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近距离放疗剂量学基础

近距离放疗剂量学基础. 大连医科大学第二临床学院 肿瘤学教研室 陈 英 海. 外照射 （远距离照射）. 内照射 （近距离照射）. 高能 X( γ) 剂量学 高能电子束剂量学. 近距离放疗剂量学. 放射治疗按放射源与人体的 相对位置关系分类. 近距离放疗剂量学的主要内容. 1 、概述 2 、使用的放射源 3 、物理量、单位制和剂量计算 4 、各剂量学系统 5 、施治技术及临床剂量学步骤. 第一节 概 述. 1 、什么是近距离放疗？.

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近距离放疗剂量学基础

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  1. 近距离放疗剂量学基础 大连医科大学第二临床学院 肿瘤学教研室 陈 英 海

  2. 外照射 （远距离照射） 内照射 （近距离照射） 高能 X(γ) 剂量学 高能电子束剂量学 近距离放疗剂量学 放射治疗按放射源与人体的相对位置关系分类

  3. 近距离放疗剂量学的主要内容 1 、概述 2 、使用的放射源 3 、物理量、单位制和剂量计算 4 、各剂量学系统 5 、施治技术及临床剂量学步骤

  4. 第一节 概 述

  5. 1、什么是近距离放疗？ 近距离放疗也称内照射，它与外照射（远距离照射）相对应，是将封装好的放射源，通过施源器或输源导管直接置入患者的肿瘤部位进行照射。

  6. 2、基 本 特 征 • 放射源贴近肿瘤组织，肿瘤组织可以得到有效的杀伤剂量，而邻近的正常组织，由于辐射剂量随距离增加而迅速跌落，受量较低。 • 近距离照射很少单独使用，一般作为外照射的辅助治疗手段，可以给予特定部位，如外照射后残存的瘤体等予以较高的剂量, 进而提高肿瘤的局部控制率。

  7. 3、近距离放疗的照射方式 • 腔内治疗 • 管内治疗 • 组织间插植治疗 • 术中插植治疗 • 表面敷贴治疗

  8. 4、放射源的置放方式 • 手工 手工操作大多限于低剂量率且易于防护的放射源 。 • 后装技术 后装技术则是指先将施源器 (applicator) 置放于接近肿瘤的人体天然腔、管道或将空心针管植入瘤体，再导入放射源的技术，多用于计算机程控近距离放疗设备。

  9. 5、现代近距离治疗的特点 • 后装技术。 • 单一高活度放射源，源运动由微机控制的步进马达驱动。 • 放射源微型化。 • 剂量分布由计算机进行计算。

  10. 6、近距离放疗按剂量率大小划分 • 低剂量率 (LDR)：＜2~4Gy／h • 中剂量率 (MDR)： ＜4～12Gy／h • 高剂量率 (HDR)： ＞12Gy／h

  11. 第二节 近距离放疗使用的 放射源

  12. 1、近距离治疗常用的放射性核素

  13. 2、现代近距离治疗常用的放射性核素

  14. 第三节 近距离放疗的物理 量、单位制和剂量 计算

  15. 一、近距离放疗的物理量和单位制 • 放射源的活度 (activity，A) ： 放射性物质的活度定义为源在 t 时刻衰变率。 放射活度的旧单位是居里(Curie)，符号Ci，它定义为1Ci=3.7×1010衰变/秒 在标准单位制下放射活度单位是贝克勒尔(Bq)，1Bq=ldps=2.70×10-11Ci

  16. 密封源的外观活度 Aapp： 在实际应用中，源的有效活度直接受源尺寸、结构、壳壁材料的衰减及滤过效应的影响，源在壳内的内含活度，即裸源活度与有外壳时放射源的活度测量值可能存在很大差异，因此派生所谓外观活度的概念，它定义为同种核素、理想点源的活度，它在空气介质中、同一参考点位置上将产生与实际的有壳密封源完全相同的照射量率。目前随着源尺寸的微型化，外壳材料变得更薄，导致外观活度与内含活度的差异日趋缩小，外观活度又可称作等效活度 。

  17. 放射性核素的质： 放射性核素射线的质量用核素符号、半衰期和辐射线的平均能量三要素来表示。 如：钴Co-60的HVL=5.24年， γ辐射线平均 能量为1.25MeV; 铱Ir-192的HVL=74.2天， γ辐射线平均能量为0.38MeV;

  18. 照射量常数Г: 在特定的条件下，单位质量的放射源在单位距离处的纯γ射线的量。 • 吸收剂量 D: 吸收剂量的定义为dE/dm的商，dE为电离辐射在质量为dm的介质中沉积的平均能量。SI单位为戈瑞（Gy）。

  19. 二、剂量计算 距源r处吸收剂量： D=A×f ×Г×(1/r2 ) ×φ×T 其中：A：源的外观活度（mCi) f：伦琴~拉德转换因子（cGy/R-1) Г: 照射常数 φ：剂量分布不均匀校正函数，一般取常数 T：组织散射与衰减因子

  20. 三、放射源在介质中的剂量分布 （一）、空间剂量角分布 1、理想点源的剂量角分布为同心圆

  21. 2、微型柱状源的空间剂量角分布 胶片法测量192Ir放射源空间剂量角分布结果

  22. 3、线源与微型模拟源的剂量分布的比较

  23. 4、不同核素在水中径向剂量衰减

  24. 近距离放疗剂量学特点 • 局部剂量高，达到边缘后剂量陡然下降。 • 照射范围内剂量分布不均一，近源处高。

  25. 第四节 近距离放疗的剂量学系统 • 经典妇瘤 (宫颈癌) 剂量学 • 组织间插植的巴黎剂量学系统 • 腔内、管内照射剂量学

  26. 一、妇瘤腔内照射剂量学系统 • 斯德哥尔摩系统 • 巴黎系统 • 曼彻斯特系统 • 纽约系统

  27. “系统”的含义 “系统”指的是，欲在治疗体积内获得一适宜的剂量分布，要求必须遵循的一系列放射源分布的规则，如使用放射源的类型、强度、应用的方法和几何设置；同时“系统”也明确了剂量表示和计算的方法。如果改变了放射源的分布规则，系统所预示的剂量分布也会有所改变。

  28. 系 统 放射源 强 度 治疗时间 几何设置 示意图 斯德哥 Ra-226 高 较 短 宫腔: 串接 尔摩 (140mgRa) (1天) 阴道: 平或弯曲 巴 黎 Ra-226 低 较 长 宫腔: 串接 (60 mgRa) (2天) 阴道: 3个独立 源 曼彻斯特 Ra-226 中 长 宫腔:串接 (伦琴) (3天) 阴道: 2个卵形源 A-B点系统 各系统的主要特点比较 系 统 放射源 强 度 治疗时间 几何设置 示意图

  29. 纽约系统

  30. ICRU38号报告的建议 • 除确定靶区和治疗区外，ICRU还定义了参考体积的概念，即参考等剂量面包罗的体积。参考剂量值对低剂量率(0.4～2Gy／h)治疗为60Gy；对高剂量率治疗为相应的(<60Gy)等效生物剂量值。参考体积由剂量分布反映的长 (dl)、宽 (dw)、高 (dh) 确定 . • 定义直肠剂量参考点(R)、膀胱剂量参考点(BL)

  31. 参考体积的定义

  32. 有关剂量监测点的定义

  33. 二、组织间插植的巴黎剂量学系统 布源规则 ： 等距封装在塑管中的串源 (ribbon) 均呈直线型、彼此相互平行、各线源等分中心位于同一平面、各源相互等间距、排布呈正方形或等边三角形、源的线性活度均匀且等值、线源与过中心点的平面垂直。

  34. 若靶区厚度T≤12mm则用单平面插植， 若靶区厚度T≥12mm则用双平面插植 • 基准剂量点 (basal dose points) 定义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 (Basal Dose) 是各基准点剂量BD的平均值BD：且参考剂量RD=0.85 BD

  35. 步进源剂量学方法 1．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。 2．活性长度不仅没必要超出靶区长度，甚至较靶区长度更短(一般AL=L一1.0cm)。 3．参考剂量与基准剂量的关系仍然维持RD=0.85 BD的关系。

  36. 第五节 施治技术 • 腔内治疗 • 管内治疗 • 组织间插植治疗 • 术中插植治疗 • 表面敷贴治疗

  37. （一） 腔内、管内治疗 1. 特点： 腔内、管内照射技术的特点是利用人体自身天然腔体和管道置放施源器，治疗诸如宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、主支气管肺癌、直肠癌及阴道癌等。 2. 应注意的问题： 1．参考点设置 2．剂量梯度变化 3．源步进长度的影响

  38. 1．参考点设置问题 • 腔管治疗的剂量参考点大多相对治疗管设置，且距离固定。 例如，食管癌、气管肿瘤参考点设在距源轴10mm处，直肠、阴道癌治疗参考点定在粘膜下，即施源器表面外5mm。当然，这并不意味着认定肿瘤靶区边缘就在这一距离，而是为了施治技术的相对统一以及便于院所间交流形成的规范。因为如果不这样做，距离反平方因素将会使各院所之间的实际施治剂量大相径庭，完全丧失交流的基础，这是近距离放疗有别于外照射的一个重要方面。

  39. 2．剂量梯度变化问题 • 剂量梯度变化的影响随之而来的另一个问题是施源器的规范化问题。因为参考点确定后，与正常组织反应有直接关联的粘膜受量将由治疗管的外径大小决定。腔内照射施用器管径和参考距离的选择须控制Ds／Dr之比在2～3，必要时还需依患者反应程度减少Dr量。同理，阴道、直肠癌照射的参考点选在施用器表面或粘膜下5mm，这时选用较粗的柱状施用器有利于削弱靶区的梯度变化，这时G3>>G10。

  40. 3．源步进长度的影响问题 源步进长度可在2.5、5、10mm等级差中选用，其中选2.5或5mm是等效的。这是因为微型铱源活性长度约在4.5mm，选用2.5和5mm步长均达到模拟等线密度铱丝的效果，治疗管外均可得到连贯的等剂量分布；与此相反，若采用10mm步长将会导致高剂量岛和冷、热剂量区交错的状况 ，在使用外径较粗的施用器时，这一现象被隐含在施源器内尚不足虑；而用纤细塑管施治，葫芦状分布必然会影响疗效，故不应提倡采用。

  41. （二）组织间插植治疗 预先将空心针管植入靶区瘤体后，再导入步进源进行照射，其剂量分布直接受针管阵列的影响。若使用模板规则布阵可模拟传统巴黎剂量学系统 或按步进源剂量学系统 获得较均匀的剂量分布，用于乳腺癌、软组织肉瘤等插植治疗；亦可采用徒手操作，非规则布阵，用于舌癌、口底癌等解剖结构较复杂，无法使用模板的部位。这时可借助优化概念及方法改善剂量分布均匀度。

  42. （三）术中插植治疗 • 手术中置管术后照射该技术主要用于受限要害器官，手术切缘不净，亚临床灶范围不清的情况。这时可在瘤床范围预埋数根软性塑管，术后导入步进源做补充照射。该方法适用于部分脑瘤 (邻近中枢部位) ，胰腺、胆管、膀胱癌、胸膜瘤等手术，有利于提高肿瘤控制率、减少复发以及便于分次多程照射。实施过程中需做好瘤床金属标记，理顺软塑管排布次序和走向，避免扭曲、折损和交错，最好使用有硬芯的塑料管，这是保证术后顺利施治的前提。

  43. （四）表面敷贴治疗 • 用于表浅皮肤癌治疗，根据巴黎剂量学原则按单平面插植条件布源，为降低靶区剂量变化梯度，需避免直接将塑管贴敷在皮肤表面，可用组织等效材料、蜡块或凡士林纱布隔开。另外，切忌用于深层(≥lcm)肿瘤的治疗，因为剂量梯度落差可能导致肿瘤在达到控制剂量之前，皮肤剂量已远远超出其耐受水平，而产生严重烧伤。

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