同步輻射醫(yī)學的應用課件

人類的健康問題同步輻射的優(yōu)勢和能力同步輻射的醫(yī)學應用同步輻射醫(yī)學應用的前景同步輻射的醫(yī)學應用1完整版ppt課件科學院的定位國家需求＋科學前沿國家需求安全問題：領土、網(wǎng)絡、糧食能源問題：新能源、節(jié)能技術新材料：納米、毒理環(huán)境問題：修復、保持健康問題：新的診斷、治療手段2完整版ppt課件人口與健康問題健康是人最大的財富“以人為本，全面、協(xié)調(diào)地可持續(xù)發(fā)展?！眰魅拘约膊三大手段——化學、免疫、抗生素療法兩大殺手腫瘤心腦血管疾病3完整版ppt課件心、腦血管疾病生活水平提高，食物結構變化；人均壽命延長；吸煙！每年奪走1200萬人生命，1／4。診斷的“金標準”——選擇性冠狀動脈X光造影術死亡率約0.1—0.2%，并發(fā)后遺癥約1.5—3%第一殺手4完整版ppt課件癌癥／惡性腫瘤人口老齡化；生活方式城市化；工業(yè)化進程——空氣污染吸煙！肺癌為我國發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，并將在今后30年內(nèi)大幅度增加；隨著農(nóng)村城市化的趨勢、動物及油脂類食物比重的增大，乳癌患者的死亡率也將逐步增加。第二殺手5完整版ppt課件腫瘤生長的三個時期：無血管期或稱為血管前期，此時腫瘤細胞主要靠彌散獲得營養(yǎng)，生長緩慢；血管期也稱為血管浸潤性生長期，此時腫瘤組織有新血管形成，這些血管不斷為腫瘤組織提供營養(yǎng)和排除代謝產(chǎn)物，使腫瘤得以迅速增長；轉(zhuǎn)移期，

當腫瘤生長到一定程度就向周圍組織侵襲及發(fā)生轉(zhuǎn)移——擴散。

6完整版ppt課件7完整版ppt課件健康的生活方式預防為主——腫瘤疫苗：太空瘤苗早期診斷——可以治療中期治療——為時未晚晚期——？

早期診斷是關鍵！

看到并確認病變的性質(zhì)！戰(zhàn)勝癌癥8完整版ppt課件極高的光通量波長可調(diào)諧高度準直多種實驗手段同步輻射的優(yōu)勢和能力SR作為檢測手段SR介入實際治療9完整版ppt課件同步輻射技術的優(yōu)勢方法常規(guī)方法SR的優(yōu)勢同步輻射微束治療X刀、刀、調(diào)強適形放療術進一步減小輻照損傷——腦瘤同步輻射心血管造影術選擇性冠狀動脈X光造影術安全、無并發(fā)后遺癥同步輻射肺部支氣管成像術X光透視，~1cm<1cm，提高患者五年生存率。衍射增強成像技術—乳癌Mammography~1cm<1cm，早發(fā)現(xiàn)。10完整版ppt課件同步輻射的醫(yī)學應用活體診斷

高強度、寬能譜

高度準直體外檢測11完整版ppt課件自從1894年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，X射線透視和成像技術在醫(yī)學診斷和放射治療中就扮演了十分重要的角色。

X射線透視早已經(jīng)成為一般醫(yī)院進行骨骼、胸部透視和放射治療的常規(guī)手段，基于X射線的醫(yī)療診斷和治療方法也在不斷發(fā)展，如X射線大腦CT術、乳腺腫瘤成像術、選擇性心血管造影術等等，為人類的健康作出了積極的貢獻。

12完整版ppt課件

同步輻射的高通量和亮度、可調(diào)諧、時間結構和偏振性為醫(yī)學科學的許多應用提供一個理想的光源。

1976年底美國斯坦福大學就提出并于1979年在SSRL啟動了同步輻射人體心血管造影計劃。隨后許多國家相繼開始了以心血管造影術為主的同步輻射醫(yī)學應用計劃。近年來，在法國的歐洲同步輻射裝置（ESRF）和日本的SPring-8光源分別提出了龐大的醫(yī)學應用計劃。

13完整版ppt課件人體組織的實驗室檢測病毒的結構測定已經(jīng)測定了人體感冒病毒、愛滋病病毒等重要病毒的結構；各種人體組織的顯微成像研究；輻射細胞生物學等。14完整版ppt課件活體檢測、診斷及治療觀察冠狀動脈狹窄的靜脈注射心血管造影術；觀察大腦和頸部腫瘤的單色光計算機斷層掃描術觀察早期肺癌的肺部支氣管成像術觀察早期乳房腫瘤的胸部成像術副作用極小的同步輻射微束放射治療光激活治療15完整版ppt課件同步輻射的醫(yī)學活體診斷方法人體研究人體研究動物研究動物研究體外組織16完整版ppt課件同步輻射心血管造影術盡早發(fā)現(xiàn)心臟冠狀動脈狹窄17完整版ppt課件同步輻射心血管造影術原理安全、無痛苦——非侵入性靜脈注射造影劑在碘的K吸收邊(33.17keV)兩側(cè)碘原子的質(zhì)量吸收系數(shù)分別為6.5cm2/g和37.0cm2/g，相差5.7倍；而骨、肌肉和脂肪的吸收系數(shù)幾乎相等。E1、E2單色光——對注射了碘造影劑的心臟透視成像雙色減影術18完整版ppt課件同步輻射心血管造影術NIKOS-II19完整版ppt課件心臟“搭橋”手術心臟“擴張”手術NIKOS-II20完整版ppt課件ESRF醫(yī)學應用束線21完整版ppt課件ESRF醫(yī)學應用

病人座椅探測器22完整版ppt課件線列探測器電子學基本參數(shù)有效長度

150mm空間分辨率

0.4mm讀出時間

0.8msec 動力學范圍

380000:1 23完整版ppt課件日本光子工廠采用的動態(tài)造影術24完整版ppt課件現(xiàn)狀NSLS/BNL1996年底完成了22個人體心血管造影研究

HASYLAB/DESY1997年底已完成276個病人測量

完成研究，技術封存，等待投資ESRF2000年開始人體研究PF/KEK人體研究——志愿者25完整版ppt課件肺部支氣管成像術常規(guī)手段觀測不到直徑小于1厘米的腫瘤吸入氙氣（Xe）

K吸收邊上下減影成像增加5年存活期NSLS/BNL26完整版ppt課件同步輻射肺部支氣管成像術—肺癌實施方案與同步輻射心血管造影術類似；患者吸入含Xe氣的混合氣體（80%的Xe氣、20%的O2氣）；選擇光子能量在Xe的K吸收邊（34.56keV）上下的單色X射線束進行減影成像，從而獲得肺泡的清晰圖象。人體研究27完整版ppt課件同步輻射計算機斷層掃描術大腦、頸部成像，發(fā)現(xiàn)早期腫瘤目標定位，開展后續(xù)放射治療吸收，熒光，雙光子，吸收邊減影，相位襯度28完整版ppt課件相位襯度成像技術29完整版ppt課件30完整版ppt課件早期乳房腫瘤的胸部成像術早期診斷+適當治療：有效延長患者壽命達20年ELETRRA.Italy31完整版ppt課件乳癌的早期診斷技術衍射增強成像技術—乳癌分析晶體單色器對來自樣品的吸收和折射射信號進行分別成像；對樣品產(chǎn)生的折射效應敏感，大大提高生物軟組織中密度的微小差別產(chǎn)生的成像襯度。32完整版ppt課件衍射增強技術的應用NSLS,APS33完整版ppt課件同步輻射微束放射治療同步輻射高度準直性大小約10微米、間隔約100微米的許多微線條或微點光束三維方向的立體放射治療微光束路徑上輻射造成的正常組織的損傷將會被附近健康的組織迅速修復進一步減少射線照射路徑上正常組織的輻照損傷和副作用。

34完整版ppt課件同步輻射微束放射治療梳狀光束、交叉照射：

20-50微米寬、間隔75-200微米高度幾毫米ESRF果蠅的復眼35完整版ppt課件光激活治療方法常規(guī)手段對嚴重的神經(jīng)膠質(zhì)瘤效果很差很低的長期生存率在腫瘤DNA中引入含鉑化合物的藥物選擇鉑元素的電子激發(fā)和電離——78keV的X光，Pt吸收邊上激發(fā)的俄歇電子攜帶高能量，在10納米左右的近鄰釋放能量36完整版ppt課件動物實驗——老鼠

Itshowedthatafterayearofthistreatment,threeratsoutof10wereconsideredcured,whereaswithouttreatment,allwouldbedead.

CancerRes.200464:2317-2323

37完整版ppt課件ESRF的醫(yī)學應用束線ESRF－－6.0GeV，1.5T,21極扭擺器心血管造影術人體研究支氣管成像術模型研究多能量CT體外組織乳腺成像術體外組織光激活輻射治療動物研究衍射增強成像動物研究38完整版ppt課件SPring-8的生物醫(yī)學成像中心8所大學和研究機構，三條束線全面開展醫(yī)學應用成像有關的研究39完整版ppt課件擬開展的研究方面SPring-8－－8.0GeV：彎鐵、扭擺器、波蕩器心血管造影術計劃微心血管造影術動物研究支氣管成像術計劃多能量CT計劃熒光CT計劃散射CT計劃相位增強成像動物研究乳腺成像術計劃輻射治療計劃衍射增強成像計劃40完整版ppt課件兔耳的micro-angiography常規(guī)X射線影像動脈注入Ba造影劑SR影像：24微米6微米41完整版ppt課件同步輻射醫(yī)學應用的前景心血管造影術－－期待突破三個地方－已經(jīng)完成人體實驗DESY－技術封存，等待投資沒有非同步輻射不可的因素？輻射治療－－競爭十分激烈常規(guī)、加速器成像診斷方面－－面臨突破相位襯度技術：局限性衍射增強成像：一枝獨秀42完整版ppt課件干涉法相位技術復雜尺寸限制衍射增強相位梯度相對簡單圖像直觀類同軸相位二階簡單圖像復雜三種相位襯度成像方法43完整版ppt課件我們可以做什么？BSRF－－醫(yī)學研究（切片、小動物）類同軸成像DEIDEI-CT人體診斷的先導研究極高空間分辨率