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第一部分质子射线治疗基础3

第一章肿瘤质子放射治疗的历史与未来3

第一节 放射肿瘤学发展的历史3

一、前言3

二、放射治疗的早期阶段3

目 录3

三、低能X线治疗高速发展时代5

四、高能量射线时代6

五、近距离治疗技术的发展7

六、放射治疗技术的进步7

七、逐渐开启的粒子治疗序幕8

八、放射肿瘤学会9

九、结束语9

二、质子治疗的快速发展阶段10

第二节 质子放射治疗发展历史与现状10

一、质子治疗的初期阶段10

三、质子治疗在中国的现状12

第三节 放射肿瘤学进展与展望13

一、临床方面的进展13

二、放射生物学方面的进展17

三、物理及设备方面的进步18

四、展望19

第二章质子放射治疗的物理学基础24

第一节 质子束的剂量学特点24

第二节 质子束能量调节和束流展宽技术26

一、定射程调能器27

二、束流展宽技术28

第三节 两类束流调节器的比较31

第一节 辐射与物质的相互作用34

一、物理阶段34

第三章质子射线的生物学基础34

二、物理－化学阶段42

第二节 辐射引起的化学变化42

一、化学阶段42

二、放射增敏作用43

第三节 电离辐射的细胞效应45

一、辐射对DNA和染色体的损伤及损伤的修复45

二、辐射对细胞的作用51

第四节 电离辐射对正常组织的损伤56

一、从细胞效应到组织损伤57

二、正常组织的结构层次和反应模式57

四、放疗中组织的耐受性59

三、早期反应和晚期反应59

第五节质子治疗放射生物学62

一、质子分割治疗放射生物学62

二、单次大剂量分割放射生物学69

三、生物效应剂量和分割照射治疗72

四、质子和放射外科治疗的剂量－体积关系76

第四章质子治疗装置80

第一节 质子治疗装置的组成和发展80

第二节 质子治疗装置的临床指标82

第三节 质子治疗加速器84

一、回旋加速器84

二、同步加速器85

三、直线加速器86

四、专用质子治疗加速器举例87

五、三类质子治疗加速器的比较92

第四节 束流输运系统93

一、束流输运93

二、转动机架94

第五节 束流配送系统96

一、射程调节与调制96

二、束流扩展与准直97

三、固定调制束流配送系统100

四、可变调制束流配送系统101

第五章北京质子医疗中心的质子治疗系统和装置105

第一节 IBA质子治疗系统的基本工作原理105

第二节 质子治疗系统的分系统和设备107

一、质子加速器107

二、质子能量选择系统112

三、束流输运系统114

四、旋转机架115

五、治疗头118

六、患者精确定位和准直系统120

七、治疗计划系统121

八、专用补偿器与准直器加工制造系统122

九、治疗控制系统122

十、治疗安全系统124

十一、辐射屏蔽与安全保护125

第三节 质子治疗系统的系统结构和工作原理126

第四节 IBA质子治疗系统的治疗性能参数128

一、IBA散射和摆动扫描型标准治疗头的治疗性能参数128

二、IBA治疗头的治疗参数量程切换128

一、束流剂量监测133

第六章质子治疗的剂量与治疗计划133

第一节 放射治疗质子剂量学133

二、剂量分布（照射野验证）136

三、剂量定标137

四、治疗质量保证计划140

第二节 高能质子束的剂量算法142

一、质子与物质相互作用142

二、宽束质子的能量沉积144

三、高能质子小角多次散射理论及其笔束解145

四、Monte Carlo方法148

第三节 质子治疗计划设计152

一、质子束剂量分布特点152

二、有效源皮距离154

三、处方剂量的计算155

四、组织补偿器的设计156

五、组织不均匀性对剂量分布影响的处理159

六、质子束剂量计算的笔型束模型162

七、质子束治疗的布野方法163

八、质子束治疗的QA(QC)164

第二部分质子放射治疗的临床应用167

第七章消化道肿瘤167

第一节 原发性肝癌167

一、概述167

二、病理和分类168

三、临床表现和分期169

四、诊断171

五、手术和内科治疗174

六、放射治疗和质子治疗176

七、展望182

第二节 胃癌183

一、病理184

二、治疗184

三、质子治疗186

第三节 食管癌187

一、概述187

二、治疗原则189

三、综合治疗190

四、放射治疗193

五、质子治疗197

第四节 直肠癌201

一、概述201

三、治疗原则203

二、诊断与临床分期203

四、放射治疗204

五、质子治疗205

第八章中枢神经系统疾病208

第一节胶质瘤208

一、概述208

二、诊断和临床分期210

三、临床分期212

四、胶质瘤的综合治疗原则212

五、放射治疗213

第二节 垂体腺瘤217

一、概述217

二、治疗原则220

三、质子治疗223

一、概述225

第三节 脑膜瘤225

二、治疗原则226

三、质子放射治疗227

四、综合治疗230

第四节 脑动静脉畸形232

一、概述232

二、治疗原则235

三、质子放射治疗235

四、综合治疗236

一、流行病学241

三、诊断和临床分期241

二、病因241

第一节概述241

第九章非小细胞肺癌241

第二节 治疗原则246

一、工、Ⅱ期非小细胞肺癌246

二、Ⅲ期非小细胞肺癌246

三、Ⅳ期非小细胞肺癌247

第三节放射治疗247

一、根治性放疗247

二、超分割放疗和加速分割放疗248

三、放射治疗和手术综合治疗249

四、三维适形放疗250

五、质子治疗非小细胞肺癌250

七、肺癌放射治疗并发症254

第一节概述257

一、流行病学257

第十章鼻咽癌257

二、病因258

三、局部解剖学和局部侵犯途经258

四、淋巴引流258

五、临床症状258

六、诊断259

七、临床分期260

第二节 治疗原则261

第三节 放射治疗262

一、照射区域262

二、照射源262

三、放射治疗计划设计262

五、放射治疗反应和重要器官的放疗并发症263

四、放射治疗疗效263

第四节 鼻咽癌的质子治疗264

第五节 综合治疗270

一、外科治疗270

二、化学药物治疗270

第十一章眼部疾病272

第一节 黑色素瘤272

一、病因272

二、临床分类272

三、临床表现272

四、诊断273

五、分期274

六、病理分级274

七、TNM组合分期274

九、放射治疗275

八、治疗275

十、质子治疗276

第二节 良性肿瘤和良性病281

一、脉络膜血管瘤281

二、老年性黄斑变性282

第十二章头颈部肿瘤289

第一节 颅底肉瘤289

一、颅底的局部解剖特点289

二、颅底肉瘤的流行病学特点289

三、颅底肉瘤的手术治疗和常规放射治疗290

四、颅底肉瘤的质子放射治疗291

五、小结293

第二节 颅底脊索瘤294

一、概述294

三、诊断295

二、临床表现295

四、治疗原则296

五、放射治疗技术296

六、疗效297

七、预后因素298

八、治疗并发症299

第三节 嗅母细胞瘤300

一、概述300

二、解剖学300

三、病理学特点300

四、临床表现301

五、分期302

六、诊断302

七、治疗303

八、预后305

九、并发症306

第十三章泌尿系统肿瘤309

第一节 肾癌和膀胱癌309

一、解剖学309

二、病理309

三、诊断310

四、临床分期311

五、治疗原则312

六、常规射线的放射治疗313

七、质子放射治疗314

八、其他治疗315

一、流行病学与病因316

第二节 前列腺癌316

二、解剖学及淋巴引流317

三、病理和转移途径317

四、诊断和分期318

五、随诊320

六、放射治疗320

七、质子治疗327

八、前列腺癌根治术330

九、内分泌治疗和化疗330

第十四章宫颈癌334

第一节概述334

一、病因与机制334

二、宫颈癌的自然发展与转归334

四、子宫颈癌的病理形态335

三、子宫颈癌的转移特点335

第二节 子宫颈癌的临床诊断336

一、临床症状336

二、临床检查336

三、辅助检查337

四、宫颈癌的临床分期337

第三节 综合治疗子宫颈癌338

一、手术治疗338

二、手术与放疗相结合339

三、放、化疗结合339

四、热疗和放疗结合339

五、热疗和化疗结合339

二、腔内放疗340

第五节 质子治疗子宫颈癌340

一、体外放疗340

第四节 放射治疗子宫颈癌340

一、质子治疗子宫颈癌的方法341

二、质子治疗子宫颈癌疗效342

三、质子治疗子宫颈癌的特点343

第十五章儿童肿瘤346

一、前言346

二、放疗对儿童患者的长期后遗效应346

三、临床应用研究347

第十六章皮肤恶性肿瘤350

第一节皮肤癌350

一、概述350

二、病理分类350

三、临床表现及分期351

五、治疗原则352

四、诊断和鉴别诊断352

六、综合治疗353

七、质子放射治疗354

第二节 皮肤恶性黑色素瘤355

一、概述355

二、病理学355

三、临床表现356

四、诊断和鉴别诊断358

五、治疗原则359

六、综合治疗359

七、质子治疗359

第一节乳腺癌363

一、概述363

第十七章其他肿瘤363

二、分期检查措施365

三、治疗原则365

四、放射治疗366

第二节 椎旁肿瘤368

第三部分质子放射治疗相关技术373

第十八章质子放射治疗配套设备介绍373

第一节 计算机断层扫描373

一、CT发展简介374

二、CT成像原理375

三、CT设备技术的现代进展376

第二节 磁共振影像MRI381

一、MRI的简史382

二、核磁共振的物理原理382

四、MRI主要结构384

三、核磁共振的主要相关物理参数和激励脉冲序列384

五、MRI成像方法385

六、MRI设备的讨论386

七、MRI技术现代进展387

第三节 正电子发射断层扫描／计算机断层扫描388

一、概述388

二、PET化学与物理学389

三、正电子发射断层扫描／计算机断层扫描390

四、PET影像重建方法391

五、PET/CT中PET与CT的图像融合393

六、PET的现代工艺技术393

七、相关技术394

第四节 数字减影血管造影394

二、DSA检查技术395

一、DSA的成像基本原理与设备395

第五节 放射治疗流程和典型放疗技术比较398

第六节 常规放疗用电子直线加速器400

一、电子直线加速器的加速原理400

二、低能和高能医用直线加速器的结构400

三、典型中／高能医用电子直线加速器的结构特点和性能参数402

第七节 精确放疗设备406

一、适形放射治疗406

二、调强放射治疗407

第八节 立体定向放射手术和立体定向放射治疗用装置410

一、固定式γ刀和旋转式γ刀410

二、X刀装置411

三、C形臂X刀装置412

四、机器人引导的X刀——赛博刀413

一、微波热疗机415

第九节 肿瘤的热疗装置415

二、射频热疗机416

三、超声热疗机417

第十九章影像诊断技术在肿瘤放射治疗中的应用418

第一节概述418

第二节超声检查技术419

一、超声成像基本原理419

二、超声成像特点419

三、超声成像在肿瘤放射治疗中的作用420

第三节 常规X线检查技术420

一、X线成像的原理和特点420

二、X线检查方法420

三、X线检查在肿瘤放射治疗中的作用421

第四节 计算机X线成像技术422

一、CR的成像原理422

二、CR成像的特点423

三、CR成像在肿瘤放射治疗中的作用423

第五节 直接数字化X线成像技术423

一、数字化X线摄影技术的原理423

二、数字化X线影像技术的特点424

三、数字化X线摄影技术在肿瘤放射治疗中的作用424

第六节 X线电子计算机体层摄影技术424

一、CT图像特点424

二、CT检查技术425

三、CT扫描在肿瘤放射治疗中的作用425

一、多层CT的优越性和局限性426

二、多层CT在肿瘤放射治疗中的作用426

第七节 多排或多层X线CT技术426

第八节 磁共振成像技术427

一、磁共振成像基本原理427

二、磁共振成像特点427

三、MR在肿瘤放射治疗中的作用428

第九节 热扫描成像技术430

一、热扫描成像原理430

二、热扫描成像特点431

三、热扫描成像在肿瘤放射治疗中的作用431

第十节 光学相干断层摄影术431

一、OCT的基本原理431

二、OCT在临床肿瘤诊治中的应用潜力432

第十一节 数字减影X线血管造影技术432

一、DSA的成像基本原理与设备432

第十二节 多功能ECT技术433

一、多功能ECT成像原理与特点433

二、DSA检查技术433

三、血管造影－CT(ACT)技术在肿瘤放射治疗中的作用433

二、多功能ECT在肿瘤定向放射治疗中的作用434

三、多功能ECT在肿瘤放射治疗中的定位作用435

第十三节PET技术435

一、正电子成像的方法435

二、肿瘤生理、生化和代谢特征与PET显像436

三、FDG PET在肿瘤放射治疗中的作用436

第十四节 组合型一体化影像技术440

一、PET与CT、MRI图像融合技术及临床应用440

二、PET/CT和SPECT/CT组合型一体化扫描仪440

三、SPECT/CT和PET/CT技术在肿瘤精确放射治疗中的作用441

一、X刀和γ刀445

第一节 光子放射治疗445

第二十章质子与其他放射治疗技术的比较445

二、束流调强适形放射治疗450

三、MM50ARTSTM放射治疗技术452

第二节 中子放射治疗453

第三节 重离子放射治疗454

第四节 负π介子放射治疗457

第四部分质子射线的安全与防护463

第二十一章质子辐射防护与安全463

第一节 国家法规与标准463

一、国家法规与标准目录463

二、放射工作的卫生许可管理463

三、大型医疗设备管理464

五、剂量限值与评价目标465

四、放射工作人员管理465

第二节 辐射屏蔽与剂量估算466

一、中子的产额及角分布466

二、辐射屏蔽估算方法466

三、屏蔽估算结果468

四、感生放射性估算472

第三节 辐射安全分析474

一、一般原则474

二、质子治疗系统的辐射安全框架结构475

三、质子治疗系统风险（辐射直接相关部分）与预防措施477

四、与建筑和场所相关的辐射安全设备479

第四节 剂量监测、质量保证及管理481

一、剂量监测481

二、质量保证483

三、辐射防护与安全管理485

第二十二章质子射线与环境保护488

第一节选址与布局488

一、场址选择488

二、设计布局488

第二节 现状环境监测489

第三节 污染源描述489

一、贯穿辐射490

二、感生放射性490

三、非放射性污染物491

第四节 质子束流损失及中子产额492

一、质子束流损失492

二、中子产额494

一、中子引起的直接辐射剂量496

第五节 污染源的计算方法496

二、中子的天空散射造成的辐射剂量498

三、气载放射性流出物排放量499

四、冷却水中放射性核素的浓度502

五、土壤活化的比活度504

六、加速器结构材料的活化504

七、有害气体的产生505

第六节 质子治疗系统对环境的影响预测507

一、中子对公众造成的辐射剂量507

二、气载放射性流出物排放对公众造成的剂量507

三、液态放射性排放对环境的影响508

第七节 质子治疗系统运行期间的环境监测509

一、环境中子和γ监测系统509

二、流出物监测510

三、监测点的设置510