肿瘤放射治疗物理技术新进展
肿瘤放射治疗学进展
立体定向放疗
立体定向放疗是一种新型的放疗技术，通过使用多个小型射野从不同角度聚焦于肿瘤，实现对肿瘤的高剂量照射，同 时减少周围正常组织的剂量。
图像引导放疗
常组织的损伤。
肿瘤放射生物学的新理解
01
肿瘤细胞对放射线的敏感性差异
研究发现不同肿瘤细胞对放射线的敏感度不同，这为个性化放疗提供了
依据。
02
肿瘤细胞周期与放射敏感性的关系
了解肿瘤细胞周期的特点，有助于选择最佳的放疗时机，提高治疗效果。
03
肿瘤乏氧与放射抵抗
研究肿瘤乏氧与放射抵抗的关系，为克服放疗抵抗提供了新的思路。
早期的肿瘤放射治疗学主要采用镭和X射线进行治疗，随着科技的发展，放疗技术逐渐演变为使用高 能直线加速器、伽马刀、射波刀等多种设备和技术。
肿瘤放射治疗的重要性
肿瘤放射治疗是恶性肿瘤治疗的重要手段之一，它能够通过局部控制肿瘤来延长 患者的生存期和提高生活质量。
对于某些类型的肿瘤，放疗甚至是唯一有效的治疗方法，如皮肤癌、前列腺癌等 。此外，放疗还可以与其他治疗方法如手术、化疗等联合应用，提高综合治疗效 果。
头颈部肿瘤类型
头颈部肿瘤主要包括鼻咽癌、喉癌、口腔癌、口咽癌等， 不同类型的肿瘤放射治疗策略略有不同。
放射治疗技术
随着放射治疗技术的不断发展，三维适形放疗、调强放疗 和立体定向放疗等技术在头颈部肿瘤中得到广泛应用，提 高了治疗的精确性和疗效。
胸部肿瘤的放射治疗
胸部肿瘤放射治疗概述
胸部肿瘤放射治疗主要包括肺癌、食管癌和纵隔肿瘤的治疗，通过放射线对胸部肿瘤进行 照射，达到控制和缩小肿瘤的目的。
肿瘤放射治疗的物理进展
ＶＯＩ３Ｏ Ｎ Ｏ ． ．１ Ｍ ａｌ ００ ｌ － ，２ ２
・
综
述 ・
肿 瘤放 射治疗 的物理进 展
钟 守 昌
（ 江汉 大 学 医学 与 生 命 科 学 学 院物 理 学 教 研 室 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） 湖 ３ ０ ６
关 键 词 ： 射 治 疗 ； 维 适 形 （Ｄ ） 调 强 （Ｍ ） 立 体 定 向 放 三 ３Ｃ ； Ｉ ； 硼 中子浮获治疗 系统 （ Ｃ ）超热 中子 ； ＮＢ Ｔ ； 高线 性 能 量 转 换 （ Ｅ ＨＬ Ｔ）
放 射 治疗 的根 本 目的是 努力 提 高放 射 治 疗 的增 益比， 即最 大 限度地 将 放 射线 的剂 量 聚集在 病灶 （ 靶 区） ， 内 杀死 肿 瘤细 胞 ， 使 病 灶 周 围 正 常 组 织 或 器 而
每 一个 射 野 内诸 点 的输 出剂量 率 能按 照 要求 的方式
进行 调 整 。同时 满 足 以上 两个 必 要条 件 称 为广 义三
官少 受 或免 受 射线 的照 射 。常 规放 射 治疗 主 要是 利
用 放 射线 对 各种 组 织器 官 的正 常细胞 群 和 肿瘤 细 胞 群 的不 同损 伤 和不 同 修 复 能 力 的差 别 来 进 行 的 ， 即 在 正 常组 织 能够 耐 受 的 条 件 下 ， 大 限 度 地 杀 死 肿 最 瘤 细 胞 。然 而 ， 瘤 细 胞 致 死 剂量 与 正 常 组 织 耐 受 肿 剂 量 的差 别 一般 不 是 太 大 ， 当放 射 剂 量 达 到 一 定 数 量 值 时 ， 剂 量 虽可 以使 肿瘤 细 胞全 部致 死 ， 往 往 该 但
ｒｄａｉｎｔ ｅａ ｙ Ｄ Ｔ） 一种 提 高 治疗 增 益 比 ａ ｉｔ ｈ ｒｐ ，３ ＣＲ 是 ｏ
放射治疗技术新进展 一
四川大学华西医院肿瘤中心
Cancer Center, West China Hospital, SCU
调强放射治疗
逆向计划优化与目标函数（或代价函数）设 置
• 将逆向问题考虑成一个优化问题 • 确定治疗的目标，通过设置代价函数让计
• 自适应放射治疗 • PET/CT
• 全身照射
• 粒子放射治疗
• 全身电子束照射
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放射治疗技术新进展（一）
1
调强放射治疗
2
容积旋转放射治疗
3
断层放射治疗
4
自适应放射治疗
35
全身照射
36
全身电子束照射
调强放射治疗
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调强放射治疗
放疗流程
“经典”适形放疗
调强放疗
治疗参数
TPS
剂量分布
均匀辐射强度 的剂量输出
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Cancer Center, West China Hospital, SCU
Cancer Center, West China Hospital, SCU
自适应放疗的流程
自适Pl应an计划
存储融合后 的影像
患者摆位
IGRT
评估每天的治 精确定位 疗剂量
治疗
根据剂量要求 改变或生成新
的组织轮廓
修改组 织轮廓
四川大学华西医院肿瘤中心
医学物理学在放射治疗中的应用
医学物理学在放射治疗中的应用放射治疗是一种广泛应用于癌症治疗的方法，其基本原理是利用高能辐射杀死癌细胞。
放射治疗的成功取决于许多因素，包括肿瘤的类型和位置、放射源的选择和传递、辐射剂量、临床目标体积的定义以及治疗计划的设计等。
医学物理学提供了相关的理论和技术支持，保证放射治疗的准确性和有效性。
本文将根据医学物理学在放射治疗中的应用特点进行分类讨论。
肿瘤体积的测量和计算肿瘤体积的测量对于放射治疗计划设计至关重要。
医学物理学技术包括磁共振成像、计算机断层扫描和超声成像等，可以用于测量和计算肿瘤体积和周围重要组织的结构。
通过这些手段可以确定肿瘤与正常组织的边界，进而提高治疗的精度和准确性。
同样，这些技术可以根据肿瘤的生长、收缩或移动对治疗计划进行实时调整。
辐射计划设计治疗计划是指在确定明确的肿瘤体积范围和重要组织结构后，制定用于治疗肿瘤的辐射计划。
这个过程需要根据肿瘤体积、位置和周围有关组织的辐射敏感性等因素来确定放射源在体内最佳的位置和辐射剂量。
医学物理学可以提供辐射计划设计所需的技术支持，如辐射计算、模拟和验证等。
辐射治疗控制放射治疗控制是指确保病人治疗前、中、后的辐射剂量和治疗方法的准确性、稳定性和可重复性。
正确的放疗计划和技术支持可以保证核素的定位、辐射源的选择和配置、辐射剂量的控制、设备状态的监测和维护等。
同时，还可以通过实时监测拍摄、计量和记录等方式，进一步验证放射治疗的有效性和可靠性。
放射性质量保证一旦计划制定并开始施行放射治疗，就需要对辐射质量进行严格的质量保证。
这包括严密的设备管理和校准、放射监测和防护、剂量测量和控制等。
医学物理学通过参与放射治疗工艺和质量保证体系的设计、监督、维护和改进，确保治疗的安全和效果。
总结医学物理学在放射治疗中扮演着至关重要的角色。
通过技术手段和科学理论的支持，它保障了治疗计划准确性、治疗控制完整性和辐射质量的稳定性。
在放射治疗中，不断提高技术水平，促进化疗的精度和安全性将是医学物理学未来的发展方向。
闪光放射治疗(Flash-RT)技术的研究进展
闪光放射治疗(Flash-RT)技术的研究进展
戴相昆;吴韶鹃;王金媛;俞伟;杜乐辉;阎长鑫;张石磊;马娜;雷霄;曲宝林
【期刊名称】《中国医学装备》
【年(卷),期】2024(21)1
【摘要】经过多年发展,精准放射治疗技术已广泛应用,但现有技术仍受限于正常组织耐受剂量的限制,无法实现肿瘤治疗的最佳目标。
闪光放射治疗(Flash-RT)是一种以超高剂量率射束(UHDR)进行照射的放射治疗技术,能够在显著降低正常组织辐射损伤的同时,最大限度地治疗肿瘤。
但直到目前,Flash-RT的生物学机制、关键物理参数及触发机制等尚不明确,其原理及临床转化应用仍处于研究阶段。
本综述通过归纳Flash-RT相关研究,阐明Flash-RT研究的技术进展及临床转化应用。
【总页数】7页(P2-8)
【作者】戴相昆;吴韶鹃;王金媛;俞伟;杜乐辉;阎长鑫;张石磊;马娜;雷霄;曲宝林【作者单位】解放军总医院第一医学中心放射治疗科
【正文语种】中文
【中图分类】R815
【相关文献】
1.超高剂量率放射治疗(FLASH-RT)的研究进展
2.大功率花瓣加速器X射线闪光放射治疗设备设计研究
3.X射线闪光放射治疗临床应用设备研究进展
4.闪光放射治疗对比常规放射治疗在放射性肺损伤中的机制探索
5.闪光放射治疗(Flash-RT)在肿瘤治疗中的研究进展
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乳腺癌放射治疗的新进展
乳腺癌放射治疗的新进展乳腺癌放射治疗的新进展1、引言乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，临床治疗中，放射治疗在提高疗效、减少复发率以及改善生存率方面起着重要作用。
本文将介绍乳腺癌放射治疗的最新进展，包括治疗技术、剂量计算、治疗方案选择等。
2、乳腺癌放射治疗技术2.1 传统放射治疗技术传统放射治疗技术包括外部放射治疗和内部放射治疗，外部放射治疗常用的技术包括三维适形放射治疗、调强放射治疗和强子治疗等。
内部放射治疗主要是通过放射源直接放置在肿瘤周围或内部，例如高剂量率表面放射治疗和乳腺癌粒子治疗等。
2.2 新近放射治疗技术随着科技的进步，新近放射治疗技术不断涌现。
其中，立体定向放射治疗（SBRT）是一种精确定位并高剂量辐照肿瘤的技术。
其他新近技术包括调强强调放射治疗（IMRT）、融合放疗和免疫放射治疗等。
3、乳腺癌放射治疗剂量计算3.1 剂量计算的基本原理剂量计算是放射治疗规划的关键一步，准确的剂量计算可以保证治疗的有效性和安全性。
常见的剂量计算方法包括射线剂量计算和Monte Carlo方法。
3.2 基于射线剂量计算的方法基于射线剂量计算的方法包括蒙特卡洛算法、ISD（Iterative Surface Dose）方法和点核计算等。
3.3 基于Monte Carlo方法的剂量计算Monte Carlo方法是一种基于随机抽样的方法，它可以模拟射线的传输过程以及与组织相互作用的概率。
4、乳腺癌放射治疗方案选择4.1 早期乳腺癌放射治疗方案早期乳腺癌放射治疗方案主要包括乳房或乳腺床区域的整体放射治疗和局部放疗。
4.2 中晚期乳腺癌放射治疗方案中晚期乳腺癌放射治疗方案主要包括乳房或乳腺床区域的局部治疗和辅助放疗。
5、本文档涉及附件本文档附带相关研究论文、放射治疗方案示例以及剂量计算数据等。
6、本文所涉及的法律名词及注释6.1 放射治疗：指利用放射线照射疾病部位，以达到控制肿瘤生长或减轻症状的治疗方法。
6.2 适形放射治疗：是指根据肿瘤部位和形态设计出合适的照射区域和剂量分布，以达到控制肿瘤生长的目的。
放射治疗概述与进展
.
43
图像引导放射治疗
校正患者摆位
调整治疗计划
引导射线束照射
最终目的
引导放射线准确的按计划设计投照到肿瘤靶区
.
44
IGRT系统流程
.
45
图像引导放射治疗
引导图像类型
• 二维 X射线透视图像或三维重建图像， • 有时间标记的四维图像 • 超声二维断层图像或三维重建图像 • 其他信号 可以是体表红外线反射装置反射的红
脉综合症；止血：鼻咽癌，宫颈癌等
.
26
放疗与其他治疗的综合治疗
放疗与手术的综合治疗：
(一)、术前放疗 优点：（1）照射后使肿瘤缩小，从而提高手
术切除率，（2）减少手术野内癌细胞的污染， 从而减少手术区癌细胞种植，降低癌细胞的生命 力，从而可能减少播散。
缺点：（1）延迟手术（2）可能影响切口愈合
术前放疗价值较为肯定的有头颈部肿瘤如上颌 窦癌、宫体癌、直肠癌等。放疗2-4周后手术。
呼吸运动
肿瘤控
制率下 降
脱靶
肺部靶 组织位
移
放疗并 发症增
加
.
正常组 织损伤 增加
扩大 照射 区
53
IGRT的主要实现方式
自主屏气
主动
腹部压块 bodyfix
被动
暂停/减 小呼吸 运动幅
度
呼吸运动
照射野 跟随运
动
体外标记 体内标记
动态监 测呼吸
加速器 响应
.
54
放射治疗技术新进展
•容积旋转调强放疗（VMAT） •螺旋断层放疗（Tomo Therapy） •自适应放疗 •立体定向放疗（SRT） •重粒子放疗
肿瘤放射治疗物理技术的研究
肿瘤放射治疗物理技术的研究肿瘤在我国每年会造成上百万人的死亡，放射治疗是恶性肿瘤治疗的主要方式，现阶段肿瘤治疗后的生存率不到50%，也就是说大约有一半的肿瘤患者治疗效果不是十分理想，所以要对原有的放射治疗方法进行改进和完善，精准定位、准确控制照射剂量，制定有效的放射治疗计划和治疗方案，提升肿瘤病人的五年生存率。
标签：肿瘤放射;放射治疗;物理技术物理技术主要有射线种类、射线能量、体外近距离照射、靶区的精确定位、重粒子束等。
高能射线和电子束的应用，使剂量关系和水平有了很大的提升，保证正常组织在受到同等剂量的照射前提下，缩小了放射治疗的面积，肿瘤受到的照射剂量得到提高，五年的生存率明显得到提升。
一、物理技术在肿瘤放射治疗中的应用分析放射治疗的主要目的是肿瘤的局部控制概率（TCP），为局部治疗提供支持，并且要降低对肿瘤周边组织的影响，减少放射并发症概率（NTCP），对这两项数据影响较大的是物理和生物放射，可以将肿瘤组织和周围的健康组织进行分割，保证肿瘤接受正常的照射剂量，降低照射对正常组织的影响，降低健康组织的照射剂量，对肿瘤进行有效的放射治疗，确保肿瘤受到大程度的损伤，物理技术主要是为了控制放射剂量，调整肿瘤周围正常组织和肿瘤之间的剂量关系和剂量水平。
使用物理技术进行肿瘤放射治疗的五年生存率如下：虽然取得了一定的效果，但是在物理技术实际应用中，还存在着一些问题，主要有以下几点：（1）医院放疗部门使用的是CT/MRI设备，检测肿瘤的情况，但是具有很大的局限性，只有靶区内小部分检测到CT/MRI片，靶区检测的不够全面，重要器官三维信息缺失，确定不了GTV、CTV，也明确不了OAR的体积，所以医生在进行PTV选择时，会适当的扩大靶区的边界，对照射剂量造成一定的影响;（2）忽略了OAR计算、对组织内剂量分布细节没有重视，所以预测不出肿瘤周围正常组织NTCP，然而NTCOP对于肿瘤的放射治疗非常关键，直接关系到TCP的变化;（3）在肿瘤放射治疗中，只针对共面射野设计，对非共面射野的放射治疗具有相当大的困难;（4）没有有效的评估手段，比如劑量分布的评估、DVH图对比;（5）放射治疗时，重复照射时体位不能保证精确，会产生一定的治疗误差，以及没有任何的治疗验证对策。
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肿瘤放射治疗物理技术新进展
摘要：肿瘤的放射治疗可以追溯到1895年和1898年X射线和镭的发现，对于放射治疗在肿瘤治疗中的应用，医学界不断突破原有的医学桎梏，取得新的进展。
近百年来，越来越多的新技术应用于临床，这些都是由于肿瘤放射物理学的发展。
本文就放射治疗在肿瘤治疗中的重要性、放射治疗物理学的现状及未来的发展方向进行了论述，并对近百年来肿瘤治疗医学的重大进展进行了梳理。
关键词：肿瘤；放射治疗；物理技术
1.肿瘤放射物理学
对于肿瘤放射物理学的定义，学术界普遍接受的观点之一是研究人体内各种辐射的结构、表现和分布。
利用肿瘤放射物理学可以研究增加肿瘤剂量和减少正常组织接收的方法。
2.放射治疗在肿瘤治疗中的应用
放射治疗通常用于恶性肿瘤。
长期以来，放射治疗、外科手术和化学药物是治疗肿瘤的常用方法，也被称为肿瘤治疗的三大治疗方法。
近年来，由于放射治疗与计算机新技术的结合，以及与放射生物学、分子生物学等其他学科的融合，放射治疗的应用越来越广泛，应用状况逐步提高，已成为最重要的治疗手段。
通过放疗、手术和化疗的努力，肿瘤的5年生存率得到了显著提高，如表所示。
目前肿瘤局部控制失败是肿瘤治疗失败的主要原因。
因此，局部肿瘤控制的成功率可以提高肿瘤治疗的概率。
而辐射物理手段可以达到这个目的。
3.放射治疗物理学的现状
放射物理学的起源可以追溯到1895年仁钦发现X射线，1898年居里夫人回收放射性元素镭，过去常用的X射线机由于辐射能力低，穿透能力不足，现在已经淘汰，皮肤表面对此有很大的反应，不适用于体内肿瘤的治疗。
上世纪50年
代，远程60 Co治疗机已广泛应用于临床治疗，其能量可达1.25mev，穿透能力强，对皮肤的损伤远低于以往的射线机。
到了20世纪50年代，回旋加速器和电
子感应加速器开始应用于临床。
回旋加速器和电子线产生的高能X射线和电子线
具有许多优点。
目前，放射治疗可分为常规放射治疗和精确放射治疗两大类。
在过去，常规
放射治疗的使用更为频繁。
由于计算机发展水平的限制，定向技术一直没有得到
很好的应用。
常规放疗是当时唯一的放疗方法。
但由于这种方法缺乏准确性，属
于传统的经验性放疗。
为了避免损伤其他机体组织，增加肿瘤剂量，影响肿瘤的
局部控制率，导致肿瘤在体内的远处转移或局部复发。
但20世纪90年代前后，
随着计算机技术的广泛应用，计算机水平的迅速提高，医学影像技术得到了前所
未有的发展，放射治疗开始提高其准确性，并出现了精确的放射治疗方法。
这个
时代被称为“三精”时代，即精准定位、精准规划、精准治疗。
肿瘤放疗经历了从二维放疗到三维规划系统的发展。
以往二维治疗不能完全
准确定位肿瘤部位，只能根据检查经验判断一般部位。
为防止对其他组织的损伤，本疗法限制了肿瘤的剂量，不能完全切除肿瘤。
然而，随着三维规划系统的出现，三维适形放疗可以应用于临床实践中，以更准确地治疗肿瘤。
3.放疗工艺
精确放疗的前提是保证患者在放疗的全过程中位置高度一致、重复性强，因
此每个放疗患者都需要采用定位。
合理的定位不仅要考虑现场分布的要求，还要
考虑患者的健康状况和重复性。
肿瘤定位是指在CT扫描台上安装定位板，定位固定装置放置在钢板上，位
置根据患者实际治疗位置设置，并且，用激光模拟定位灯，用记号笔在患者皮肤
或热塑性薄膜上标记目标区域的中心。
由于成像原理的局限性，CT不能准确反映
人体各种组织信息，因此CT图像与MRI图像的融合是目前主要的发展方向。
治疗方案设计是指根据临床需要优化和确定治疗方案的过程，是放射治疗的
重要环节。
前者主要取决于肿瘤与邻近敏感组织的几何关系；后者对辐射场方向
的依赖性较小，但更依赖于肿瘤靶体积和敏感结果体积的具体要求以及剂量限制。
在临床实践中，应努力实现计划目标，尽量少领域、尽可能低强度调制水平，提
高计划实施效率。
从某种意义上说，治疗计划的实施是计划设计的逆向过程。
本阶段的中心任
务是确保患者能够获得计划设计阶段规定的目标剂量大小和相应的剂量分布。
在
治疗定位过程中，可能会导致靶区边缘剂量的不准确，进而导致系统误差和随机
误差领域复发率的增加，因此，质量保证和质量控制在肿瘤局部控制中起着非常
重要的作用。
患者治疗方案设计中的计划验证和图像引导（计划验证和图像引导）主要是
基于患者组的定位误差和器官运动数据来确定PTV与CTV之间的距离。
但事实上，个体差异有时会很大，所以有必要使用个性化的间距。
图像引导精密放疗是指应
用图像验证，减少器官运动和定位误差对治疗的影响，缩小计划靶区边界，保护
周围正常组织器官，同时增加辐射剂量，给致命的肿瘤剂量，而不造成过度的正
常组织损伤。
影像引导精密放疗是放射治疗的主要发展方向，也是真正精确放疗
的开始。
4放疗的技术新进展
理想的放疗方案是对肿瘤进行大剂量放疗，最大限度地保护周
围正常组织。
放射治疗技术的发展就是追求这一目标的过程。
4.1屏气和呼吸门控技术
对于易受呼吸运动影响的靶区，屏气可以暂时停止靶区的运动，提高放疗的
准确性。
屏气技术主要包括深吸气屏气（dibh）技术和主动呼吸控制（ABC）技术。
由于治疗前需要积极配合和适当的呼吸训练，该技术仅适用于呼吸功能良好、愿意配合的肿瘤患者。
呼吸门控放射治疗（rgrt）技术并不能缩小肿瘤的运动范围，而是指在治疗
过程中，仅在特定的呼吸阶段，利用红外线或其他方法监测患者的呼吸。
该技术
不需要屏气，具有良好的适用性和耐受性。
4.2四维放射治疗
四维放射治疗是在传统的时变三维放射治疗的基础上发展起来的。
专家将其
定义为在图像定位、计划设计和治疗实施阶段，考虑解剖结构随时间变化的放射
治疗技术。
四维CT是指在一个呼吸周期或其他运动周期的每个阶段采集一组三
维图像，所有阶段的三维图像构成一个时间序列，即四维图像。
四维放射治疗的
理念是使用四维成像中使用的呼吸监测设备来监测患者的呼吸。
当患者进入特定
阶段时，治疗机将调用该阶段的现场参数来实施治疗。
目前，四维放射治疗仍处
于研究阶段。
4.3高能重粒子疗法
高能重粒子治疗包括质子治疗和负离子治疗π 低原子序数介子和碳离子。
重粒子束的高线性能量转移突破了传统放射肿瘤学的发展瓶颈，是肿瘤放射治疗
的前沿技术。
碳离子的突出特点是具有较高的相对生物效应值，具有比质子更好
的肿瘤剂量一致性的双重优势。
对某些常规放疗无效的难治性肿瘤，具有疗效好、疗程短、无明显并发症等特点。
4.4. 放射治疗物理学的发展方向
目前，放射治疗物理学的主要发展方向是质子治疗，它比较新颖，尚处于探
索和发展阶段。
自1946年Wilson提出质子束在医学中的应用以来，1991年美国
首次出现了一种专用于医学的质子装置，目前该装置在儿童肿瘤和肺癌的治疗中
有良好的表现。
虽然这一方法尚未得到广泛应用，但随着科学技术的发展和技术
的成熟，人们认为质子放射治疗可以摆脱以往一些治疗方法的缺陷，使肿瘤的治
疗更加精确和彻底。
参考文献
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报,2015,(30):42-45.
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