近距离放射治疗(新版)

近距离放射治疗徐晓婷苏州大学附属第一医院放疗科概述远距离治疗(teletherapy)是指外照射，即通过人体体外的照射，如钴-60远距离治疗，电子直线加速器的高能X线及电子束治疗、伽马刀、赛博刀……等。近距离治疗(brachytherapy)是指把具有放射活性的放射源放置到靶区（主要是指肿瘤）内或靠近靶区的地方进行放射治疗的一种方法。近距离放射治疗的历史1898年居里夫人发现了天然放射性元素226Ra（镭）。1903年Strebel曾报告使用后装式的“雏形”，即将一根导管插入肿瘤中，然后将镭送入进行治疗。1921年，Sievert提出点源、线源的剂量计算公式，著名的Sievert积分公式一直沿用至今。1930年，英国Paterson及Parker建立了Manchester系统，描述了插植规律、剂量学及计算方法，组织间照射得到迅猛发展。1931年，Forssel首次提出以希腊文Brachtherapy代表近距离治疗。1934年他们提出了更为严谨的布源规范和照射数据表，一直沿用至今。1953年Henschke首先应用放射性金粒送入事先植入肿瘤内的尼龙管中进行治疗，并使用“Afterloading”一词，沿袭至今。1960年美国Henschke首先设计了后装法腔内近距离放疗设备，相继在荷兰、英国、法国等制造了手操作式或半自动式后装放射治疗机，这种技术大大减少或较好地防止了医护人员在放射治疗中的职业性放射，在解决防护问题上向前跨进了很大的一步，成为先进近距离放疗发展的重要基础。1965年，Pierquin和Dutrex发展了巴黎系统。近距离放射治疗的历史20世纪70年代以后，“镭”已为更新的人工合成放射性同位素60Co（钴）、137Cs取代。1987年荷兰核通公司推出换代产品，MicroselectronHDR(MsH)后装机，装有高活度(10Ci)微型（ф0.5-1.1mm）192Ir（铱）放射源，更适合纤细体腔的治疗。设备简单，有安全连锁系统的计算机控制，按个体化程序及剂量分布计算优化的放射治疗计划系统，这种新型的后装设备，有可靠的剂量监测和安全保障系统。从此，传统的近距离放射治疗从妇科癌领域开始向全身各个部位扩展，并与体外照射配合可治疗多种癌症，成为现代近距离治疗的主流技术之一。至此，现代遥控后装机的机型和品种已经定型。近距离放射治疗的历史20年代末，寻求新型放射源机械的发展有了新的动向，1983年前苏联研制的252Cf（锎）中子后装机用于临床治疗，把具有更高放射生物学效应的中子应用于后装机治疗，能杀灭抗辐射的乏氧细胞，显著提高抗肿瘤的疗效，但造价十分昂贵，临床评价也有待总结。近距离放射治疗的历史我国近距离治疗始于解放前的上海镭锭医院。二十世纪70年代前，主要采用传统的腔内镭疗治疗妇科肿瘤及少量头颈部肿瘤，如牙龈癌、舌癌的植入治疗；70年代后，应用手工操作的后装近距离治疗机，开始引进和应用国外生产的高、低剂量率后装机；90年代初，我国生产的计算机控制、步进电机驱动的微型高剂率192Ir后装机投入临床使用，标志着我国后装治疗进入新的阶段。目前，我国已有多家厂商生产与国外先进产品类同的高剂量率近距离后装治疗机，治疗范围从妇科肿瘤扩展到头颈部肿瘤、胸、腹部肿瘤及身体其它部位的一些肿瘤共30余种。近距离放射治疗的分类照射技术分类剂量率分类1.低剂量率0.4-2Gy/h2．中剂量率2-12Gy/h3．高剂量率12Gy/h•模具(moulds)或敷贴器(plaqaes)治疗•组织间植入治疗(interstitialbrachytherapy)•腔内治疗(intercavitarybrachytherapy)•管内治疗(intraluminaltherapy)•术中置管术后治疗(intraoperativebrachytherapy)•高、低剂量率腔内治疗的转换率数是0.6～0.65近距离放射治疗的特点局部剂量很高，然后随深度加深，剂量陡然下降。照射范围内剂量不均一，近放射源处剂量很高，常采用放射源的步进或振荡方法来弥补。中、高剂量率照射时间短。用连续照射(低剂量率)或次数较少(高剂量率)的分次照射。现代近距离放射治疗的特点采用后装式治疗方法置源用微机控制剂量分布用计算机计算采用新放射源替代镭和氡，且制成微型化。近距离放射源近距离放射源近距离放射源与其他治疗方法的优缺点比较优点：与手术相比，并发症与死亡率低与全身化疗相比，局部剂量比化疗高100倍与局部化疗相比，定位及剂量分布较好与外照射相比：①定位更准确；②邻近正常组织受量低；③更适合治疗不规则形态肿瘤，达到较好的剂量分布；④永久性插植，只需一次小手术，而外照射疗程需6~7周。与其他治疗方法的优缺点比较缺点：与外科手术相比，近距离放疗局部根治的疗效差，可能出现晚期反应与全身化疗相比，技术困难得多与外照射相比：①需进行小手术；②插植对肿瘤有创伤；③技术复杂现代近距离放疗常用的放射性核素近距离放疗放射源选用原则•半衰期长短•核素丰度(比度)•射线类型•射线的能量20～25kev近距离治疗常用核素表核素符号射线平均能量Ēr(MeV)半衰期临床使用镭Radium226Ra0.831626yLDR，腔内或组织间氡Radon222Rn0.833.83d永久性组织间植入钴Cobalt60Co1.255.26yHDR，腔内铯Cesium137Cs0.66230yLDR，腔内或组织间金Gold198Au0.4162.7d永久性组织间植入铱Iridium192Ir0.39773.8dLDR/HDR，腔内或组织间碘Iodine125I0.02859.6dLDR，永久性组织间植入钯Palladium103Pd0.02017dLDR，永久性组织间植入铯cesium131Cs0.0309.69dLDR，永久性镱Ytterbium169Yb0.093115dLDR，暂时性组织间植入近距离放射治疗剂量计算基本方法早期的剂量学系统：Quimby系统、Paterson-parker系统、Memorial系统与现代近距离放疗密切相关的巴黎系统点幅射源的剂量计算放射源的剂量分布与其几何形状密切相关。但任何形状均可视为点的集合，因此放射源的剂量计算实际上是以点源为基础的。对于点状源，其在各个方向上的辐射强度是均匀的，在空间某一点上的照射量率与其到幅射源的距离平方成反比。其计算公式为Xr=Г·Ar2式中Г为放射源的照射率常数，r为某一点距源的距离，A为该源的放射性活度。线状辐射源剂量计算(Sievert积分法)放射源的自身吸收放射源中的多次散射放射源的几何形状射线离开放射源后Sievert积分法若将放射源分割成体积很小的点源，它们到某一点的距离分别为S1，S2…，设每一点源的放射性为△m，则在该点造成的剂量各为：Xr1=Г·△mS12Xr2=Г·△mS22…将求出的每一点源贡献给某一点剂量相加，即为该点的总剂量，此方法称Sievert积分法。总剂量为XГ=∑Xri=Г·△m∑1Si2对于比较简单的几何形状(如线状源)，可以应用Sievert积分法求出总剂量。巴黎系统是当前世界范围内影响较大的剂量系统之一，是使用192Ir丝状源的组织间治疗剂量系统。1.基本的插植规则1.放射源是相互平行的直线源，其长度相等，各源之间的距离相等，且源的中点在同一平面，即中心平面巴黎系统放射源几何排列2.所有源的线性活度均匀且等值。3.多平面插植，源排列为等边三角形或正方形。单平面和三角形双平面插植2.放射源排列及剂量计算方法•基准剂量点（basaldosepoints）在正三角形各边垂直平分线交点或正方形对角线的交点，该点是源（针管）之间剂量最低的位置。•基准剂量率（basaldoserate，Dbas）以中心平面各源之间的中点剂量率之和的平均值。•参考剂量DR85%的基准剂量率。3.用步进源模拟传统巴黎系统现代近距离放射治疗使用的放射源趋向于微型化，以近似于点源来模拟线源(组织间插植可模拟巴黎系统)，通过源的步进运动，使其在不同位置停留不同时间，达到合适的剂量分布。选用2.5mm和5mm步长均可达到模拟等线密度铱丝的效果，因微型铱源活性长度约为4.5mm。5.步进源剂量学方法各驻留位照射时间不再相等，而是中间偏低，外周加长，从而使沿纵向排布的基准点串列获得近似相同的剂量；活性长度不仅没必要超出靶区长度，甚至较靶区长度更短；参考剂量与基准剂量的关系仍然维持参考剂量等于平均基准剂量的0.85倍的关系。后装放射治疗所谓“后装”，即先在准备室内将施源器放置并固定在体腔内，然后送患者进入治疗室，把与施源相联接的管头接好，再用遥控技术将源送入施源器内照射病灶。治疗结束时用遥控技术把源退回到储源器内。后装治疗装置的主要组成部分包括：施源器、贮源和源传输系统以及控制系统。施源器是个直径为毫米级的管状物，由不锈钢制成。管内可装球形的真源和假源，并有气动通道。后装治疗机的贮源系统和源传输系统包括：源分类机、主贮源室、源分配器、中间贮源室、阀门和传输管道。源分类机的功能是将真源和假源分类。主贮源室的功能是将真假球状源分配到中间贮源室的各个管道中。中间贮源室能将真源和假源按要求混合成一序列源，以便将它们送入施源器中。各种阀门和管道能便于输送球状源和测量。控制系统由计算机、电视监视系统和打印系统组成。后装机种类根据放射源在治疗时的剂量率，可分为高剂量率（12Gy/h）、中剂量率（4-12Gy/h）、低剂量率（0.2-4Gy/h）。根据放射源在治疗时的传送方式，可分为手动式后装和遥控式后装。根据放射源在治疗时的运动状态，可分为固定式、步进式、摆动式等。根据施源器的类型，可分为斯德哥尔摩式、巴黎式以及曼彻斯特式等。施源器后装放射治疗的基本操作步骤治疗计划的设计拍摄定位片放射源空间位置重建治疗计划执行及优化处理治疗计划的设计详细的体格检查及各种特殊检查(包括内镜、B超、X线、CT、MRI等)，明确肿瘤的大小、侵及范围以及和周围组织、器官的关系，确定靶区和治疗范围，设置剂量参考点和参考剂量高低剂量率的转换:转换系数多为0.60-0.65拍摄定位片先将治疗容器置放于所需的治疗部位并加以固定，再将定位所用的金属标志串(间距10mm)送入治疗容器内。在模拟机或X线机下拍摄2张不同的X线片。摄片首先确定中心点，再确定通过此点的中心轴，此点可作为三维空间坐标重建的原点。摄片定位的方法有正交法、等中心法、半正交法、变角法及空间平移法等。其中以正交法及等中心法为最常用。正交法正交法示意图等中心法等中心法示意图半正交法半正交法示意图变角法变角法示意图平移法平移法示意图放射源空间位置重建将左侧X线片置入于图像数字化处理仪的发光板上，定出坐标原点及X轴将X线片显示的定位金属标志点输入计算机内同法将右侧X线中显示的定位金属标志点输入计算机内，至此重建完成，计算机可显示三维空间的不同平面(如XY、YZ、XZ平面)中放射源的位置。治疗计划执行及优化处理将设置好的剂量参考点及参考剂量输入计算机，进行剂量计算。优化处理是指通过计算机进行复杂的数学运算，将距源相同或不同距离的参考点达到相同的剂量，这需放射源在各贮留点，停留不同的时间来完成。优化处理完成后，可从菜单中的剂量分布项中找出不同平面的剂量分布图，如剂量分布欠满意，可进行调整，如增减某贮留点的贮留时间或重新优化，直到满意为止。近距离放疗放射生物学特点单次大剂量、不均匀照射，属于大分割放疗范畴高度适形的剂量分布近距离放疗剂量分布特点和距离的平方成反比、和放射源有关、介质不做修正1cm=10000.5cm=40002cm=2503cm=111.1近距离放射治疗的临床应用鼻咽癌适应证(1)初治鼻咽癌外照射一定剂量(50-70Gy)后加腔内后装放疗。(2)根治性放疗后鼻咽部仍有肿瘤残留，补充腔内后装放疗或放射性粒子种植治疗。(3)根治性放疗后肿瘤局部复发，再程外照射50-60Gy后