放射性粒子植入技术

放射性粒子植入规范化治疗申文江2015.4.放射治疗用放射线治疗各种恶性肿瘤及部分良性疾病2005年我国城乡居民十大死因中国医学论坛报2006.4.27第二版•恶性肿瘤•脑血管病•心脏病•呼吸系统疾病•损伤及中毒•消化系统疾病•内分泌营养及代谢疾病•泌尿及生殖系统疾病•精神障碍、神经系统疾病肿瘤治疗•手术•放射治疗•化疗•生物治疗•中医中药20世纪肿瘤治疗5年生存率的变化45301555年生存率(%)60年代30年代上世纪初90年代恶性肿瘤可以治愈45%手术治愈22%放射治疗治愈18%化疗治愈5%TubianaMEurJCancer28A:2061199221世纪重要策略•癌症治疗中RT仍是中流砥柱，与其他治疗模式比较，显示了主要贡献:•手术治愈49%;RT40%;化疗11%医师报2014.10.16医师报2014.10.16医师报2014.10.16医师报2014.10.16RT的重要贡献美国，1991-1996，放疗作为癌症首选治疗：前列腺癌的32.9%，肺癌的44.1%美国一半以上的癌症患者治疗过程中某个阶段需用放疗北京、上海、杭卅、广卅四个肿瘤医院65-75%患者在治疗中采用过放射治疗60%的癌症患者接受放射治疗ChaoKSC.RadiationOncology在发达国家半数以上的癌症患者须要放射治疗ActaOncologica2003,42:416放射治疗学内容放射物理学放射生物学放射临床治疗学放疗历史1985.11.8晚上，WilhelmConradRoentgen在德国Wurzbu的实验室中，发现一种新的阴极射线，能穿透黑色硬纸板，但不能透过铅和铂。Roentgen保密了7周，一天晚上他用这种射线记录他妻子手和戒指的影像1895.12.18WurzburgPhysico.MedicalSociety发表了X线的发现，诞生放射影像学和放射肿瘤学最早的放疗最早用X线治疗良性病：湿疹、狼疮1896年（X线发现7年后），法VictorDespeignes用X先治疗胃癌，发表在MedicalRecord1896，美Chicago医学生EmilGrubbe治疗癌症病人1899年，瑞士ThorStenbeck，TageSjogen治疗皮肤1910年，报告X线治疗可缓解疼痛1902年，美NewHaven的ClarenceSkinner第一次用X线治疗腹腔深部恶性肿瘤，因为穿透深度有限，没有广泛的正常组织损伤放射性核素20世纪初，法Becquerel,发现天然放射活性铀盐（Ra）1901年，Marie和PierreCuire发现镭和釙（po）1901年，用放射性核素治疗癌1902年，Vienna的医生用Ra治疗喉癌1904年，纽约用Ra管插入肿瘤，是第一例近距离治疗1913年，Colorado矿，专业生产Ra源，开始商业化治疗放射线损伤1901年，Becquerel把Ra管放在背心口袋里持续14天，遭到严重的皮肤烧伤MarieCurie和她的女儿患血液病死亡放射治疗学•放射物理学：设备、剂量、维修•放射生物学：射线与组织的相应作用，分隔方式，正常组织反应•放射临床治疗学：治疗适应症、禁忌症•治疗计划、实施、反应处理、疗效及预后观察4P医学•现代医学的发展方向，转化医学是实现4P途径（美NCI2013）•预测perdiction•预防pervetion•个体化personalization•参与participation放射线种类●低LET(线性能量传递）X线(常压、高能）光子电子●高LET快中子、慢中子质子重粒子氦离子、碳离子、负兀介子放疗的追求与目标•个体化放疗：疗效最大化、损伤最小，达到理想的放疗模式•生物靶区定义/勾画，与生物剂量放疗。肿瘤细胞具乏氧、增殖、代谢、凋亡、基因突变等差异，了解总体与个体差异性，有针对性进行治疗。影像指引进展到分子影像学指引新放疗内容•外照射：常规RT、IMRT、立体定向、新分次、有兴趣的质子/轻离子（强子治疗）等•近距离治疗：高/中/低剂量率，脉冲、永久植入，新放射核素（125I、103Pd、131Cs），IORT等。•靶治疗：新生物学/基因载体，新放射核素（如α-emitters），BNCT全部上述常见特征：增加治疗指数•RT已经使用超过120年，结果现在世界广泛积累成功使用RT的经验。•21世纪，RT保持癌治疗的主要地位，经常与手、化联合•过去20年，技术进展导致引进很多新RT类型，（即IMRT,V-MAT.立体定向RT，IORT,高-LET治疗，生物靶向RT.永久性粒子植入等）。这些发展能更多改进治愈率。但有时在决定从常规RT选择使用新治疗方法，使用积累的临床经验困难。•这就是为什么学习放射生物学是最基本的重要性放疗的目的•放疗是有100余年历史，有效的治癌方法•放射肿瘤学家是专业训练的使用放射线根治肿瘤的医生•大约2/3的癌症病人在治疗癌症的过程中需用放疗治疗历史的进展20世纪40年代前放疗设备简陋，性能低下，对放射线作用机理缺乏认识，使放疗效果未能充分显示。20世纪50年代后•接触治疗机•深部X线治疗机•60Co远距离治疗机•各类加速器•后装近距离治疗适用于任何部位的各种肿瘤HighspeedcomputersRoboticImage-GuidedTechnologyX-RayImagingCTImaging放射治疗进展6MV-X线直线加速器-----------------常规外照射治疗+MLC+TPS-----------3D-CRT+MLC+TPS（逆向）----IMRT+MLC+TPS（DRRS)----IGRT+MLC+TPS+CT+跟踪----4D-CRTx线模拟机TPS治疗计划系统PET-CTPET/CTPETfromto解剖显像P.Brueghel功能成像传统放疗vs精确放疗•传统放疗（普通/常规放疗），技术精度低，损伤大、疗效差。追求疗效与损伤平衡•精确放疗，精确定义靶区，精确治疗。影像指引，生物靶区。提高疗效，减少或不会发生损伤结论：•RT是非常成功和效价比有益的治疗癌症模式；大部分病人达到治愈或症状缓解；现代进展支持进一步改进RT成功率的希望；新技术的成功应用，主要是对放射生物挑战BFCO2003，3（3）放射性粒子植入•利用具有放射活性的粒子,永久性植入到肿瘤组织中,借放射性粒子释放的放射线,对肿瘤进行治疗•放射性粒子植入是近距离治疗的内容之一粒子植入的历史1909年和Degrais用导管将带外壳的镭置入前列腺尿道，完成第一例近距离治疗前列腺癌；1915年，Barringer在纽约纪念医院，用4-6英寸长镭针，行会阴插植治疗前列腺癌。因为直肠损伤较大，未能广泛推广1931年，Forssell提出“近距离治疗”的术语；Quimby提出剂量表格计算方法，并由曼彻斯特Paterson和Parker医生进一步完善1952年，Flocks首创术中组织间注射胶体金粒子治疗前列腺癌，PasTeau1901年，PierreCurie发明带包壳同位素，能埋入组织ABS美国近距离治疗学会•交流近距离治疗经验，开展继续教育•出版杂志•组织学术活动，开展防治肿瘤研究•制定规范指南，开发新技术•对患者进行宣教，科普活动•成立于1978年ABS发表2011年有关肿瘤数字新增病例死亡病例前列腺癌24089033720乳腺癌23048039520宫颈癌127104290ABS公报2014.2.10•1914年，最早用镭管插入肿瘤组织，一定时间后取出20世纪70年代，纽约纪念医院whitmore首先用I-125粒子行耻骨后前列腺组织间植入，治疗B、C期患者20世纪80年代后期，粒子插植适应症扩大；图像分析技术新放射性核素及模板指导系统、治疗计划系统相继用于粒子植入；并发展外照射与粒子植入联合治疗，使粒子治疗技术进一步发展与完善；•1915年2月，泌尿外科医生BenjaminBarringer首先用镭源经会阴植入治疗前列腺癌数百例•1904年3月，HughHamplonYoung创造经会阴前列腺根治切除术•之后，Young开展了组织间植入技术a.通过直肠检查确定前列腺及精囊位置b.直肠施源器c.标记尿道、膀胱颈及三角区d.治疗后10个月触诊所见•Young设计的经直肠腔内施源器和固定术。施源器尖端有100mCi镭源，外包白金和橡胶，滤过α、β和次级χ线，施源器每天交替放在直肠、尿道和膀胱间，且两次不照射粒膜，每天典型剂量100-200mg.h•手指插入直肠指引，经会阴植入放射性针，Young报告惊人效果，大部分病人疼痛及梗阻缓解•1926年纪念医院用荷氡的金粒子代替玻璃源及镭针，通过交接使粒子分成间隔，粒子持久植入1926•盆腔X片，前列腺内金粒子的位置，患者接受多次植入粒子植入设备a.纪念医院最早用过的套管和针，每次穿刺植入一个粒子，用蜡固定b.伦敦研究所用的植入针，可植入一串粒子，不必补充装填c.伦敦研究所用的粒子枪，放入10个粒子1955年Barringer勋章•因BenjaminBarriger的工作成绩，授予Barringer纪念勋章，此后授予贡献突出的泌尿专家•正面为Barriger头像，背面为粒子植入设备•术者或助手的手指插入直肠，感觉植入针的位置•1970年经耻骨上方植入前列腺的途径I-125粒子•1970年FelixMick研制I-125低能源，碘颗粒封入胶囊，装入钛管，置入NyTuxedo反应堆受辐射Lawrence公司制出第一个商业粒子a.6711银线粒子b.6711等剂量率等值线c.6702无标记粒子d.胶囊外观Mick施源器•1973年由UlrichKHenschke教授设计第一代Mick施源器用于临床，较好的控制粒子，并增加防护•1992年第一份治疗病人的宣传资料“前列腺癌另一种治疗方法：放射性粒子植入”“我几乎立即康复”、“我的生活都没有改变”、“我仍然选择粒子植入”•1995年美卫生保健部读物：I-125快速阅读手册•1996年美国“财富”杂志，IntelCEOAndyGrove谈前列腺癌，在“财富”杂志上分享他患前列腺癌诊治选择决策的故事，包括有效的粒子治疗，使很多男性和他们的家属受到启发•1994-1997杂志上发表相关论文•1997•“有什么不同”•1998•10年DFS报告•1999•DavisBJ报告：•前列腺癌根治性切除标本分析，包膜外扩散（ECE）为35%（92/265）•2002•超声检查3D粒子排列•2003•3D剂量测量•2002-2004•粒子植入相关论文•2006•前列腺癌处方剂量研究•ABS前列腺癌治疗指南•NCCN前列腺癌治疗指南放射性粒子植入的要求•必须有合作团队：外科、放疗科（或专业培训合格医、物、技）、护士•放疗科合作专业人员：医师、物理师、技师、防护师•放疗前必须作出计划（pre-plan）•放疗中应即时优化（影像指引）•放疗后必须质量评估（post-plan）放射性粒子植入的优点•局部适形放疗,使肿瘤得到高剂量,而周围正常组织受量很少,增加肿瘤与正常组织剂量分配的差植,减少并发症,增加疗效•永久性植入的粒子,长期释放射线,使肿瘤细胞增殖减少,局部控制率提高•剂量率较低,对氧的依赖性小,降低氧增比,射线作用增强,部分克服了氧细胞的放射抗拒性•易于防护,半衰期较短粒子植入的适应证•前列腺癌•肺癌及胸腔肿瘤•肝癌•胰腺癌•骨和软组织肿瘤•眶内肿瘤•头颈部肿瘤•脑肿瘤•盆腔复发肿瘤•椎旁及椎体肿瘤•肾及肾上腺肿瘤单用粒子植入适应证•病理证实•直经7cm以下实体病灶•局部进展期肿瘤植入需结合外照射等综合治疗措施•局部进展期可用粒子植入达到姑息治疗目的粒子植入的禁忌证•生存期不超过3个月者•恶液质，一般情况差，不能耐受粒子植入治疗•空腔脏器慎用•淋巴引流区不用于预防性植入•严重糖尿病•估计重要器官可能受到超过耐受剂量的照射放射性粒子植入的特点•影像指导下的放疗（IGRT）•单次立体定向放疗（SRS）高剂量—肿瘤局部高剂量—周围正常组织得到保护•达到根治剂量，提高局部控制率•精确（准确）适形的放疗—适形指数达