放射治療劑量學(xué)

放射治療劑量學(xué)放射治療治愈率為18%手術(shù)治愈率為22%大約2/3的腫瘤患者在病情的不同階段出于不同目的需要放射治療，根治性放射治療可以是單一放射治療。放射治療可分為：根治性姑息性1895年德國倫琴發(fā)現(xiàn)X線1896年居里夫人、貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鐳以上兩種射線源的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志使用射線放射腫瘤的開始1922年第一臺深部X線機按放射源位于腫瘤的位置，將放射治療照射方式分為外照射和內(nèi)照射。外照射：放射源位于患者體外，在體外距體表一定距離處放出射線并穿過人體，進行照射治療。常規(guī)外照射：固定源皮距照射和等中心照射（固定源軸距照射）內(nèi)照射治療亦稱近距離治療，是將封閉的放射源送到腔內(nèi)，管內(nèi)組織間進行照射治療。帶電粒子：電子、質(zhì)子、α粒子↑輻射：電離輻射{直接電離輻射}{間接電離輻射}和非電離輻射↓不帶電粒子的輻射：光子、中子彈性碰撞：沒有能量損失非彈性碰撞：有能量損失X(γ)射線與物質(zhì)的相互作用半價層（HVL）:為X(γ)射線穿過物質(zhì)強度衰減到其初始值的一半時所對應(yīng)的吸收體的厚度。X(γ)光子與物質(zhì)的相互作用的主要過程有：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)（本質(zhì)：X(γ)光子與自由電子發(fā)生相互作用的結(jié)果。）、電子對效應(yīng)等。（HVL）?=1/2=0.05?n=In20/In2=4.32全擋時要求使得原射線的穿射量超過5%照射量：表征X射線和γ射線在關(guān)心的體積內(nèi)用于電離空氣的能量。適用介質(zhì)：空氣適用輻射類型：X(γ)射線輻射吸收劑量：表征任何輻射在所關(guān)心的體積內(nèi)被物質(zhì)吸收的能量。適用介質(zhì)：任何介質(zhì)適用輻射類型：任何類型和能量的電離輻射比釋動能：表征非帶電粒子在所關(guān)心的體積內(nèi)交給帶電粒子的能量。適用介質(zhì)：任何介質(zhì)適用輻射類型：非帶電粒子輻射標(biāo)準(zhǔn)體膜：長寬高分別為30cm的立方體水模。劑量測量方法：實驗室使用：量熱法、化學(xué)劑量法現(xiàn)場應(yīng)用：電離室、半導(dǎo)體劑量計、膠片法、熱釋光法↓是被國際權(quán)威機構(gòu)和國家監(jiān)督部門確定的、用于放射治療劑量校準(zhǔn)和日常監(jiān)測的主要方法。X射線的產(chǎn)生產(chǎn)生X射線必須具備兩個條件：有高速運動的電子流。有適當(dāng)?shù)恼系K物阻止電子運動--陽極靶陽極靶的作用是用以阻擋高速電子流，使其所具有的能量部分轉(zhuǎn)變成X射線的能量。要獲得高速電子流需要具備兩個條件：首先要有一個由高電壓產(chǎn)生的強電場，用以加速電子，使之獲得足夠大的動能。其次是要有一個高真空度的空間，以保證高速電子流免受空氣分子的阻擋而降低能量，同時又保證燈絲不致因氧化而被燒毀。X射線的產(chǎn)生裝置一臺完整的X線機主要由X線管、高壓發(fā)生器、控制臺、治療床及其他輔助控制裝置和設(shè)備構(gòu)成。其中X射線管是裝置的核心部件，它是由一個高度真空，并封裝有陽極和陽極的硬質(zhì)玻璃管構(gòu)成。γ射線與CO源原子核外電子所處的不同能量狀態(tài)稱為原子能級。CO治療機和半影CO治療機半影：幾何半影（與機器有關(guān)）、穿射半影（與機器有關(guān)、準(zhǔn)直器有關(guān)）、散射半影（與體模有關(guān)）醫(yī)用電子直線加速器有高能X射線及高能電子束兩種射線束模式應(yīng)用放射治療--外照射廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代近距離后裝治療機一般由四部分組成：放射源：用于后裝治療機的放源一般采用I或CO，目前國內(nèi)98%后裝治療機采用依源。施源器源室及放射源驅(qū)動單元治療計劃系統(tǒng)模擬定位機在治療計劃設(shè)計過程中主要執(zhí)行兩大功能：1.為治療計劃設(shè)計者提供有關(guān)腫瘤和重要器官的影像信息。2.用于治療方案的驗證和模擬。CT模擬機主要由CT和激光燈組成。激光燈系統(tǒng)包括數(shù)字控制軟件、三維可動激光和激光燈驅(qū)動系統(tǒng)。一般情況下為了劑量計算或測量，參考點通常規(guī)定為模體表面下射線軸上的一點。源皮距（SSD）:表示沿射線中心軸從射線源到體模表面的距離。源瘤距（STD）：表示射線源沿射線中心軸到腫瘤中心的距離。源軸距（SAD）：表示射線到機架旋轉(zhuǎn)中心的距離。百分深度劑量定義：百分深度劑量（PPD）是描述射線沿中心軸相對劑量分布的物理量，定義為射線中心軸上某一深度d處的吸收劑量與參考點深度d0處劑量的百分比：DdPDD=----------X100%D0百分深度劑量在體模內(nèi)存在最大值或體模內(nèi)存在吸收劑量最大值，這種現(xiàn)象稱之為劑量建成效應(yīng)。對長方形照射野設(shè)矩形野的長、寬分別為a和b，等效方形野的邊長為C，根據(jù)面積/周長：比相同的方法有：C2a·b2ab--------=-------------即C=------------4C2（a﹢b）a﹢b對百分深度劑量的影響：射線能量及體模深度2.射野的大小與形狀3.源皮距組織空氣比（TAR）是指體模內(nèi)射線中心軸上任一點吸收劑量Dd與空間同一位置上由空氣吸收劑量Dfs之比DdTAR=---------Dfs影響組織空氣比的因素：組織空氣與源皮距無關(guān)組織空氣比隨組織深度的變化非常類似于百分深度劑量劑量中，將體模最大劑量點處的組織空氣比稱為背散射因子（BSF）BSF取決于患者體厚、射線能量、照射野面積及形狀，于源皮距無關(guān)。f﹢d組織空氣比與百分深度劑量的關(guān)系：TAR=(----------------)2f﹢dm原散線與散射線體模中任意點的劑量為原射線和散射線之和。散射線的來源：1.原散線與治療機準(zhǔn)直器系統(tǒng)作用產(chǎn)生的散射光子。2.原散射線以及穿過治療機準(zhǔn)直器和射線擋塊后的漏散射光子與體膜作用產(chǎn)生的散射線。射野輸出因子（Sc）射野在空氣中的輸出劑量與參考射野（一般為10cm×10cm）在空氣中的輸出劑量之比（一般查表得到）準(zhǔn)直器散射因子Sc體模散射因子Sp組織體模比TPR：體模中射野中心軸上的任意一點的劑量Dd與空間同一點體模射野中心軸上參考深度處同一射野的劑量Dd0的比。PDD與TMR的對比PDDTMR用于源皮距照射用于等中心照射SDD=100cmSAD=100cm散射最大劑量比（SMR）體模內(nèi)射線中心軸上任意一點的散射劑量與空間的同一位置，最大劑量深度處有效原射線劑量之比。與源皮距無關(guān)定劑量曲線定義：將體模中百分深度劑量相同的點連接起來，即成等劑量曲線。射野平坦度和對稱性的范圍（80%）依據(jù)照射野的幾何大小，用射野邊緣向射野中心等比地縮小為原射野的80%，在此80%范圍內(nèi)。楔形角：在10cm參考深度處的某一條等劑量曲線與1/2射野寬的焦點連線與通過射野中心軸垂直的夾角定義為楔形角αICRU：國際輻射單位與測量委員會有效源皮距：校正因子CFTMR射野擋鉛的主要目的是將規(guī)定射野變成不規(guī)則射野，以使射野形狀和靶區(qū)形狀的投影一致，或保護射野內(nèi)重要組織或器官。低熔點鉛合金通常由50%鉍、26.7%、10%鎘、13.3%錫加工制成。此種合金的熔點70℃，密度近似等于9.4g/cm3，約為鈍鉛的83%，用這種低熔點鉛制作的擋塊厚度是鉛擋塊厚度的1.21倍。電子線最大射程和最大能量關(guān)系：在水中或軟組織中，高能電子的能量基本按2Mev/cm，速率遞減。6-12Mev，0.5%-2%12-20Mev，2%-5%↑電子線的劑量分布特征：可分為劑量建成區(qū)、高劑量坪區(qū)、劑量跌落區(qū)和X射線污染區(qū)↓↓治療區(qū)G=RP/(RP-Rq）DS:表面劑量DX：X線的污染坪區(qū)G：劑量跌落區(qū)的梯度能量：（3d后﹢2或3）Mevd后=3，小于±3%兩電子束射野原則：是使50%等劑量曲線在所需的深度相交，形成較好的劑量分布。腫瘤區(qū)（GTV）:指通過臨床或影像學(xué)檢查能夠確定的腫瘤以及受侵犯的組織。原發(fā)治療區(qū)（GTV-P）區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（GTV-R）遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（GTV-M）臨床靶區(qū)（CTV）：指包括腫瘤區(qū)和腫瘤可能侵犯的亞臨床病灶區(qū)域。CTV=GTV＋亞臨床灶浸潤的不確定性區(qū)域計劃靶區(qū)（PTV）：即CTV＋靶區(qū)位置移動的不確定性?？深A(yù)見性的移動：如治療擺位的位置誤差（少于5mm）不可預(yù)見性誤差：①呼吸系統(tǒng)和心臟搏動導(dǎo)致的位置誤差②內(nèi)部器官運動和位移導(dǎo)致的位置誤差最理想情況是：PTV=CTV≈1治療區(qū)（TV）：放療醫(yī)生根據(jù)目標(biāo)（根治or姑息放療）選定的可達致治療目的的劑量區(qū)域。TV=PTV時最好，但臨床實踐應(yīng)用中，TV均大于PTV照射區(qū)（IV）：指靶區(qū)周圍的敏感組織和器官被一定范圍的等劑量曲線所包括的區(qū)域。通常選擇5%等劑量曲線所包繞的區(qū)域作為IV。危機器官（OAR）可能包括在照射野內(nèi)的重要組織和器官。計劃危及器官（PORV）：與PTV定義一樣，在確定危及器官。放射治療照射野設(shè)計的劑量學(xué)原則臨床劑量學(xué)四原則：靶區(qū)劑量要準(zhǔn)確腫瘤靶區(qū)劑量分布要均勻劑量變化梯度不能超過±5%既要達到90%的劑量分布照射野設(shè)計應(yīng)盡量提高治療區(qū)域內(nèi)的劑量，降低照射區(qū)正常組織受量。、保護腫瘤周圍重要器官免受照射，至少不能使它們的照射劑量超過其耐受劑量。準(zhǔn)、均、高、保劑量--體積直方圖（DVH）(L1﹢L2)d共面照射野相接辦法：S=--------------------2SSDLd野間距的計算：S=-------------在皮膚表面預(yù)留間距2SSD四種常用照射野：體表野2.切線野3.楔形野4.等中心野近距離放射治療的分類：低劑量率：0.4--2Gy/h中劑量率：2--12Gy/h高劑量率：＞12Gy/h攝片定位的方法有正交重建法、半正交重建法，等中心重建法、變角重建法及空間平移法（平面重建法）等。強調(diào)放療（IMRT）早反應(yīng)組織：特點1.組織細(xì)胞更新快，少數(shù)增殖快的組織在照射后1--2d就開始增殖。經(jīng)照射后損傷表現(xiàn)早，一般在照射后2-3周表現(xiàn)出來。α/β比值高對總治療時間變化敏感對分次劑量變化不敏感晚反應(yīng)組織特點：1.對總治療時間變化不敏感2.分次劑量變化敏感TD5/5最小耐受劑量，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，治療5年內(nèi)，≤5%的病例發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥的劑量。TD50/5最大耐受劑量，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，治療5年內(nèi)，50%的患者發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥的劑量。分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)：細(xì)胞放射損傷的修復(fù)細(xì)胞周期的再分布乏氧細(xì)胞再氧合組織的再群體化。射線對細(xì)胞作用的關(guān)鍵的靶點是DAN常規(guī)分割每次劑量（Gy）1.8--2.0次數(shù)/天1超分割每次劑量（Gy）1.2--1.3次數(shù)/天2-Q線性二次模型生物效應(yīng)劑量是指分次數(shù)無窮多、分劑量無窮小時，產(chǎn)生相等的生物效應(yīng)，所需的理論總劑量。dBED=nd（1＋------------）n:總次數(shù)d：單次劑量α/β:腫瘤α/β值α/β上式表達的BED是分次數(shù)n的線性函數(shù)，因此BED像TDF一樣，可以直接進行相加：BED總=BED1＋BED2＋......放療過程中的輻射防護輻射防護的基本原則：實踐的正當(dāng)性實踐的利益＞付出的利益防護的最優(yōu)化個人劑量限值外照射防護的基本方法：時間防護距離防護屏蔽防護例題一.假設(shè)早反應(yīng)組織a/B=10Gy，晚反應(yīng)組織a/β=3Gy

,常規(guī)治療2Gyx1次/d,每周5次×6周,則早反應(yīng)組織有效生物劑量為多少?解：d2BED=nd（1＋-----------）=5×6×2（1＋--------）=72α/β10

.如改為超分割治療，1.15Gyx2次/d,每周5天×7周,則早反應(yīng)組織有效生物劑量為多少?解：d1.15BED=nd（1＋-----------）=5×7×1.15×2（1＋-----------）=α/β10

.如改為超分割治療，1.15Gyx2次/d，每周5天×7周,則晚反應(yīng)組織有效生物劑量為多少?解：d1.15BED=nd（1＋-----------）=5×7×1.15×2（1＋-----------）=α/β3例題二某腫瘤患者(腫瘤a/β值為10Gy

)，原計劃治療方案70Gy/35次/7周,由于8次發(fā)生給量錯誤