光动力学疗法优秀课件.ppt
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1、光动力学疗法第1页,本讲稿共60页什么是光动力学疗法?第2页,本讲稿共60页v过程过程:特定波长的激光照射使组织吸收的光敏剂特定波长的激光照射使组织吸收的光敏剂受到激发,而激发态的光敏剂又把能量传递给受到激发,而激发态的光敏剂又把能量传递给周围的氧,生成活性很强的单态氧。单态氧和周围的氧,生成活性很强的单态氧。单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应,产生细胞毒相邻的生物大分子发生氧化反应,产生细胞毒性作用,进而导致细胞受损乃至死亡。性作用,进而导致细胞受损乃至死亡。v光动力疗法的作用基础是光动力效应。光动力疗法的作用基础是光动力效应。第3页,本讲稿共60页O O2 2(1)光敏剂(2)激光直接杀
2、伤细胞血管损伤炎症免疫反应(3)光化学和光生物学反应(4)治疗效应第4页,本讲稿共60页光动力疗法的发展历程 第5页,本讲稿共60页19001900年,年,Raab Raab 就发现了光动力反应。就发现了光动力反应。19101910年,年,Hausmann Hausmann 报道了血卟啉(报道了血卟啉(Hp Hp)引起的光动力)引起的光动力学损伤作用。学损伤作用。19601960年,年,Lipson Lipson 制备出血卟啉衍生物(制备出血卟啉衍生物(HpDHpD),并于),并于 1966 1966 年探索性地应用于肿瘤治疗。年探索性地应用于肿瘤治疗。19761976年年,Kelly ,Ke
3、lly 用用 HpD-PDT HpD-PDT 治疗了一例复发的膀胱癌治疗了一例复发的膀胱癌,观察观察到治疗后病变组织坏死脱落到治疗后病变组织坏死脱落,而周围的正常膀胱粘膜未受损而周围的正常膀胱粘膜未受损伤。伤。第6页,本讲稿共60页19821982年,国际抗癌联盟(年,国际抗癌联盟(UICC UICC)首次将)首次将 PDT PDT 专题列专题列入第十三届代表大会议程。世界各国的许多研究组,对入第十三届代表大会议程。世界各国的许多研究组,对这项技术进行了一系列的基础实验和临床研究,并着手这项技术进行了一系列的基础实验和临床研究,并着手相关药物和设备的开发研制。相关药物和设备的开发研制。1984
4、1984年,年,Roswell Park Roswell Park 癌症研究所从癌症研究所从 HpD HpD 中分离出中分离出高效组分高效组分,命名为命名为 photofrinII(photofrinII(即后来商品化的即后来商品化的 PHOTOFRIN II)PHOTOFRIN II)。自此,世界上大多使用。自此,世界上大多使用 photofrinII photofrinII 作为基本的光敏剂。作为基本的光敏剂。19861986年,国际光动力学会(年,国际光动力学会(IPA IPA)成立。迄今)成立。迄今 IPA IPA 已举行已举行了了 8 8 届国际学术会议。届国际学术会议。第7页,本讲
5、稿共60页u目前,在欧美日等许多发达国家,光动力治疗作目前,在欧美日等许多发达国家,光动力治疗作为一种肿瘤治疗的新技术,已经获得政府主管机为一种肿瘤治疗的新技术,已经获得政府主管机构的审查批准,在越来越多的医院成为一种新的构的审查批准,在越来越多的医院成为一种新的常规治疗手段,基础研究不断深入,临床应用日常规治疗手段,基础研究不断深入,临床应用日益广泛。益广泛。u产业界也在加快新型光敏药物和配套设备的研产业界也在加快新型光敏药物和配套设备的研究制步伐,以满足医疗市场不断增长的需要。究制步伐,以满足医疗市场不断增长的需要。第8页,本讲稿共60页u我国对光动力治疗的研究起步并不晚,完成的临我国对光
6、动力治疗的研究起步并不晚,完成的临床病例数更堪称世界第一,在上个世纪八十年代床病例数更堪称世界第一,在上个世纪八十年代曾经出现过一个研究热潮。曾经出现过一个研究热潮。u近年来由于种种原因,研究规模和人员队伍近年来由于种种原因,研究规模和人员队伍都明显萎缩,基础研究和临床应用都转入低都明显萎缩,基础研究和临床应用都转入低潮。潮。第9页,本讲稿共60页光动力效应的基本条件 第10页,本讲稿共60页主要影响因素是光敏剂和照射光。主要影响因素是光敏剂和照射光。光敏剂光敏剂:光动力活性光动力活性、光吸收特性光吸收特性和和靶向特性靶向特性,决定了其临床可用性和适用范围。决定了其临床可用性和适用范围。照射光
7、照射光:波长正确性波长正确性、输出稳定性输出稳定性和和投照可靠性投照可靠性也是决定治疗效果重要的可控因素。也是决定治疗效果重要的可控因素。光动力效应三要素1.光敏剂光敏剂2.照射光照射光3.氧氧第11页,本讲稿共60页定义:定义:在光化学反应中,只吸收光子并将能量传递在光化学反应中,只吸收光子并将能量传递给那些不能吸收光子的分子,促其发生化学反应,给那些不能吸收光子的分子,促其发生化学反应,而自己则不参与化学反应,这类分子就称为光敏剂。而自己则不参与化学反应,这类分子就称为光敏剂。有氧分子参与的伴随生物效应的光敏反应称为光动有氧分子参与的伴随生物效应的光敏反应称为光动力反应,把可引发光动力反应
8、破坏细胞结构的药物力反应,把可引发光动力反应破坏细胞结构的药物称为光动力药物,即光敏剂。称为光动力药物,即光敏剂。光敏剂第12页,本讲稿共60页第一代光敏剂第一代光敏剂 HpD HpD 是由是由 8 8 种组分组成的混合制剂,种组分组成的混合制剂,其有效成分主要是双血卟啉醚或酯其有效成分主要是双血卟啉醚或酯(DHE)(DHE),约占药,约占药物总量的物总量的 20-30%20-30%左右。左右。光敏素光敏素 (Photofrin Photofrin)是是 HpD HpD 二期精制、二期精制、提纯以后的产物,提纯以后的产物,DHE DHE 等有效成分的含量在等有效成分的含量在 80%80%以上。
9、以上。第一代光敏剂第13页,本讲稿共60页光源和传导系统 早期的光源早期的光源:利用灯泡来做体表照射,特别是皮肤,利用灯泡来做体表照射,特别是皮肤,通过过滤取得所需波长的光,去掉其它能引起发热通过过滤取得所需波长的光,去掉其它能引起发热的光。这种光源的不足之处是在光的传递、光的控的光。这种光源的不足之处是在光的传递、光的控制、精确性方面都受到限制。制、精确性方面都受到限制。激光以其单色性好、方向性好、功率大激光以其单色性好、方向性好、功率大、亮度高、亮度高、相干性好的优点,可以更有效地激发光动力反相干性好的优点,可以更有效地激发光动力反应应。第14页,本讲稿共60页n激光波长在激光波长在450
10、-1000nm 450-1000nm 之间,治疗表浅病变一般选用绿光之间,治疗表浅病变一般选用绿光和黄光,治疗深部病变或瘤体较大的肿瘤多选择红光和近红和黄光,治疗深部病变或瘤体较大的肿瘤多选择红光和近红外光;外光;n激光波长应与所选用的光敏剂吸收峰有最大限度的重叠;激光波长应与所选用的光敏剂吸收峰有最大限度的重叠;n由于由于 PDT PDT 需要大光斑照射或多光路输出,照射持续时需要大光斑照射或多光路输出,照射持续时间长,激光器应具有较大的输出功率和稳定的工作性间长,激光器应具有较大的输出功率和稳定的工作性能。能。光动力治疗对激发光源的要求第15页,本讲稿共60页在在 PDT PDT 治疗的过
11、程中,吸收光谱有时和最佳作治疗的过程中,吸收光谱有时和最佳作用光谱不一致,即最大吸收波长,不一定就是用光谱不一致,即最大吸收波长,不一定就是最佳治疗波长。最佳治疗波长。波长越长对组织的穿透越深。波长是波长越长对组织的穿透越深。波长是 700nm 700nm深度就深度就接近接近0.8cm0.8cm,800nm 800nm 的光可达的光可达 1cm 1cm。光动力效应的深浅主要取决于光的穿透深度。光动力效应的深浅主要取决于光的穿透深度。后者后者在肿瘤的治疗中有很有意义,在肿瘤的治疗中有很有意义,第16页,本讲稿共60页表面的肿瘤(皮肤或口腔内)可用简单的透镜;表面的肿瘤(皮肤或口腔内)可用简单的透
12、镜;支气管、消化道或膀胱内的肿瘤支气管、消化道或膀胱内的肿瘤:可将石英光导可将石英光导纤维通过内镜技术送达肿瘤部位;纤维通过内镜技术送达肿瘤部位;扩散装置:扩散装置:通过在光纤的顶端安置球状或圆柱通过在光纤的顶端安置球状或圆柱状的扩散装置,还可以在内填充散射价质使光线状的扩散装置,还可以在内填充散射价质使光线向四周均匀的扩散。向四周均匀的扩散。光的传递第17页,本讲稿共60页光动力治疗中的激光照射与通常的激光手术的区别 第18页,本讲稿共60页q通常的激光手术通常的激光手术:利用高能激光束所产生的局部高:利用高能激光束所产生的局部高温,来切开、汽化或凝固病变组织,是一种温,来切开、汽化或凝固病
13、变组织,是一种单纯的单纯的物理作用过程物理作用过程;q光动力治疗中的激光照射光动力治疗中的激光照射:只起激活光敏剂的作:只起激活光敏剂的作用,能量无需太集中,不会造成照射区的明显升用,能量无需太集中,不会造成照射区的明显升温,更不会造成组织的热损伤,是一种温,更不会造成组织的热损伤,是一种光化学反光化学反应诱导的生物化学作用过程应诱导的生物化学作用过程。第19页,本讲稿共60页光动力效应治疗疾病的机制第20页,本讲稿共60页光动力治疗中,除了光能转化过程中产生的单态氧和自光动力治疗中,除了光能转化过程中产生的单态氧和自由基能直接杀伤病变细胞外,还因这一过程引发的毛细血由基能直接杀伤病变细胞外,
14、还因这一过程引发的毛细血管内皮损伤和血管栓塞造成的局部微循环障碍,进一步导管内皮损伤和血管栓塞造成的局部微循环障碍,进一步导致病变组织的缺血性坏死。致病变组织的缺血性坏死。光动力效应治疗疾病的前提1.特定病变组织能较多地摄取和存留光敏剂特定病变组织能较多地摄取和存留光敏剂2.靶部位又较易受到光辐射。靶部位又较易受到光辐射。第21页,本讲稿共60页光敏毒性物质有效地与细胞的许多位置相结合,这光敏毒性物质有效地与细胞的许多位置相结合,这些位置包括生物分子和亚细胞器官如线粒体、微粒些位置包括生物分子和亚细胞器官如线粒体、微粒体和细胞核等。单态氧通过氧化膜的脂质和蛋白的体和细胞核等。单态氧通过氧化膜的
15、脂质和蛋白的氨基酸、氧化核酸(特别是鸟嘌呤部分)达到组织氨基酸、氧化核酸(特别是鸟嘌呤部分)达到组织的损伤的损伤 。光敏毒性物质结合位点第22页,本讲稿共60页1.1.细胞膜细胞膜损伤,损伤,PDTPDT之后不饱和脂肪酸被氧化,膜蛋之后不饱和脂肪酸被氧化,膜蛋白发生交连导致细胞通透性增加和氨基酸、核白发生交连导致细胞通透性增加和氨基酸、核 、糖转运受破坏。糖转运受破坏。2.2.线粒体线粒体是卟啉分布的主要部位,被认为是一个是卟啉分布的主要部位,被认为是一个PDTPDT损损伤的重要靶器官。伤的重要靶器官。3.3.微血管的内皮细胞微血管的内皮细胞和和内皮细胞的胶原蛋白基质内皮细胞的胶原蛋白基质,最
16、大的可能性是血管和细胞同时损伤导致肿瘤组最大的可能性是血管和细胞同时损伤导致肿瘤组织的破坏。织的破坏。PDT损伤的目标 第23页,本讲稿共60页4.4.PDTPDT能引起能引起中性粒细胞中性粒细胞在作用部位的积聚;在作用部位的积聚;5.5.光照可使光照可使NKNK细胞细胞的活性和数量增加,可能与肿的活性和数量增加,可能与肿瘤的杀伤有关;瘤的杀伤有关;6.6.PDTPDT对对DNADNA的损伤的损伤能诱发肿瘤细胞的凋亡和改变能诱发肿瘤细胞的凋亡和改变癌基因癌基因c-junc-jun、c-fosc-fos的表达。的表达。第24页,本讲稿共60页光动力治疗是怎样进行的?第25页,本讲稿共60页概念:
17、激光光动力学疗法(Photodynamic Therapy,PDT)(1)光敏剂(2)激光直接杀伤细胞血管损伤炎症免疫反应(3)光化学和光生物学反应(4)治疗效应新生组织修复1.1.给患者注射或外涂光敏剂;给患者注射或外涂光敏剂;2.2.对病灶区进行激光照射。对病灶区进行激光照射。步骤第26页,本讲稿共60页p光敏剂光敏剂 PHOTOFRIN PHOTOFRIN 注射后通常需等待注射后通常需等待4040至至50 50 小时才进行激光照射。小时才进行激光照射。p此时病变组织的光敏剂浓变仍保持在较高水平,而此时病变组织的光敏剂浓变仍保持在较高水平,而周边正常组织中的光敏剂浓度已降到低水平。选择周边
18、正常组织中的光敏剂浓度已降到低水平。选择这个时机照光,既可有效杀伤病变组织,又可减少这个时机照光,既可有效杀伤病变组织,又可减少对周边正常组织的损伤,争取获得最佳的选择性杀对周边正常组织的损伤,争取获得最佳的选择性杀伤效果。伤效果。第27页,本讲稿共60页PDT的主要临床适应症第28页,本讲稿共60页靶组织为靶组织为“薄层薄层”结构的疾病:结构的疾病:皮肤、皮肤、粘膜的浅表肿瘤、鲜红斑痣、视网膜黄粘膜的浅表肿瘤、鲜红斑痣、视网膜黄斑变性、动脉粥样硬化和牛皮癣等疾病。斑变性、动脉粥样硬化和牛皮癣等疾病。深部肿瘤或瘤体较大的肿瘤:深部肿瘤或瘤体较大的肿瘤:通过特殊通过特殊的照射方法加以解决。的照射
19、方法加以解决。第29页,本讲稿共60页光动力治疗毒副作用大吗?第30页,本讲稿共60页光动力疗法的主要不良反应是光过敏反应。由于皮肤内光动力疗法的主要不良反应是光过敏反应。由于皮肤内残留的光敏剂残留的光敏剂 PHOTOFRIN PHOTOFRIN 清除过程较慢,患者在注射清除过程较慢,患者在注射光敏剂后的一个来月中,必须避免阳光直射或强烈的灯光敏剂后的一个来月中,必须避免阳光直射或强烈的灯光照射,以防止皮肤光过敏反应。光照射,以防止皮肤光过敏反应。第31页,本讲稿共60页在治疗后数天内,患者的治疗部位有可能出现局部的在治疗后数天内,患者的治疗部位有可能出现局部的暂时的反应性水肿,这也可能造成某
20、些不适,如胸、暂时的反应性水肿,这也可能造成某些不适,如胸、背或腹部的疼痛,支气管癌的病人发生呼吸困难,食背或腹部的疼痛,支气管癌的病人发生呼吸困难,食管癌的病人发生吞咽困难,膀胱癌的病人发生尿频、管癌的病人发生吞咽困难,膀胱癌的病人发生尿频、血尿等,其他有可能出现的副反应如发烧、便秘。血尿等,其他有可能出现的副反应如发烧、便秘。第32页,本讲稿共60页光动力治疗肿瘤的优点 第33页,本讲稿共60页1.1.创伤很小:创伤很小:借助光纤、内窥镜和其他介入技术,可借助光纤、内窥镜和其他介入技术,可将激光引导到体内深部进行治疗,避免了开胸、开将激光引导到体内深部进行治疗,避免了开胸、开腹等手术造成的
21、创伤和痛苦。腹等手术造成的创伤和痛苦。2.2.毒性低微:毒性低微:进入组织的光动力药物,只有达到一定进入组织的光动力药物,只有达到一定浓度并受到足量光辐照,才会引发光毒反应杀伤肿浓度并受到足量光辐照,才会引发光毒反应杀伤肿瘤细胞,是一种局部治疗的方法。人体未受到光辐瘤细胞,是一种局部治疗的方法。人体未受到光辐照的部分,并不产生这种反应,人体其他部位的器照的部分,并不产生这种反应,人体其他部位的器管和组织都不受损伤,也不影响造血功能,因此光管和组织都不受损伤,也不影响造血功能,因此光动力疗法的毒副作用是很低微的。动力疗法的毒副作用是很低微的。第34页,本讲稿共60页3.3.选择性好:选择性好:光
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