在附近的涂有氰亞鉑酸鋇的熒光屏發(fā)出熒光。倫琴因此發(fā)現(xiàn)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(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)包在黑紙中的鈾鹽可使照片感光，由此推斷鈾鹽自身能發(fā)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(fā)現(xiàn)與應(yīng)用的的回顧

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的放射性1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)鐳和釙1896年拍攝的手部照片放射性

概念應(yīng)用

常見放射源數(shù)量所占比例(*2000年數(shù)據(jù))

秦山一期核電站300MW于1991年12月15日并網(wǎng)發(fā)電放射性

概念應(yīng)用

放射性

概念應(yīng)用工業(yè)探傷源，30-100居里的Ir－192或Co－60源放射性

概念應(yīng)用

鐳針，用于植入治療，50mCi的Ra－226放射性

概念應(yīng)用放射免疫分析藥盒放射性

概念應(yīng)用

碘-131膠囊放射性

概念應(yīng)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(zhì)電離的帶電粒子，如電子、β射線、質(zhì)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(lǐng)小；β射線：高速運動的電子流，電離作用較小，貫穿本領(lǐng)較大；γ射線：波長很短電磁波，電離作用小，貫穿本領(lǐng)較大；X射線：高速電子轟擊靶物質(zhì)，產(chǎn)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(huán)境下

一直放射出射線）射線裝置只有在通電狀態(tài)下產(chǎn)生射線電離輻射生物效應(yīng)的類型根據(jù)效應(yīng)出現(xiàn)的個體軀體效應(yīng)、遺傳效應(yīng)根據(jù)效應(yīng)出現(xiàn)的時間

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

1。細(xì)胞突變和染色體畸變

2。病毒活化

3。免疫抑制

4。細(xì)胞動力學(xué)變化與激素調(diào)節(jié)的改變電離輻射生物效應(yīng)的機理原發(fā)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(fā)生電離和激發(fā)。直接作用間接作用繼發(fā)作用：原發(fā)損傷的發(fā)展，引起一系列繼發(fā)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(nèi)照射病和內(nèi).外混合性輻射所致的放射病.按射線作用持續(xù)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(fù)合型放射損傷(同時或相繼受到包括放射因素在內(nèi)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(nèi)常見的放射性疾病的診斷根據(jù)國家放射性職業(yè)病診斷組統(tǒng)計,1991至1999年間,由省級放射病診斷組鑒定的放射性職業(yè)病病例545例,病種主要為慢性放射病.放射性白內(nèi)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(shù)日)內(nèi)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(jù)受照史、現(xiàn)場受照個人劑量調(diào)查及生物劑量估算結(jié)果、臨床表現(xiàn)和實驗室檢查所見,結(jié)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(yán)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(fā)現(xiàn)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(nèi)，并在工具箱邊吃飯、休息，下午下班洗澡時，發(fā)現(xiàn)右大腿有2x2cm的充血性紅斑。當(dāng)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(tài)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(nèi)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(nèi)照射：放射性同位素進入人體產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)一、放射防護的基本原則（一）放射實踐正當(dāng)化（二）放射防護最優(yōu)化（三）個人劑量限值二、放射防護標(biāo)準(zhǔn)和各種限值（一）基本限值（二）導(dǎo)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(shè)置防護屏障—屏蔽防護二、臨床放射物理學(xué)與放射生物學(xué)在腫瘤放療中的應(yīng)用

1、定義：

放射腫瘤學(xué)（radiationoncology)放療（radiotherapy)

是利用放射性核素產(chǎn)生的

——

放射線（如α、β、γ射線）各類治療機（如鈷機或加速器）產(chǎn)生的

——

高能γ（χ）射線、電子線、中子束、質(zhì)子束等單獨或結(jié)合其他方法治療腫瘤的臨床學(xué)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(zhì)量。

人們普遍認(rèn)為癌癥是“醫(yī)學(xué)的失敗”，患上了癌癥便被判了死刑。然而隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，腫瘤的總體療效有了明顯的改善。今天，不管是通過手術(shù)、放療、化療或綜合治療，已經(jīng)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(fā)現(xiàn)的患者。

1999年Tubianal報告45%的腫瘤可治愈，其中手術(shù)治愈22%，放射治療治愈18%，化療治愈5%。據(jù)統(tǒng)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(fā)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(zhuǎn)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(jì)30年代—物理劑量—倫琴50年代—鈷—60遠(yuǎn)距離治療機（獨立學(xué)科）60年代—電子直線加速器70年代—鐳療的巴黎系統(tǒng)80年代—現(xiàn)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(fā)展史(2)[我國]1920年—協(xié)和醫(yī)院第一臺深部X線治療機1923年—上海法國醫(yī)院200KV深層X線治療機，協(xié)和

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

264家，4679人（醫(yī)師1715人）、71臺加速器、鈷60機224臺

2001年—715家、14131人（5113人醫(yī)師）、542臺加速器、454臺鈷機國產(chǎn)—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(tǒng)及立體定向放射治療設(shè)備。4、放射治療的發(fā)展史(4)[存在的問題與不足]（1）主要放療設(shè)備不足，輔助配套設(shè)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(shè)備嚴(yán)重缺乏（全國10%，主要大城市省級腫瘤醫(yī)院等）

（2）放射治療醫(yī)療人員素質(zhì)差異大

醫(yī)生—臨床醫(yī)學(xué)、腫瘤學(xué)、影象診斷學(xué)、放射物理、放射生物、腫瘤基礎(chǔ)、計算機技術(shù)應(yīng)用、圖象及信息醫(yī)學(xué)知識等，另外還需與專職放射物理、設(shè)備維修工程師相互配合放射腫瘤醫(yī)師、放射物理師、放療技師、放療工程師、腫瘤生物學(xué)家

(3)我國醫(yī)務(wù)人員少，結(jié)構(gòu)不合理：發(fā)達(dá)國家—醫(yī)師∶物理師=3∶11997我國8.1∶1，實際僅為16∶1（多數(shù)未受專業(yè)培訓(xùn)）

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(chǎn)生—X線；（3）各類加速器產(chǎn)生—電子束、質(zhì)子束、中子束、負(fù)π介子束以及其它重粒子束等。三種照射方式：（1）體外遠(yuǎn)距離照射（Teletherapy），簡稱外照射；（2）近距離照射（Brachytherapy），或腔內(nèi)治療或組織間放療；（3）放射性核素治療（RadionuclideTherapy），或內(nèi)用同位素治療內(nèi)、外照射的區(qū)別外照射內(nèi)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(yuǎn)，需經(jīng)過準(zhǔn)直器、限束器等屏蔽后只有少部分射線到達(dá)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(jīng)皮膚、正常組織后到達(dá)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(nèi)，瘤體受量高，周圍正常組織影響小。射野內(nèi)劑量分布不同能量梯度變化不大，靶區(qū)內(nèi)劑量分布均勻能量與距離平方成反比定律，靶區(qū)內(nèi)劑量分布不均勻外照射：常規(guī)照射非常規(guī)照射—超分割照射、加速超分割照射、連續(xù)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(shù)、化療等）、姑息性放療2、臨床照射靶區(qū)腫瘤區(qū)（grosstargetvolume.，GTV）：：臨床可見的具有一定形狀和大小的病變范圍，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)為第二腫瘤區(qū)；臨床靶區(qū)（clinicaltargetvolume，CTV）：腫瘤的臨床病灶、亞臨床病灶以及可能侵犯的范圍；內(nèi)靶區(qū)（internaltargetvolume，ITV）：在患者坐標(biāo)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(qū)（planningtargetvolume，PTV）

：指包括臨床靶區(qū)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(qū)CTV得到規(guī)定的治療劑量。治療區(qū)(TreatmentVolume)

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

3、臨床劑量學(xué)原則：（1）腫瘤照射劑量準(zhǔn)確；（2）腫瘤區(qū)內(nèi)劑量分布要均勻；劑量梯度變化不能超過±5%，即達(dá)到90%的劑量分布。（3）射野設(shè)計時，應(yīng)盡量提高瘤區(qū)內(nèi)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(xì)胞內(nèi)重要的生物大分子如DNA，使DNA上的堿基被激發(fā)或電離，從而啟動一系列事件（如DNA單鏈或雙鏈斷裂），導(dǎo)致輻射損傷及細(xì)胞死亡；間接作用（Indirectaction）：射線與細(xì)胞內(nèi)的非關(guān)鍵性的原子或分子相互作用，產(chǎn)生自由基，該自由基擴散到一定的距離再對細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵性生物大分子如DNA造成損傷。5、細(xì)胞受照后的反應(yīng)——分次照射的理論基礎(chǔ)（4R）

1.放射性損傷及修復(fù)（repairofradiationdamage）（1)亞致死性損傷（sublethaldamage，SLD）:可修復(fù)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(fù)）；（3)致死性損傷（lethaldamage，LD）（不可修復(fù)、不可逆）。

2細(xì)胞周期的再分布（redistribution）

3乏氧細(xì)胞的再氧合（reoxygenation）

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

1.縮小手術(shù)范圍（替代損毀性手術(shù)）

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(jié)區(qū)放療）

放射治療的適應(yīng)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(jīng)放療多能達(dá)到治愈，并能很好地保存器官功能。2、次選放療或與手術(shù)、化療聯(lián)合進行的腫瘤：顱內(nèi)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(shù)治療，但因手術(shù)難以切盡或術(shù)后復(fù)發(fā)的危險性較大或不能手術(shù)者，應(yīng)選擇放療或在手術(shù)前或手術(shù)后放療，以提高療效、減少復(fù)發(fā)。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(dá)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(chuàng)造再手術(shù)機會；3、緩解癌性疼痛，止血、解除壓迫癥狀，提高生存質(zhì)量；4、鞏固手術(shù)、化療療效，降低復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移的幾率；放射治療的禁忌證絕對禁忌證

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

根治放療后近期復(fù)發(fā)或未控；對射線不敏感的中、晚期腫瘤或腫瘤已發(fā)生全身多發(fā)性轉(zhuǎn)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(shù)、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(yīng)，人為地將該效應(yīng)分為兩部分：

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

另一部分，可能在治療結(jié)束后幾個月或幾年才逐步顯現(xiàn)出來，但通常是永久性的。部分后果較嚴(yán)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(yī)師、物理師、技師工程人員、護士等，各有不同任務(wù)放射腫瘤醫(yī)師—臨床檢查及診斷，確定治療目的（根治、姑息、綜合），勾畫靶區(qū)，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(yīng)急處理、書寫治療小結(jié)，判斷療效及推測預(yù)后，定期隨訪病人，總結(jié)治療經(jīng)驗等。物理師—在醫(yī)生的指導(dǎo)下、靶體積重建及劑量優(yōu)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(jié)構(gòu)及工作流程

數(shù)字化時代下的放射治療新格局電子計算機及影像學(xué)（PET、MRI、分子顯像、基因顯像）的發(fā)展及其在放療領(lǐng)域的滲透與應(yīng)用，放療設(shè)備不斷更新（MLC），使精確定位、精確設(shè)計、精確治療的高精度治療得以實現(xiàn)，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(zhì)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(yī)用電子直線加速器

4.治療計劃系統(tǒng)（TPS）

5.放射治療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

6.驗證系統(tǒng)常用放療設(shè)備能量—高能、中能、低能粒子軌跡—直線、回旋粒子—電子、質(zhì)子、中子臨床應(yīng)用—電子直線加速器、電子感應(yīng)加速器ELEKTA直線加速器加速器控制室PINNACLETPSMOSIQ網(wǎng)絡(luò)五、腫瘤調(diào)強放射治療

什么是調(diào)強(IMRT)在照射方向上，射野形狀與靶區(qū)一致；靶區(qū)內(nèi)諸點的輸出劑量率能按臨床要求的方式進行調(diào)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(yōu)化程序來計算出非均勻的強度分布以便達(dá)到某種特殊的臨床目的。

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

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

把一個照射野分成多個細(xì)小的子野（叫做線束），對這些線束給以不同的權(quán)重，使射野內(nèi)產(chǎn)生優(yōu)化的不均勻的強度分布，以達(dá)到通過危及器官的線束通量減少，而腫瘤靶區(qū)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(yōu)化描繪輪廓確定射野輸入臨床參數(shù)自動優(yōu)化劑量計算手動優(yōu)化手動優(yōu)化計劃評估CT和MR

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

傳統(tǒng)的強度調(diào)制方法楔形板物理補償器補償?shù)姆绞接覉D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(tài)調(diào)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(zhǔn)直器形成一個子野形狀。各個子野的不同權(quán)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(zhuǎn)換后Beam-1方向內(nèi)的子野（12個segment）3.MLC設(shè)置2.MLC