H1-Hadron Therapy

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1、强子治疗介绍(IntroductiontoHadronTherapy)中国科学院高能物理研究所方守贤唐靖宇OCPA加速器学校2010，北京密云主题一、前言二、治疗粒子种类的选择1.几何特性2.生物特性三、强子治疗的国际现状四、质子治疗装置的基本结构1.加速器2.旋转机架3.治疗方法及治疗头4.质子治疗的效果一、前言¢癌症是当今人类最难对付的严重疾病之一，在发达国家已成为人类死亡笫一杀手。¢美国癌症界的年度统计报告上宣布:人们在85岁以下(佔美国人的98.4%)的癌症死亡率已经超过心脏病的死亡率癌症死亡在妇女40-79岁男人60-79岁的年

2、令段内占主导地位¢根据日本报导,1998年死于癌症约有28万多名,估针到2000年以后每年新癌症患者近50万多名¢根据中国非正式统针，每年新癌症患者为240万名放射治疗是治疗癌症的重要手段几十年治疗癌症实践表明，放射治疗是诸多治疗手段中极为重要的一环。近年来，尤其是适形和调强治疗方法使癌症放射治疗的治愈率和有效控制率明显提高，放射治疗使某些早期局部性肿瘤获得根治。同时放射治疗对癌症所在部位周围的器官及其功能的保留有重要意义，可以改善患者的生活质量。治疗最终目的和效果全部肿瘤中局部型58%扩散型42%治疗效果常规放疗（包括质子重离子治疗）全

3、愈可以治疗(好转)45%(63%)不能治好55%(37%)基本治愈------------------------------------------------------维持生命外科手术(局)22%局部型肿瘤18%维持生活质量手术加放疗(局)6%扩散型肿瘤37%减轻症状放射治疗(局)12%减轻痛苦化学治疗(扩)5%-------------------------------------常规放射治疗和新型放射治疗常规放射治疗:放射源(放射性同位素)产生γ射线:γ刀.电子直线加速器：电子打靶产生X射线电子直线加速器：直接电子束治疗新型放

4、射治疗:质子及重离子速器:质子及重离子（统称离子治疗或强子治疗）常规的X放射治疗在某些肿瘤的治疗上已表现出较好的疗效，但治疗效果仍不够理想。据统计，在所有的常规放射治疗病人中约有30%以上局部失控，从而导致治疗失败。二、治疗粒子种类的选择离子治疗的优越性治疗效果密切相关的两大要素：射线在组织中的剂量分布特性和射线的生物效应1.几何特性：离子与X射线的主要差别能量衰变规律(BraggPeak)适形治疗（准直器、多照射野等）2.生物特性：碳离子与质子的主要差别相对生物效应(RBE)离子与X射线的主要差别几何特性：1、能量衰变规律(BraggP

5、eak)理想的放射治疗-精确治疗(适形、調强)把足够的剂量放进肿瘤同时周围正常组织毫无损伤靶区的受照剂量最大靶区周围正常组织受照剂量最小靶区的定位和照射最准靶区内的剂量分布最均匀离子与X射线的几何特性比较¢离子是带电粒子,且有较大的质量,穿透物质时深度有限且取决於其能量,有Bragg峰,即能量集中损失於末端（离子在人体中的能量衰减呈现出先慢后快上升形成一个峰值后又急速下降到零的特点，通常称此为Bragg峰性能)。在离子治疗时只要将峰值部分对准肿瘤病灶处，肿瘤处就受到最大的照射剂量，而肿瘤前的正常细胞只受到1/3左右的峰值剂量，肿瘤后部的正

6、常细胞基本上不受到任何伤害。¢X射线、伽玛射线是电磁波,无质量,穿透率强,沿途逐步损失能量到零。它与电子射线都在不同程度使被照肿瘤的前后正常细胞受到伤害，剂量的有效利用率也低，不是理想的治疗射线。¢离子治疗与X射线治疗的几何特性方面最大的差别是其纵向特性，横向特性方面也有差别，但较小，且也有利于离子束（横向伴影小）剂量在患者体中的沉积与辐照深度的关系根据粒子辐射在体内随深度变化的Bragg峰曲线，剂量可集中在肿瘤部位。碳离子（290MeV/n290MeV/n）在杀死肿瘤细胞上具有最佳的特征曲线。峰后零剂量：能够保护肿瘤周围的健康组织或器官

7、。Bragg峰展宽为了靶区纵向深度上形成剂量均匀的照射，利用不同能量的Bragg峰位的差别，即可以得到一个平台形的分布，称为Bragg峰展宽(Spread-OutBraggPeak，简称SOPB)。下图显示由6个不同能量的质子束流形成的4cm宽的SOBP。光子和质子剂量分布比较多余剂量剂量光子质子布拉格锋质子SOBPDepthinTissue肿瘤厚度质子和碳离子的Bragg峰展宽比较¢由于碳离子的Bragg峰太窄所以必需使用专用的脊滤器进行展宽，再配合不同的束流能量，以形成适合治疗的SOBP；质子束通常只需要采用其中的一种方法。单照射野时

8、剂量的分布比较X-RAYBEAM以肿瘤为轴进行旋转辐照的效应多通道的旋转辐照（通常称为多照射野）将极大的改进射线在人体内的剂量分布，对于质子的情况将变得更好。这也就是为什么离子治疗也需要旋转机