医学物理肿瘤放射治疗(实用课件)
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《肿瘤放射治疗学》PPT课件ppt课件
常规两野放疗等剂量图
适形多野等剂量图
三维适形放疗
• 三维适形放疗(3DCRT)是通过采用立体定 位和三维计划,在直线加速器上附加特制铅 块或多叶光栅等技术实施非共面或共面不 规则野照射,使各野的形状在束轴视角 (Bheams Eye View,BEV)方向上与靶区形 状一致,使剂量辐射在三维空间分布上紧扣 靶区,使靶区获得大剂量照射,而靶区周围正 常组织的受量减少
钴源及 输 准送 直机 器 光构学系 治统疗床
臂架
医用电子直线加速器
• 是利用微波电场沿直线加速电子，然后发 射高能X线（4~20MV）或电子线 （8~14MeV）治疗肿瘤的装置。其优点有： 1、可根据病变部位选择一定能量的X线， 对于体部肿瘤能达到较理想的剂量分布；2、 能发射不同能量的电子线，用于治疗浅表 部位病变，同时有效保护深部正常组织；3、 设野方便，照射野均匀性好。4、使放疗的 剂量深度和剂量分布得到了相应的改善， 治疗范围进一步扩大
低能机 中能机 高能机Βιβλιοθήκη X射线能量范围 及能量分档
4~6MeV，1档
8~10MeV，1档
6~10MeV， 15~25MeV，1档
电子射线能量范 围及能量分档
应用范围
无
深部肿瘤
5~15MeV，3~5 大部分深部肿瘤、
档
部分表浅肿瘤
5~25MeV，5~8 档
同上
医用电子直线加速器由(1)加速系统， (2)辐射系统，(3)剂量检测系统，(4)机架及 治疗床运动系统，(5)电气控制系统，(6)温 控及充气系统六部分组成。
肿瘤放射治疗 学
山西医科大学第二医院 晋刚
概念
• 放疗是放射治疗的简称，老百姓俗称 为“烤电”、“照光”、“电疗”， 它是利用放射性同位素所产生的α、β、 γ放射线及X射线治疗机和各类加速器 所产生的不同能量的放射线, 如电子射 线、质子射线、中子射线、负π介子射 线和其它重粒子射线等来治疗良恶性 肿瘤的一门科学。
肿瘤放射治疗学医学教学课件
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17
+ 放射治疗是给一定的肿瘤体积准确的、均 匀的剂量，而周围正常组织剂量很小。在 正常组织损伤很小的情况下，根治了恶性 肿瘤，既保证了患者的生存又保证了患者 的生存质量。分根治性放疗和姑息性放疗 两种情况
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18
+ 肿瘤的组织起源 + 肿瘤的病理形态 + 肿瘤细胞增殖动力学 + 分期 + 生长部位 + 合并症 + 医疗水平
+ 肿瘤治疗后生活质量的认识
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25
+ 计算机和影像技术的发展促进了放射治疗 的飞速发展，由两维放疗发展为三维放疗， 已做到精确定位、精确设计和精确治疗—— “三精治疗”。在更好的保护正常组织的 前提下，提高肿瘤剂量以期提高肿瘤局部 控制率。
+ 在三维放疗的基础上，控制肿瘤的位移及 肿瘤组织内部增殖代谢不一等因素发展四 维和五维放疗。增敏剂及保护剂的使用。
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4
+ 是利用辐射能治疗肿瘤，主要用于治疗恶 性肿瘤，与外科肿瘤学、内科肿瘤学共同 组成恶性肿瘤治疗的主要手段。统计结果 显示70％－80％的肿瘤患者在其治疗过程 中需要行放射治疗。
放射治疗除了用于治疗恶性肿瘤外，还 用于治疗一些良性肿瘤及很多良性疾病。
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6
+ 近10多年 随着分子生物学、计算机、电 子技术的进步，放射肿瘤学已进入快速发 展的新阶段。
如：立体定向放射外科、三维适形放射治 疗、调强放射治疗、影像引导的放射治疗 及自适应放射治疗等。
肿瘤的放射治疗幻灯 cancer radiotherapy ppt课件
CTV：临床靶体积，包括GTV和需要杀 灭的亚临床灶的体积。
ITV：内在靶体积，包括CTV和因生理运 动的安全边界。
PTV：计划靶区， ITV加摆位误差。
.
11
放疗在常见恶性肿瘤治疗的地位及作用
1、首选根治性放疗：颜面部皮肤癌、鼻咽癌、扁桃体癌、 口咽癌、喉癌、精原细胞癌、何杰金氏淋巴瘤、宫颈癌。
.
3
放射敏感性和治愈性
放射敏感性是指对放射线的效应，包括肿瘤退缩 速度和程度。与肿瘤细胞固有放射敏感性、肿瘤 乏氧状态、肿瘤细胞内克隆细胞数和肿瘤放疗后 修复能力等因素有关。一般可分为：
高度敏感：精原细胞瘤、白血病、恶性淋巴瘤
中度敏感：头颈部肿瘤、消化道、泌尿系 、妇科等 绝大多数肿瘤。
低度敏感：大部分脑瘤、软组织肿瘤、骨肉瘤及恶 性黑色素瘤。
4、回旋或同步加速器：高LET射线，具有Bragg峰物理 特性和相对生物效应高。深部肿瘤或其他治疗方法失 败的肿瘤。
5、后装治疗机： γ射线，易于在组织和自然腔道 内放置施源器的肿瘤部位。
.
10
肿瘤放射治疗体积规范：
GTV：大体肿瘤体积，通过临床或影像 学检查所获得的肿瘤大小、位置、和形 状。
.
4
肿瘤治愈性：是指通过放射治疗后所取得原发和(或)
区域性肿瘤控制状况，进而所产生的对患者生存率和 生存质量的影响程度。
放射敏感性和放射治愈性不完全相同，通过放 疗能治愈的肿瘤肯定对放射具有较好的敏感性， 但对放射敏感的肿瘤不一定能治愈。放射敏感 的肿瘤常常是分化程度差，恶性程度高，易转 移的肿瘤。
.
6
肿瘤治疗量 精原细胞瘤：25-30Gy 何杰金氏淋巴瘤：45-50Gy 非何杰金氏淋巴瘤：50-60Gy 鳞癌：60-66Gy 腺癌：66-70Gy 肉瘤：>70Gy 亚临床肿瘤：50Gy
ITV：内在靶体积，包括CTV和因生理运 动的安全边界。
PTV：计划靶区， ITV加摆位误差。
.
11
放疗在常见恶性肿瘤治疗的地位及作用
1、首选根治性放疗：颜面部皮肤癌、鼻咽癌、扁桃体癌、 口咽癌、喉癌、精原细胞癌、何杰金氏淋巴瘤、宫颈癌。
.
3
放射敏感性和治愈性
放射敏感性是指对放射线的效应，包括肿瘤退缩 速度和程度。与肿瘤细胞固有放射敏感性、肿瘤 乏氧状态、肿瘤细胞内克隆细胞数和肿瘤放疗后 修复能力等因素有关。一般可分为：
高度敏感：精原细胞瘤、白血病、恶性淋巴瘤
中度敏感：头颈部肿瘤、消化道、泌尿系 、妇科等 绝大多数肿瘤。
低度敏感：大部分脑瘤、软组织肿瘤、骨肉瘤及恶 性黑色素瘤。
4、回旋或同步加速器：高LET射线，具有Bragg峰物理 特性和相对生物效应高。深部肿瘤或其他治疗方法失 败的肿瘤。
5、后装治疗机： γ射线，易于在组织和自然腔道 内放置施源器的肿瘤部位。
.
10
肿瘤放射治疗体积规范：
GTV：大体肿瘤体积，通过临床或影像 学检查所获得的肿瘤大小、位置、和形 状。
.
4
肿瘤治愈性：是指通过放射治疗后所取得原发和(或)
区域性肿瘤控制状况，进而所产生的对患者生存率和 生存质量的影响程度。
放射敏感性和放射治愈性不完全相同，通过放 疗能治愈的肿瘤肯定对放射具有较好的敏感性， 但对放射敏感的肿瘤不一定能治愈。放射敏感 的肿瘤常常是分化程度差，恶性程度高，易转 移的肿瘤。
.
6
肿瘤治疗量 精原细胞瘤：25-30Gy 何杰金氏淋巴瘤：45-50Gy 非何杰金氏淋巴瘤：50-60Gy 鳞癌：60-66Gy 腺癌：66-70Gy 肉瘤：>70Gy 亚临床肿瘤：50Gy
肿瘤放射治疗PPT课件
最大剂量：271cGy 最大剂量点：皮下1.5cm 180cGy剂量线未能包全对侧隐窝 同侧颞颌关节完全受到240cGy照射
28
29
放射生物学
30
电离辐射生物效应的发展
所需时间
电离辐射
10-16秒
能量吸收
10-5秒
分子的电离和激发
（直接作用）
（间接作用）
数秒至数小时
生物高分子变化 生化损伤
生理效应
如果放疗疗程过长、疗程后期的分次剂量效应将由于肿 瘤内存活干细胞已被启动进入快速再群体化而受到损害。
43
二 放射线对正常组织器官作用
正常组织耐受量（5年内） A 最小的器官损伤剂量(TD5/5) B 最大的器官损伤剂量(TD50/5) 早反应组织—快更新组织 α/ β：10 晚反应组织—慢更新组织 α/ β：1-3 区分早反应组织和晚反应组织有利于临床上改变 分次照射方案的制定。
M期和G2末期敏感
S期敏感性低
G0neration）
M G1 G0
39
①细胞放射损伤的修复（repair of
r一a般d将ia细t胞io的n放射d损a伤n概m况a为g3e种）类型
亚致死损伤（sublethal damage）：指受照射之后，细胞
的部分靶而不是所有靶内所累积的电离事件，通常指DNA的单 链断裂。它是一种可修复的放射损伤，对细胞死亡影响不大，
光电效应:＜35keV低能射线的主要效应
入射光子把能量全部传递给轨道电子（主要是内层）
而释放出光电子，导致初级电离，光电子的能量等
于光子的全部能量减去该电子束缚能.它与吸收物
质的原子序数有关．
放射物理学
15
康普顿效应： ０.5MeV-1MeV
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放射生物学
30
电离辐射生物效应的发展
所需时间
电离辐射
10-16秒
能量吸收
10-5秒
分子的电离和激发
（直接作用）
（间接作用）
数秒至数小时
生物高分子变化 生化损伤
生理效应
如果放疗疗程过长、疗程后期的分次剂量效应将由于肿 瘤内存活干细胞已被启动进入快速再群体化而受到损害。
43
二 放射线对正常组织器官作用
正常组织耐受量（5年内） A 最小的器官损伤剂量(TD5/5) B 最大的器官损伤剂量(TD50/5) 早反应组织—快更新组织 α/ β：10 晚反应组织—慢更新组织 α/ β：1-3 区分早反应组织和晚反应组织有利于临床上改变 分次照射方案的制定。
M期和G2末期敏感
S期敏感性低
G0neration）
M G1 G0
39
①细胞放射损伤的修复（repair of
r一a般d将ia细t胞io的n放射d损a伤n概m况a为g3e种）类型
亚致死损伤（sublethal damage）：指受照射之后，细胞
的部分靶而不是所有靶内所累积的电离事件，通常指DNA的单 链断裂。它是一种可修复的放射损伤，对细胞死亡影响不大，
光电效应:＜35keV低能射线的主要效应
入射光子把能量全部传递给轨道电子（主要是内层）
而释放出光电子，导致初级电离，光电子的能量等
于光子的全部能量减去该电子束缚能.它与吸收物
质的原子序数有关．
放射物理学
15
康普顿效应： ０.5MeV-1MeV
肿瘤的放射治疗幻灯 cancer radiotherapy ppt课件
5、立体定放射治疗（SRT） ：小野分次照射使病变组织 坏死。<5cm恶性肿瘤。
放射治疗过程：
明确肿瘤部位、大小及病理类型— 选择合适的放疗方法—模拟定位—制 定放疗计划—制做铝铛—实施放疗。。
二、放疗副反应
急性放射性损伤：90天内因放射线所导致的反应。 慢性放射性损伤：90天后出现放射性损伤。 早反应组织 晚反应组织。 1、皮肤损伤。 2、骨髓抑制 3、临近脏器的损伤。
放射源产生的射线：
放射性核素(钴60、后装机)：α、β、γ射线 X线治疗机：低能X射线 医用加速器：高能X线、电子线、快中子、
质子、π负介子。
常用放射治疗机：
1、X线治疗机：低能X线，治疗皮肤、体表肿瘤。 2、钴60治疗机： γ射线，较体表和深部肿瘤。
3、医用电子直线加速器：高能X线，各种深部肿瘤。 高能电子线：表浅或偏心肿瘤。
ITV：内在靶体积，包括CTV和因生理运 动的安全边界。
PTV：计划靶区， ITV加摆位误差。
放疗在常见恶性肿瘤治疗的地位及作用
1、首选根治性放疗：颜面部皮肤癌、鼻咽癌、扁桃体癌、 口咽癌、喉癌、精原细胞癌、何杰金氏淋巴瘤、宫颈癌。
2、次选根治性放疗：食管癌、非小细胞癌、乳腺癌、小细 胞癌、前裂列腺癌。
正常组织和器官放射耐受剂量 皮肤：5500cCy 100cm2 口腔粘膜 ：6000cCy 50cm2 胃：4500cCy 小肠：5000cCy 直肠：6000cCy 肝脏：2500cCy 肾脏：2000cCy 膀胱：6000cCy 睾丸：100cCy 卵巢：200-300cCy 眼：5500cCy 甲状腺：4500cCy 脊髓：4500cC大血管：>8000cCy
肿瘤治愈性：是指通过放射治疗后所取得原发和(或)
放射治疗过程：
明确肿瘤部位、大小及病理类型— 选择合适的放疗方法—模拟定位—制 定放疗计划—制做铝铛—实施放疗。。
二、放疗副反应
急性放射性损伤：90天内因放射线所导致的反应。 慢性放射性损伤：90天后出现放射性损伤。 早反应组织 晚反应组织。 1、皮肤损伤。 2、骨髓抑制 3、临近脏器的损伤。
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放射性核素(钴60、后装机)：α、β、γ射线 X线治疗机：低能X射线 医用加速器：高能X线、电子线、快中子、
质子、π负介子。
常用放射治疗机：
1、X线治疗机：低能X线，治疗皮肤、体表肿瘤。 2、钴60治疗机： γ射线，较体表和深部肿瘤。
3、医用电子直线加速器：高能X线，各种深部肿瘤。 高能电子线：表浅或偏心肿瘤。
ITV：内在靶体积，包括CTV和因生理运 动的安全边界。
PTV：计划靶区， ITV加摆位误差。
放疗在常见恶性肿瘤治疗的地位及作用
1、首选根治性放疗：颜面部皮肤癌、鼻咽癌、扁桃体癌、 口咽癌、喉癌、精原细胞癌、何杰金氏淋巴瘤、宫颈癌。
2、次选根治性放疗：食管癌、非小细胞癌、乳腺癌、小细 胞癌、前裂列腺癌。
正常组织和器官放射耐受剂量 皮肤：5500cCy 100cm2 口腔粘膜 ：6000cCy 50cm2 胃：4500cCy 小肠：5000cCy 直肠：6000cCy 肝脏：2500cCy 肾脏：2000cCy 膀胱：6000cCy 睾丸：100cCy 卵巢：200-300cCy 眼：5500cCy 甲状腺：4500cCy 脊髓：4500cC大血管：>8000cCy
肿瘤治愈性：是指通过放射治疗后所取得原发和(或)
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2020年医学物理肿瘤放射治疗
感谢您的阅览
医学物理简介
医学物理学是把物理学的 原理和方法应用于人类疾病的 预防、诊断、治疗和保健的一 门交叉学科。
2020-11-25
2
医学物理 医学物理包括放疗物理、影像物理、核医学物理、保健物理、激
光和超声物理等子学科。
CT
直线加速器
2020-11-25
PET-CT
2020-11-25
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调强实现方式—MLC 多叶准直器（MLC）
2020-11-25
16
容积调强旋转治疗（VMAT） VMAT=IMAT+IMRT，
拉弧治疗的同时剂量 率、机架速度、MLC 等非均匀可调
2020-11-25
17
断层放射治疗（TOMO）
断层放疗是一种影像引导的调强放射治疗，是直线加速器和螺旋CT扫描机 的结合。
• 最常用的直接跟踪方法是通过X 射线透视成像对运动肿瘤实时成像。通常为了 增加肿瘤与周围软组织的图像对比度， 常在患者体内植入金属标记物。
2020-11-25
29
赛博刀系统中的同步呼吸跟踪系统（RTS）
射波刀系统介绍
Targeting System 定位系统
Synchrony™ camera
同步追踪器
2020-11-25
24
治疗中的呼吸运动管理—RPM
RPM 门控系统，通过监测呼吸运动使得射线束的 照射周期与呼吸周期同步，只在呼吸某一特定时 相内开启射线束进行放疗
2020-11-25
25
４D放射治疗—影像
4D图像：在一个呼吸或其他运动 周期的每个时相采集一套图像， 所有时相的图像构成一个时间序 列，按不同时相分为多套3D图像， 从而得到图像采集部位在一个呼 吸周期的完整的运动图像。
ZZXXTT TTaabbllee
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Stationary Carbon Fiber Tabletop Rails
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在线校准—超声引导摆位系统(BAT)
20世纪30、40年代：KV级X线治疗机的出现成就了外照射技术（远距离治疗） 的发展。
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放疗技术—钴治疗机 20世纪50年代，钴-60远距离治疗机的出现标志着兆伏级放疗时代的开始。
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放疗技术—加速器
20世纪60年代，医用电子加速器的出现，拓展了放射治疗技术发展的广阔前 景。
2020-11-25
22
自适应放疗
自适应放疗是 根据治疗过程 中的反馈信息， 对治疗方案作 相应调整的治 疗技术或模式。
2020-11-25
23
治疗中的呼吸运动管理—ABC
Active Breathing Coordinator (ABC)
患者主动参与并进行深吸 - 深呼- 再次深吸- 屏气这 一过程的呼吸训练，在屏 气时靶区暂时停止运动， 给予放射治疗
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基于加速器的放疗—常规放疗 常规放疗照射技术：以X线模拟定位影像为指导，二维放射治疗。
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13Biblioteka 基于加速器的放疗—三维适形
三维适形：在三维空间的任何方向上, 照射野几何投影的形状都 与肿瘤的形状相一致
2020-11-25
14
基于加速器的放疗—调强放疗 调强放疗：利用逆向治疗计划系统和计算机控制的动态准直器(MLC), 将射线束 细分为数个(数十)很小的子野并调节每个子野的剂量强度, 雕刻出与肿瘤相匹配 的高度适形的剂量曲线。
2020-11-25
Elekta Synergy
Varian
Trilogy
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在线校准—等中心移位技术(Isocenter-Shift Technique) 治疗室内CT(CT-on-rails--Siemens)
2020-11-25
PPRRIIMMUUSS oorr PPRRIIMMAARRTT
2020-11-25
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4D放射治疗—计划设计 4D计划设计：根据4D影像数据，优化确定一套带有时相标签的射野参数。
2020-11-25
27
4D放射治疗—治疗实施
基本设想：治疗时用4D影像定位所用的相同的呼吸监测装置监测患者的呼吸， 当呼吸进行到某一呼吸时相时，治疗机调用该时相的射野参数实施照射。
1895年伦琴发现X射线并用于人体摄像 1901年获诺贝尔奖
2020-11-25
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放疗技术发展—里程碑2 1898年居里夫人发现放射性元素镭并用于肿瘤的治疗
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治疗前
治疗后
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放疗技术—镭 镭管、镭针、镭模等，用于治疗皮肤癌和比较表浅的恶性肿瘤。
2020-11-25
9
放疗技术—X线治疗机
2020-11-25
18
影像引导的放射治疗（IGRT）
影像引导的放射治疗(IGRT)与3D-CRT、IMRT 不是平行的概念, 而是实施和 完善这些技术的重要手段，是精确放疗的更高层次的发展。
2020-11-25
MV-EPID
KV-CBCT
MV-CBCT
19
IGRT—在线校准
每次治疗时摆位完成，采取患者2D/ 3D图像与参考图像（模拟定位图像 或计划图像）比较，确定误差，实时予以校正。
注意：从监测到呼吸时相变化→调用新的射野参数→完成新参数的设置需要时
间，也就是治疗实施时呼吸时相的变化有响应时间，需要有预测软件减少响应
时间引入的误差。 目前4D影像技术较为成熟，已商品化，而4D计划设计和4D治疗实施技术还在研 究阶段。
2020-11-25
28
实时跟踪技术
• 实时跟踪技术（Real-time Tumor Tracking）随着成像技术，多叶光栅以及机 械控制技术的发展，实时跟踪肿瘤运动使射线束实时跟随目标肿瘤,成为肿瘤 运动补偿问题的发展方向。
X-ray sources X光射源
Manipulator 机械手臂
2020-11T-2r5 eatment couch
超声
激光治疗 机
3
放射治疗的武器 电子 重离子
2020-11-25
射线（X和γ）
4
放射治疗原理
2020-11-25
间接作用 通过”感染”水分子破坏DNA链
直接作用 直接击断DNA链
5
放射治疗目标
尽可能提高肿瘤所受 剂量
2020-11-25
肿瘤
同时降低周围正常组织 所受剂量
6
放疗技术发展—里程碑1
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直线加速器
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27
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治疗前
治疗后
8
放疗技术—镭 镭管、镭针、镭模等，用于治疗皮肤癌和比较表浅的恶性肿瘤。
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放疗技术—X线治疗机
2020-11-25
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影像引导的放射治疗（IGRT）
影像引导的放射治疗(IGRT)与3D-CRT、IMRT 不是平行的概念, 而是实施和 完善这些技术的重要手段，是精确放疗的更高层次的发展。
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MV-EPID
KV-CBCT
MV-CBCT
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IGRT—在线校准
每次治疗时摆位完成，采取患者2D/ 3D图像与参考图像（模拟定位图像 或计划图像）比较，确定误差，实时予以校正。
注意：从监测到呼吸时相变化→调用新的射野参数→完成新参数的设置需要时
间，也就是治疗实施时呼吸时相的变化有响应时间，需要有预测软件减少响应
时间引入的误差。 目前4D影像技术较为成熟，已商品化，而4D计划设计和4D治疗实施技术还在研 究阶段。
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实时跟踪技术
• 实时跟踪技术（Real-time Tumor Tracking）随着成像技术，多叶光栅以及机 械控制技术的发展，实时跟踪肿瘤运动使射线束实时跟随目标肿瘤,成为肿瘤 运动补偿问题的发展方向。
X-ray sources X光射源
Manipulator 机械手臂
2020-11T-2r5 eatment couch
超声
激光治疗 机
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放射治疗的武器 电子 重离子
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射线（X和γ）
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放射治疗原理
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间接作用 通过”感染”水分子破坏DNA链
直接作用 直接击断DNA链
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放射治疗目标
尽可能提高肿瘤所受 剂量
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肿瘤
同时降低周围正常组织 所受剂量
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放疗技术发展—里程碑1