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(jī)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(jìn)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(jìn)行照射治療。帶電粒子：電子、質(zhì)子、a粒子f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(Y)射線與物質(zhì)的相互作用半價(jià)層(HVL):為X(Y)射線穿過物質(zhì)強(qiáng)度衰減到其初始值的一半時(shí)所對應(yīng)的吸收體的厚度。X(Y)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(Y)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)r=1/2=0.05n n=In20/In2=4.32全擋時(shí)要求使得原射線的穿射量超過5%照射量：表征X射線和Y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(Y)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(shí)驗(yàn)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(jì)、膠片法、熱釋光法；是被國際權(quán)威機(jī)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(gè)條件：有高速運(yùn)動的電子流。有適當(dāng)?shù)恼系K物阻止電子運(yùn)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(gè)條件：首先要有一個(gè)由高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)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(gè)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(shí)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(jī)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(gè)高度真空，并封裝有陽極和陽極的硬質(zhì)玻璃管構(gòu)成。Y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(jī)和半影CO治療機(jī)半影：幾何半影(與機(jī)器有關(guān))、穿射半影(與機(jī)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(jī)一般由四部分組成：放射源：用于后裝治療機(jī)的放源一般采用I或CO，目前國內(nèi)98%后裝治療機(jī)采用依源。施源器源室及放射源驅(qū)動單元治療計(jì)劃系統(tǒng)

模擬定位機(jī)在治療計(jì)劃設(shè)計(jì)過程中主要執(zhí)行兩大功能：為治療計(jì)劃設(shè)計(jì)者提供有關(guān)腫瘤和重要器官的影像信息。用于治療方案的驗(yàn)證和模擬。CT模擬機(jī)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(jì)算或測量，參考點(diǎn)通常規(guī)定為模體表面下射線軸上的一點(diǎn)。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(jī)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(diǎn)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?b 2ab = 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2.組織空氣比（TAR）是指體模內(nèi)射線中心軸上任一點(diǎn)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(diǎn)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=（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(diǎn)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(jī)準(zhǔn)直器系統(tǒng)作用產(chǎn)生的散射光子。原散射線以及穿過治療機(jī)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10cmX10cm）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(diǎn)的劑量Dd與空間同一點(diǎn)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PDD TMR用于源皮距照射 用于等中心照射SDD=100cm SAD=100cm散射最大劑量比（SMR）體模內(nèi)射線中心軸上任意一點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)連線與通過射野中心軸垂直的夾角定義為楔形角aICRU：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(hù)射野內(nèi)重要組織或器官。低熔點(diǎn)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(diǎn)70°C，密度近似等于9.4g/cm3，約為鈍鉛的83%，用這種低熔點(diǎn)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：6-12Mev,0.5%-2%12-20Mev，6-12Mev,0.5%-2%12-20Mev，2%-5%f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)I I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）Mev d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(jì)劃靶區(qū)（PTV）:即CTV+靶區(qū)位置移動的不確定性。（1） 可預(yù)見性的移動：如治療擺位的位置誤差（少于5mm）（2） 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(yùn)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(dá)致治療目的的劑量區(qū)域。TV=PTV時(shí)最好，但臨床實(shí)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(jī)器官（OAR）可能包括在照射野內(nèi)的重要組織和器官。計(jì)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(jì)的劑量學(xué)原則臨床劑量學(xué)四原則：（1） 靶區(qū)劑量要準(zhǔn)確（2） 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(dá)到90%的劑量分布（3） 照射野設(shè)計(jì)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。、（4） 保護(hù)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(jì)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(qiáng)調(diào)放療（IMRT）早反應(yīng)組織：特點(diǎn)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。a/B比值高對總治療時(shí)間變化敏感對分次劑量變化不敏感晚反應(yīng)組織特點(diǎn)：1.對總治療時(shí)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)，W5%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。常規(guī)分割超分割射線對細(xì)胞作用的關(guān)鍵的靶點(diǎn)是DAN常規(guī)分割超分割每次劑量（Gy）1.8--2.0次數(shù)/天每次劑量（Gy）1.2--1.3次數(shù)/天L--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(shí)，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 a/B:腫瘤a/B值a/B上式表達(dá)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(jìn)行相加：BED總=BED1+BED2+......放療過程中的輻射防護(hù)輻射防護(hù)的基本原則：實(shí)踐的正當(dāng)性 實(shí)踐的利益〉付出的利益防護(hù)的最優(yōu)化個(gè)人劑量限值外照射防護(hù)的基本方法：時(shí)間防護(hù)距離防護(hù)屏蔽防護(hù)例題一.假設(shè)早反應(yīng)組織a/B=10Gy，晚反應(yīng)組織a/B=3Gy,常規(guī)治療2Gyx1次/d,每周5次X6周，則早反應(yīng)組織有效生物劑量為多少？TOC\o"1-5"\h\z解： d 2BED=nd(1+ )=5X6X2(1+ )=72a/B 10.如改為超分割治療，1.15Gyx2次/d,每周5天乂7周，則早反應(yīng)組織有效生物劑量為多少？解： d 1.15BED=nd(1+ )=5X7X1.15X2(1+ )=a/B 10.如改為超分割治療，1.15Gyx2次/d，每周5天乂7周，則晚反應(yīng)組織有效生物劑量為多少？解： d 1.15BED=nd(1+ )=5X7X1.15X2(1+ a/B例題二某腫瘤患者(腫瘤a/B值為10Gy)，原計(jì)劃治療方案70Gy/35次/7周，由于8次發(fā)生會合量錯(cuò)誤為3Gy1次，如果接下來治療繼續(xù)用2Gy/次治療，完成與原計(jì)劃相當(dāng)?shù)寞煶绦枰僬丈浯螖?shù)約為多少次？dTOC\o"1-5"\h\z解：.「BEDsd(1+ )a/B2 3 2,\35X2X(1+ )=8X3X(1+ )+nX2X(1+ )10 10 10解得n=22例題三當(dāng)一個(gè)晚反應(yīng)組織中出現(xiàn)了早反應(yīng)組織性質(zhì)的腫瘤，在進(jìn)行根治性放射治療時(shí)，可在療程中考慮超分割放射治療。請根據(jù)所學(xué)知識分析原因解：早反應(yīng)組織對分次劑量變化不敏感而對總治療時(shí)間敏感，晚反應(yīng)組織對分次劑量變化敏感而對總治療時(shí)間不敏感，因此，采用超分割放射治療降低分次劑量縮短總治療時(shí)間，可以