放射物理学ppt课件.ppt
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1、“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第八章第八章 治疗计划设计的物理治疗计划设计的物理 原理和生物学基础原理和生物学基础“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 前面几章讨论了各种射线的物理性质、剂量测量、剂前面几章讨论了各种射线的物理性质、剂量测量、剂量分布以及各种组织对射线剂量分布的影响。量分布以及各种组织对射线剂量分布的影响。 本章将对
2、治疗计划设计的基本原理、本章将对治疗计划设计的基本原理、生物学基础生物学基础,包,包括临床要求、剂量学原则、布野原理等进行原则性的叙述。括临床要求、剂量学原则、布野原理等进行原则性的叙述。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第一节第一节 计划设计中的临床和生物学因素计划设计中的临床和生物学因素 一、临床要求一、临床要求 放射治疗的目的:放射治疗的目的:不论是根治性放疗,还是姑息性放不论是根治性放疗,还是姑息性放疗,其根本目的在于疗,其根本目的在于给予肿瘤很高的治愈剂
3、量而其周围的给予肿瘤很高的治愈剂量而其周围的组织和器官接受的剂量却很少。组织和器官接受的剂量却很少。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 治疗增益比:治疗增益比:表示因某种治疗技术致成的表示因某种治疗技术致成的肿瘤控制概肿瘤控制概率与周围正常组织损伤率之比率与周围正常组织损伤率之比,该比值正比于两者所受的,该比值正比于两者所受的剂量之比。可以通过提高肿瘤的治愈剂量和放射敏感性,剂量之比。可以通过提高肿瘤的治愈剂量和放射敏感性,也可以通过减少正常组织损伤的办法来提高放
4、射治疗的治也可以通过减少正常组织损伤的办法来提高放射治疗的治疗增益比。疗增益比。 治疗比:治疗比:正常组织耐受剂量和肿瘤致死剂量之比正常组织耐受剂量和肿瘤致死剂量之比,不,不受治疗技术的影响。受治疗技术的影响。 肿瘤的致死剂量:肿瘤的致死剂量:放射线使得绝大部分肿瘤细胞破坏放射线使得绝大部分肿瘤细胞破坏死亡而达到局部治愈的放射线的剂量。死亡而达到局部治愈的放射线的剂量。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。例:例:精原细胞瘤的致死剂量为精原细胞瘤的致死剂量为2500
5、cGy,照射野内肠管的耐受,照射野内肠管的耐受剂量为剂量为5000cGy,治疗比大于,治疗比大于1;畸胎瘤的致死剂量为畸胎瘤的致死剂量为10000cGy,治疗比小于,治疗比小于1。治疗比大于治疗比大于1的,用放射治疗有可能治愈,治疗比小于的,用放射治疗有可能治愈,治疗比小于1的,的,放射治疗治愈的可能性小。放射治疗治愈的可能性小。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。曲线说明曲线说明: 正确选择肿瘤正确选择肿瘤的治疗剂量,对的治疗剂量,对控制肿瘤和减少控制肿瘤和减少
6、正常组织并发症正常组织并发症有很大影响。有很大影响。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 表表8-1、表、表8-2分别给出了各种类型、不同期别的肿瘤的分别给出了各种类型、不同期别的肿瘤的致死剂量和各种正常组织的耐受剂量,是放射治疗医生和放致死剂量和各种正常组织的耐受剂量,是放射治疗医生和放射物理工作者设计放射治疗计划的依据。射物理工作者设计放射治疗计划的依据。 两个重要表格:两个重要表格:“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信
7、息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 影响放射生物效应的因素:影响放射生物效应的因素:剂量分次剂量分次和和剂量率剂量率(用(用LQ等数学模型描述)、受照的等数学模型描述)、受照的体积因子体积因子。 受照的体积因子对生物效应的影响:受照的体积因子对生物效应的影响:(1)由于肿瘤体积增加,肿瘤克隆源细胞数增多,对给由于肿瘤体积增加,肿瘤克隆源细胞数增多,对给定的剂量水平,治愈率随受照体积的增加而减小;定的剂量水平,治愈率随受照体积的增加而减小;(2)照射范围的增加,有可能使重要器官或组织卷入照照射范围的增加,有可能使重要器官或组织卷入照射野的体
8、积增大,放射并发症概率增加。射野的体积增大,放射并发症概率增加。二、临床和生物学因素二、临床和生物学因素“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。一、临床剂量学原则一、临床剂量学原则 第二节第二节 临床剂量学原则及靶区剂量规定临床剂量学原则及靶区剂量规定(1)肿瘤剂量要求准确肿瘤剂量要求准确。照射野应对准所要治疗的肿瘤照射野应对准所要治疗的肿瘤区即靶区区即靶区。对那些肿瘤范围不易确定或手术后的患者,在施对那些肿瘤范围不易确定或手术后的患者,在施行根治性放疗时,就必须注意将
9、潜在转移区域也包括在内。行根治性放疗时,就必须注意将潜在转移区域也包括在内。例如对不能手术的乳癌,靶区不仅要包括乳腺和胸壁,还需例如对不能手术的乳癌,靶区不仅要包括乳腺和胸壁,还需包括内乳、锁骨上和腋下淋巴结。包括内乳、锁骨上和腋下淋巴结。一个比较好的治疗计划应满足下列一个比较好的治疗计划应满足下列四项四项条件:条件:“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(2 2)治疗的肿瘤区域内,剂量分布要均匀,剂量变化不能治疗的肿瘤区域内,剂量分布要均匀,剂量变化不能超过超过5
10、5。(3 3)照射野设计应尽量提高治疗区域内剂量,降低照射区照射野设计应尽量提高治疗区域内剂量,降低照射区正常组织的受照范围。正常组织的受照范围。(4 4)保护肿瘤周围重要器官免受照射,至少不能使它们接保护肿瘤周围重要器官免受照射,至少不能使它们接受超过允许耐受剂量范围的照射。受超过允许耐受剂量范围的照射。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。理想的放射源在理想的放射源在组织中形成的剂组织中形成的剂量分布应尽量符量分布应尽量符合图合图8-4所示的理所示的理想剂量学曲线
11、要想剂量学曲线要求,因此求,因此放射源放射源的合理选择的合理选择成为成为临床医生迫切关临床医生迫切关心的问题。心的问题。 二、二、放射源的合理选择放射源的合理选择图图84 理想剂量学曲线理想剂量学曲线“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。剂量学特点:剂量学特点:最大剂量建成深度随最大剂量建成深度随射线能量增加而增加;射线能量增加而增加;在最大剂量建成点以在最大剂量建成点以前,剂量随深度的增前,剂量随深度的增加而增加,并随射线加而增加,并随射线能量的增加而减少;能量的增
12、加而减少;在建成点以后,剂量在建成点以后,剂量随深度的增加而减小,随深度的增加而减小,并随射线能量的增加并随射线能量的增加而增加。而增加。(一)高能(一)高能X射线射线“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 因剂量建成区域的剂量变化显著,所以一般因剂量建成区域的剂量变化显著,所以一般将肿瘤放在将肿瘤放在最大剂量点之后最大剂量点之后。 肿瘤区域剂量分布不均匀,而且肿瘤之后的正常组织受肿瘤区域剂量分布不均匀,而且肿瘤之后的正常组织受到较高剂量的照射。到较高剂量的照射。优点
13、是肿瘤组织前的正常组织剂量较优点是肿瘤组织前的正常组织剂量较小。小。 对高能对高能X射线,单野照射时的特点:射线,单野照射时的特点:“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 对较深部的肿瘤,应选择较高的射线能量。对较深部的肿瘤,应选择较高的射线能量。从剂量学特从剂量学特性示意图性示意图8-6中可以看出,随着射线能量的提高,肿瘤区域的中可以看出,随着射线能量的提高,肿瘤区域的剂量越均匀,肿瘤组织前的正常组织的剂量越小,但肿瘤组剂量越均匀,肿瘤组织前的正常组织的剂量越小,但
14、肿瘤组织后的正常组织剂量稍有升高。织后的正常组织剂量稍有升高。 对一般体厚对一般体厚为为20cm的患的患者 ,者 , 1 0 2 5 MV能量的能量的X射射线比较理想。线比较理想。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(二)高能电子束(二)高能电子束剂量分布特点:剂量分布特点: 肿瘤区域的剂量分布比肿瘤区域的剂量分布比较均匀,符合理想剂量分较均匀,符合理想剂量分布,而且肿瘤后的正常组布,而且肿瘤后的正常组织剂量很小。但肿瘤前的织剂量很小。但肿瘤前的正常组织剂量很高,等
15、于正常组织剂量很高,等于或大于肿瘤剂量或大于肿瘤剂量。(皮肤。(皮肤剂量随能量的增加而增加,剂量随能量的增加而增加,并且接近最大剂量点的剂并且接近最大剂量点的剂量)。量)。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 高能电子束本身的剂量特性决定于它只高能电子束本身的剂量特性决定于它只适用于治疗表浅适用于治疗表浅的、偏心部位的肿瘤的、偏心部位的肿瘤,而且以,而且以单野照射单野照射较好。较好。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为
16、支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(三)电子和(三)电子和X射线混射线混合束治疗合束治疗假设肿瘤之后有重要假设肿瘤之后有重要器官脊髓。器官脊髓。两者结合后,在保证两者结合后,在保证得到相同的肿瘤剂量得到相同的肿瘤剂量情况下,皮肤剂量和情况下,皮肤剂量和脊髓剂量都相应得到脊髓剂量都相应得到了改善。了改善。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(四)高(四)高LETLET射线射线 负负介子、质子和其介子、质子和其他重离子等
17、,因他重离子等,因电离密电离密度度比比X射线、电子束的射线、电子束的高,称为高,称为高传能线密度高传能线密度射线射线。 高高LET射线的剂量分射线的剂量分布具有理想剂量学曲线布具有理想剂量学曲线的特点,从剂量学的观的特点,从剂量学的观点看来,是比较理想的点看来,是比较理想的放射源。放射源。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 为了保证治疗方案的执行和改进以及对治疗方案进行评为了保证治疗方案的执行和改进以及对治疗方案进行评价、交流,需要记录和报告治疗方案。价、交流,需
18、要记录和报告治疗方案。 在记录和报告治疗方案时只有肿瘤剂量是不够的,在记录和报告治疗方案时只有肿瘤剂量是不够的,还应还应该有治疗时所用的照射技术和详细的剂量分布该有治疗时所用的照射技术和详细的剂量分布。 ICRU第第29号、第号、第50号报告中提出了有关剂量报告的一些号报告中提出了有关剂量报告的一些规定。规定。 三、外照射靶区剂量分布的规定三、外照射靶区剂量分布的规定“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(一)定义(一)定义“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)
19、三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 肿瘤区肿瘤区(GTV) 指指肿瘤的临床灶肿瘤的临床灶,为一般的诊断手段,为一般的诊断手段(包括包括CT和和MRl)能够诊断出的可见的具有一定形状和大小的能够诊断出的可见的具有一定形状和大小的恶性病变恶性病变的范围的范围,包括,包括转移的淋巴结转移的淋巴结和和其他转移的病变其他转移的病变。当肿瘤已作根当肿瘤已作根治术后,则认为没有肿瘤区治术后,则认为没有肿瘤区。临床要确定肿瘤区的原因:临床要确定肿瘤区的原因:对根治性放疗,要给予肿对根治性放疗,要给予肿瘤区以足够的剂量,使肿
20、瘤瘤区以足够的剂量,使肿瘤得到控制;得到控制;便于观察肿瘤随治疗剂量便于观察肿瘤随治疗剂量的变化及其他因素的影响。的变化及其他因素的影响。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 临床靶区临床靶区(CTV) 指按一定的时间剂量模式绐予一定剂量指按一定的时间剂量模式绐予一定剂量的肿瘤的的肿瘤的临床灶临床灶(肿瘤区肿瘤区)、亚临床灶以及肿瘤可能侵犯的范围亚临床灶以及肿瘤可能侵犯的范围。根据这个定义,对同一个肿瘤区,可能出现两个或两个以上临根据这个定义,对同一个肿瘤区,可能
21、出现两个或两个以上临床靶区的情况。床靶区的情况。肿瘤区和临床靶区是根据患肿瘤区和临床靶区是根据患者的肿瘤分布情况、肿瘤行者的肿瘤分布情况、肿瘤行为在静态影像上确定的,为在静态影像上确定的,没没有考虑到器官的运动并与所有考虑到器官的运动并与所采用的内外照射方式无关采用的内外照射方式无关。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 内靶区内靶区(internal target volume,ITV) 肿瘤区肿瘤区(GTV)和临床和临床靶区靶区(CTV)都是在静态影像上确定的
22、,没有考虑到器官的运动。都是在静态影像上确定的,没有考虑到器官的运动。但在患者坐标系中,但在患者坐标系中,CTV(GTV)的位置是在不断变化的,内)的位置是在不断变化的,内靶区定义为靶区定义为在患者坐标系中,由于呼吸或器官运动引起的在患者坐标系中,由于呼吸或器官运动引起的CTV外边界运动的范围外边界运动的范围。 ITV范围的确定应使得范围的确定应使得CTV在其内出现的概率最高,以保在其内出现的概率最高,以保证证CTV在分次照射中,得到最在分次照射中,得到最大可能的处方剂量的照射。大可能的处方剂量的照射。 ITV一旦确定,它与患者坐一旦确定,它与患者坐标系的参照物内、外标记应保标系的参照物内、外
23、标记应保持不变。持不变。lTV的确定在的确定在适形治适形治疗疗和和X()射线立体定向治疗射线立体定向治疗中中具有特殊的意义和地位。具有特殊的意义和地位。 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 计划靶区计划靶区(planning target volume,PTV) 指包括临床靶区指包括临床靶区CTV本身、照射中患者器官运动本身、照射中患者器官运动(由由ITV表示表示),和由于日常摆位、,和由于日常摆位、治疗中靶位置和靶体积变化等因素引起的扩大照射的组织范围,治疗中靶
24、位置和靶体积变化等因素引起的扩大照射的组织范围,以确保临床靶区以确保临床靶区CTV得到规定的治疗剂量。得到规定的治疗剂量。 显然显然计划靶区将决定照射计划靶区将决定照射野的大小。计划靶区野的大小。计划靶区PTV是联是联系患者坐标系和机器坐标系的系患者坐标系和机器坐标系的几何概念,几何概念,专用于治疗计划设专用于治疗计划设计与执行。因此医生和计划设计与执行。因此医生和计划设计者在确定计划靶区计者在确定计划靶区PTV范围范围时,一定要考虑到临床靶区时,一定要考虑到临床靶区CTV的解剖位置的解剖位置(由由ITV表示表示)和和将使用的照射技术。将使用的照射技术。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社
25、区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 治疗区治疗区(treatment volume,TV) 对一定的照射技术及射野安对一定的照射技术及射野安排,某一条等剂量线面所包括的范围。排,某一条等剂量线面所包括的范围。该等剂量线面原则上要由该等剂量线面原则上要由主管医生选定,但通常选择主管医生选定,但通常选择90等剂量线作为治疗区范围的下限。等剂量线作为治疗区范围的下限。一个好的治疗计划,应该使其一个好的治疗计划,应该使其剂量分布的形状与计划靶区的剂量分布的形状与计划靶区的形状相一致。但由于目前照射形状相一致。但
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