近距離放射治療2

近距離治療的發(fā)展歷史兩個(gè)重要時(shí)刻：1、1934年發(fā)現(xiàn)人工放射性核素。UlrichHenscke首次嘗試將192Ir

應(yīng)用到臨床。

192Ir成為近距離治療領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的放射源。2、20世紀(jì)50至60年代出現(xiàn)后裝機(jī)，改善了醫(yī)務(wù)人員的個(gè)人防護(hù)

，使治療更加便利。后裝技術(shù)：1、后裝機(jī)使放射源的輻射最小化。早期設(shè)備只能將放射源機(jī)械

地推進(jìn)和拉出，最終發(fā)展成微型步進(jìn)源技術(shù)。2、微型192Ir源直徑為1mm，取代了137Cs管源和顆粒源。3、通過(guò)改變?cè)吹鸟v留時(shí)間，優(yōu)化和調(diào)整劑量分布，為后裝廣泛

應(yīng)用提供了更大的靈活性。

第一頁(yè)，共24頁(yè)。近距離治療的優(yōu)勢(shì)近距離治療：

采用密封放射源，將放射源植入腫瘤內(nèi)部或周邊，直接給予腫瘤靶區(qū)處方劑量照射。近距離治療的優(yōu)點(diǎn)：1、靶區(qū)可以接受足夠高劑量的照射，同時(shí)由于距離平方反比定律，周圍正常組織的受照劑量會(huì)大大減少。2、放射源與靶體積直接接觸，當(dāng)靶區(qū)移動(dòng)時(shí)，放射源會(huì)隨著靶區(qū)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，避免（或減少）了因位置變化帶來(lái)的照射誤差。3、近距離治療時(shí)間短，患者舒適度高。第二頁(yè)，共24頁(yè)。近距離治療的創(chuàng)新適用范圍：隨著影像診斷技術(shù)的發(fā)展，對(duì)放療劑量學(xué)和照射方式認(rèn)識(shí)的提高，解剖位置更復(fù)雜的腫瘤也采用這種治療方式。與影像引導(dǎo)技術(shù)結(jié)合，提供更為精確的近距離治療。治療方式：目前已完成從2D向3D治療方法的轉(zhuǎn)變，這使得我們能夠?yàn)楦訌?fù)雜的靶體積提供更加適形的劑量照射，同時(shí)更好的保護(hù)正常組織。設(shè)備：新型的后裝設(shè)備，在放射性核素、源的大小、強(qiáng)度、數(shù)目、導(dǎo)管長(zhǎng)度方面具有更高的靈活性和更強(qiáng)的適應(yīng)性。新型施源器在治療非對(duì)稱的特殊部位腫瘤時(shí)具有更大的優(yōu)勢(shì)。展望：90Y微球是一種非密封的近距離治療源應(yīng)用于肝癌治療；電子線近距離治療設(shè)備未來(lái)可能取代密封的HDR微型源。第三頁(yè)，共24頁(yè)。高劑量率（HDR）近距離治療HDR近距離治療在距放射源1cm處劑量率可達(dá)700cGy/min，每次置入分次照射，這使其在婦科腫瘤、乳腺癌和前列腺癌治療中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。治療通過(guò)RAL（遠(yuǎn)程后裝機(jī)）來(lái)操作，RAL通過(guò)計(jì)算機(jī)馬達(dá)控制系統(tǒng)，將高活度的放射源從一個(gè)安全屏蔽的儲(chǔ)源器中運(yùn)送至患者體內(nèi)施源器內(nèi)。目前臨床應(yīng)用的HDRRAL是步進(jìn)源技術(shù)，主要構(gòu)成部分是焊接于導(dǎo)絲末端的一個(gè)放射源，可在施源器內(nèi)移動(dòng)，施源器或插值針通過(guò)導(dǎo)源管與RAL相連。電腦可將放射源通過(guò)連接通道運(yùn)動(dòng)至施源器內(nèi)指定的位置，然后駐留一段時(shí)間。在完成施源器通道內(nèi)所有駐留位置的治療后，放射源退回儲(chǔ)源器，然后被驅(qū)動(dòng)到下一個(gè)通道。放射源在每一個(gè)施源器通道內(nèi)的駐留時(shí)間和駐留位置都是計(jì)算機(jī)獨(dú)立編程，因此可達(dá)到適形度好的高劑量照射。第四頁(yè)，共24頁(yè)。第五頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)近距離放射治療生物學(xué)基礎(chǔ)（4R理論）1、亞致死性損傷修復(fù)（repair）2、周期內(nèi)細(xì)胞時(shí)相再分布（redistribution）3、氧效應(yīng)及乏氧細(xì)胞的再氧合（reoxygenation）4、再群體化（repopulation）根據(jù)正常組織的不同生物學(xué)特性，分為早反應(yīng)組織和晚反應(yīng)組織1、早反應(yīng)組織對(duì)治療總時(shí)間較敏感，因此在保護(hù)晚反應(yīng)組織的

同時(shí)，要盡可能縮短總療程；2、晚反應(yīng)組織對(duì)單次劑量敏感，因此要控制單次劑量，保護(hù)正

常組織。第六頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)近距離治療中的正常組織評(píng)估

由于劑量衰變是遵循距離平方反比規(guī)律，即距離源越近的區(qū)域受照劑量越高。評(píng)價(jià)危及器官時(shí)，通常采用一定參考體積所受劑量的最小值。如D0.1cc、D1cc、D2cc，其中D2cc臨床應(yīng)用較多，如宮頸癌治療中需限制直腸、膀胱的D2cc。

(1cc=1cm3)第七頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)LQ等效生物劑量模型（線性二次方程）D=E=αd+βd2D：生物總效應(yīng)；d：?jiǎn)未握丈鋭┝浚沪粒簡(jiǎn)螕羲a(chǎn)生的細(xì)胞死亡；β：由于

損傷累積而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。修復(fù)能力用α/β=d（Gy）表示，代表當(dāng)射線照射某一種組織后產(chǎn)生單擊生物效應(yīng)與雙擊生物效應(yīng)相等時(shí)所需單次照射劑量的大小。早反應(yīng)組織和腫瘤有較高的α/β值，通常為：7~20Gy晚反應(yīng)組織α/β值較低，通常為：0.5~6Gy第八頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)1989年Fowler提出了生物有效劑量（BED），成為近距離放射治療的重要指標(biāo)。生物劑量是指對(duì)生物體輻射響應(yīng)程度的測(cè)量。生物劑量與物理劑量是兩個(gè)不同的概念；每次照射劑量越大，生物效應(yīng)越大，尤其是晚反應(yīng)組織，這種差別在物理劑量圖上無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。BED=nd×[1＋gd/(α/β)]

上述公式中：n為分次數(shù)，d是分次劑量，nd是總劑量；α/β為致死性/亞致死性損傷參數(shù)。g為修復(fù)函數(shù)，外照射和HDR近距離治療其值為1。臨床放療醫(yī)師應(yīng)在顧及生物學(xué)合理性前提下根據(jù)劑量-生物效應(yīng)的量效關(guān)系設(shè)計(jì)放療方案和設(shè)定處方劑量第九頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)EQD2的概念：2Gy分次放射等效劑量，相當(dāng)于常規(guī)分割2Gy分次發(fā)那個(gè)紅色等效生物劑量。以EQD2作為標(biāo)準(zhǔn)等效劑量，解決了不同分割放療的等效劑量計(jì)算問(wèn)題，如超分割、大分割放療。EQD2=D(d＋α/β)/(2＋α/β)公式中：D為總劑量，D=nd（n為分次數(shù)，d是分次劑量），α/β可通過(guò)查表獲得用DtE、DtL、Dt分別表示非常規(guī)方案的早反應(yīng)組織（腫瘤）、晚反應(yīng)組織、以及常規(guī)方案的等效生物劑量1、DtE＞Dt，非常規(guī)方案的TCP優(yōu)于常規(guī)方案；2、DtL＜Dt，非常規(guī)方案的晚反應(yīng)組織放射性損傷小于常規(guī)方案；一般我們盡量選擇DtE＞Dt且DtL＜Dt的非常規(guī)方案第十頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)等效生物劑量（EQD2）的臨床應(yīng)用（一）指導(dǎo)超分割放療的實(shí)施

用DtE、DtL、Dt分別表示非常規(guī)方案的早反應(yīng)組織（腫瘤）、晚反應(yīng)組織、以及常規(guī)方案的等效生物劑量，則：1、DtE＞Dt，非常規(guī)方案的TCP優(yōu)于常規(guī)方案；2、DtL＜Dt，非常規(guī)方案的晚反應(yīng)組織放射性損傷小于常規(guī)方案；

一般我們盡量選擇DtE＞Dt且DtL＜Dt的非常規(guī)方案（二）用于危及器官（OAR）的EQD2評(píng)估

TPS獲得劑量分布曲線后，可得到OAR所受到的劑量（絕對(duì)劑量和相對(duì)劑量），但這里表示的僅僅是物理劑量，由于OAR所受到的劑量一般不會(huì)是100%，則單次量就不同于常規(guī)照射的單次量（2Gy），故OAR所受的等效生物劑量為多少就需要用公式來(lái)計(jì)算。因?yàn)楦鱾€(gè)器官的耐受量都是在常規(guī)照射下獲得的，故應(yīng)轉(zhuǎn)化為EQD2。第十一頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)（三）不同分割模式放療等效劑量的計(jì)算以宮頸癌高劑量率后裝治療聯(lián)合外照射為例計(jì)算宮頸鱗癌放療（25F×1.8Gy/F外照射＋4F×7Gy/F內(nèi)照射的等效EQD2劑量），其中宮頸癌腫瘤靶區(qū)的α/β=10Gy；膀胱、直腸和乙狀結(jié)腸等晚反應(yīng)OAR的α/β=3Gy。

所有等效劑量D相加：總劑量D=外照射D＋近距離D即總劑量D=45Gy＋28Gy外照射EQD2=dn×(d＋α/β)/(2＋α/β)=25×1.8×(1.8+10)/(2+10)=44.3Gy近距離EQD2=dn×(d＋α/β)/(2＋α/β)=4×7×(7+10)/(2+10)=39.7Gy總劑量D=44.3+39.7=84Gy。第十二頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療放射生物學(xué)高劑量率近距離治療在生物學(xué)上的含義為，劑量率高到足以在很短時(shí)間內(nèi)（短于亞致死損傷修復(fù)，＜1小時(shí)）完成照射。從而使在1或5分鐘內(nèi)所實(shí)施的照射劑量的效應(yīng)差別不大，當(dāng)照射時(shí)間長(zhǎng)于20分鐘時(shí)生物效應(yīng)下降。這種隨劑量率增高相對(duì)生物效應(yīng)也增大的現(xiàn)象在HDR很明顯。有報(bào)道稱隨著192Ir源劑量率下降，治療時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致亞致死損傷修復(fù)增加，并使無(wú)病生存率降低，在192Ir兩個(gè)半衰期后更為顯著。LQ模型的局限：1、現(xiàn)有的α/β多是離體細(xì)胞或動(dòng)物試驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)，與人體組織的精確參數(shù)尚有區(qū)別，尤其是晚反應(yīng)組織；2、LQ模型一般適用于單次劑量2~10Gy范圍，特別要注意當(dāng)分次劑量＜2Gy時(shí)運(yùn)用這一方程估計(jì)重要組織，如脊髓的生物效應(yīng)有過(guò)量的危險(xiǎn)；3、LQ模型是假設(shè)在分次照射期間，細(xì)胞的亞致死損傷得到完全修復(fù)，同時(shí)細(xì)胞沒(méi)有增殖，而這與實(shí)際臨床有一定差距。第十三頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療臨床應(yīng)用臨床優(yōu)勢(shì)1、近距離治療的重點(diǎn)在“近”，HDR劑量分布更加靈活。盡管通過(guò)IMRT能夠?qū)崿F(xiàn)不規(guī)則腫塊的適形劑量分布，但仍不能與高度適形且中心高劑量的HDR相比。2、HDR更深層次的臨床優(yōu)勢(shì)在于其劑量分布的準(zhǔn)確性和可靠性。3、相對(duì)于外照射，HDR能在5~6天內(nèi)達(dá)到高劑量，對(duì)倍增時(shí)間短的腫瘤具有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是頭頸部和婦科惡性腫瘤。更短的治療時(shí)間能減少患者就醫(yī)次數(shù)，提高工作效率，降低醫(yī)療成本。第十四頁(yè)，共24頁(yè)。第十五頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療臨床應(yīng)用HDR的局限性1、治療過(guò)程中施源器插值或放射源的植入。根據(jù)需要對(duì)患者進(jìn)行麻醉等，這就需要相關(guān)輔助技術(shù)支持，操作復(fù)雜和醫(yī)療成本增加，限制了這一方法的廣泛應(yīng)用；僅適于施源器易于接觸的表淺和體腔內(nèi)腫瘤或通過(guò)組織間插值治療腫瘤。2、HDR高度適形的劑量分布需要嚴(yán)格的質(zhì)量保證，包括劑量分布、放射源校準(zhǔn)、后裝機(jī)性能、成像系統(tǒng)、導(dǎo)管位置、施源器移位等。3、HDR潛在的不確定性，包括物理和臨床兩方面，物理主要來(lái)源于劑量學(xué)和幾何學(xué)參數(shù)；臨床主要來(lái)源于靶區(qū)和危及器官勾畫的差異。第十六頁(yè)，共24頁(yè)。HDR近距離治療臨床應(yīng)用HDR治療的最佳適應(yīng)癥是形態(tài)規(guī)則、界限清晰的小腫瘤（≤5cm）；或局部晚期腫瘤。對(duì)于選擇適當(dāng)?shù)牟±蛇_(dá)到與手術(shù)相同的療效。我國(guó)HDR治療發(fā)展迅速，治療不僅包括鼻咽、鼻腔、口腔、氣管及支氣管、食管、宮頸和陰道等管腔內(nèi)腫瘤，還包括了腦、胰腺、乳腺、前列腺、皮膚及軟組織惡性腫瘤等。第十七頁(yè)，共24頁(yè)。影像引導(dǎo)高劑量率后裝精準(zhǔn)近距離治療（IG-HDR）影像引導(dǎo)的近距離治療：在放置施源器后進(jìn)行影像采集，根據(jù)解剖部位和腫瘤侵犯范圍勾畫靶區(qū)、OAR和制定治療計(jì)劃。CT為基礎(chǔ)的近距離治療計(jì)劃可以提供更接近實(shí)際的腫瘤內(nèi)部和OAR的劑量分布，較X線正交片為基礎(chǔ)的治療計(jì)劃有了顯著進(jìn)步，但仍有一定局限性，有研究表明：CT影像可能高估腫瘤體積，從而導(dǎo)致靶區(qū)正常器官劑量升高。MRI影像顯示原發(fā)宮頸癌浸潤(rùn)范圍更具優(yōu)勢(shì)，可用來(lái)評(píng)價(jià)腫瘤大小，精確度±0.5cm，評(píng)價(jià)宮旁浸潤(rùn)準(zhǔn)確率達(dá)77%~96%。超聲引導(dǎo)下施源器的植入。第十八頁(yè)，共24頁(yè)。影像引導(dǎo)高劑量率后裝精準(zhǔn)近距離治療（IG-HDR）3D影像為基礎(chǔ)靶體積確定3D治療計(jì)劃設(shè)計(jì)三維空間的劑量?jī)?yōu)化DVH分析第十九頁(yè)，共24頁(yè)。以３Ｄ影像為基礎(chǔ)的宮頸癌近距離治療第二十頁(yè)，共24頁(yè)。IG-HDR近距離治療的不確定因素劑量學(xué)方面的誤差：與放射源的位置和施源器的重建相關(guān)。內(nèi)在的誤差：主要施源器位置的偏移及影像采集時(shí)危及器官的運(yùn)動(dòng)。源駐留點(diǎn)的誤差：通過(guò)QA來(lái)監(jiān)督，尤其是放射源交換和啟動(dòng)的時(shí)候，單管放射源誤差為±1mm，環(huán)形施源器可能2~4mm。施源器重建誤差：取決于圖像性質(zhì)、質(zhì)量及重建過(guò)程。在CT圖像上重建相對(duì)精準(zhǔn)，在MRI圖像上顯示欠清晰。在IG-HDR近距離治療中，在采集影像與治療之間的時(shí)