伽瑪刀的原理及應用

醫(yī)學物理實驗課堂展示2021/6/271●物質●它是β-衰變核素，半衰期為5.272年，發(fā)射β-射線和γ射線。β-射線的最大能量為3.15×105eV，γ射線的能量有1.17×106eV1.33247×106eV兩種?！袼鼘俑叨拘院怂兀瑢θ碛杏绊?，對人體的有效半減期為9.5d，在人體中的最大容許積存量為3.7×105Bq。2021/6/272●在工業(yè)上，其常用于無損探傷、輻射消毒、輻射加工、輻射處理廢物，以及用于厚度、密度、物位的測定和在線自動控制等●在農業(yè)上，其常用于輻射育種、刺激增產、輻射防治蟲害和食品輻照保藏與保鮮等●在醫(yī)學上，其常用于癌和腫瘤的放射治療。2021/6/27360Co！伽馬刀！2021/6/274伽瑪刀（GammaKnife）是立體定向放射外科（StereotacticRadiosurgery）的主要治療手段。是根據立體幾何定向原理，將顱內的正常組織或病變組織選擇性地確定為靶點，使用60Co產生的伽瑪射線進行一次性大劑量地聚焦照射，使產生局灶性的壞死或功能改變而達到治療疾病的目的。由于放射線在靶區(qū)分布的特殊性，周圍組織幾乎不受影響，其靶區(qū)壞死邊緣如同刀割，故形象稱之為“伽瑪刀”。2021/6/2752021/6/276伽瑪刀的治療原理類似于放大鏡的聚焦過程。由于射線束從各個方向穿越正常組織，正常組織所受的照射劑量非常分散，每單位體積的正常組織僅受到瞬時照射，因而正常組織得以保護，靶點以外的正常組織僅受到均勻、微弱劑量照射。只要將焦點對準病變部位，就可以像手術刀一樣準確地一次性摧毀病灶，達到無創(chuàng)傷、無出血、無感染、無痛苦、迅速、安全、可靠的神奇療效。2021/6/277伽馬刀的歷史1951年，瑞典Leksell教授首先提出了放射外科治療的設想，并設計了第一個放射治療設備。第一臺伽瑪刀于1967年研制成功，采用179個60Co放射源。1974年第二臺伽馬刀在瑞典Karolinska醫(yī)院安裝。1984年第三臺在阿根廷的BuenosAries安裝。1985年第四臺在英國的Shiffield安裝，后兩臺伽瑪刀的放射性鈷源增加到201個。1987年第五臺伽瑪刀在美國Pittsburg大學醫(yī)學院安裝，增加了直徑18mm的準直器2021/6/2781999年LeksellC型伽瑪刀誕生，將劑量計劃的進步與機器人技術結合到了一起。重大的突破在于省去了多等中心劑量計劃中人工調整坐標的操作，自動定位系統(tǒng)會根據計算機建立的劑量計劃中的靶點坐標，自動調整患者頭部，移到相應坐標位置。第一臺C型伽瑪刀于2000年安裝在美Pittsburg大學。2021/6/2791994年7月在中國深圳誕生了世界上第一臺旋轉式伽瑪刀優(yōu)點：①高度自動化，無需人工更換外準直器；②采用旋轉聚焦的手段，使射線在靶區(qū)外的正常組織中分布更均勻，降低了正常組織的損傷；③在準直器上增加了屏蔽棒，進一步降低了輻射泄露；④鈷源數量減少，降低了安裝及換源的費用。2021/6/2710使用伽馬刀：1，治療時先用立體定位系統(tǒng)對病灶進行定位。立體定位系統(tǒng)是一個特制的坐標系，患者在立體定位系統(tǒng)相對固定后，通過CT、MRI對病灶進行斷層掃描顯示出病灶與坐標系各參照點的相對位置。2，定位后，治療計劃系統(tǒng)自動對CT、MRI掃描的像進行處理，重建顱骨、病灶及其周圍組織的三維形態(tài)，并依據醫(yī)生給予的處方劑量進行治療計劃的設計，計算出治療需要的靶點數、靶點坐標、照射時間和每個靶點使用的準直器號等。2021/6/27113，在接受到治療計劃系統(tǒng)的有關參數后，電氣控制系統(tǒng)依次將各靶點送到焦點，并打開相應的準直器進行定量的照射。2021/6/2712總體步驟（主治療過程）：①患者頭部固定立體定位框架；②影像學掃描（CT或MRI）；③制訂治療計劃和確定處方劑量；④實施治療；⑤卸掉立體定位框架。全部過程大約需要2~4h。2021/6/2713伽馬刀治療腫瘤的特點：治療簡便：大約需要幾分鐘到幾十分鐘。(2)方便安全：患者不脫發(fā)，無嚴重不良反應，手術后不用輸血、用藥，不受飲食和活動限制，一般不用住院。(3)精確：治療全過程均由計算機控制，可靠，療效確切、精確、安全，正常組織無損傷。2021/6/2714(4)無明顯手術禁忌癥：高血壓病、身體狀況及心臟病、治療過程不受年齡、糖尿病和肺炎等并存病的影響，無手術禁忌癥，尤其適合于不能耐受手術或麻醉者，對多發(fā)轉移灶可一次性治療。(5)不需麻醉：不需要特殊手術前準備、用藥、無創(chuàng)傷、不出血，手術在清醒、無痛情況下進行。2021/6/2715對醫(yī)生的要求：由于目前國內生產伽馬刀的廠家較多，伽馬刀的各項參數以及應用到個體患者的參數均有差別，這就要求醫(yī)生對自己使用的伽馬刀參數事先進行測量，做到心中有數。但由于各種各樣的原因，據了解，很多醫(yī)院均沒有對使用機器的參數進行事先測定，使得治療患者時醫(yī)生完全依據生產廠家的測量參數進行操作，在治療過程中就可能存在著一定的盲目性。2021/6/2716