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1、伽玛刀治疗的原理及临床应用,山东省立医院 樊跃飞,医学核放射,光子：x-射线、-射线、-射线 电子线:e-1 重粒子,带电：H+、C+、介子等 不带电：中子,带电粒子,The Ideal Dose Distribution,Depth,Dose,4,Single beam dose distribution comparison of 6 Mev photons and proton beam,光子,质子,5,光子常规放疗（对穿野）,提高光子放射剂量的方法：,会聚 适形 调强,X刀准直器,诺力刀多叶光栅,设备的构成和原理 伽玛刀治疗的方法和程序 伽玛刀治疗的适应症 伽玛刀前景和展望,伽玛刀治疗
2、的原理及临床应用,8,伽玛刀治疗的原理及临床应用,1951年提出 1967年发明第一台伽玛刀 1974年第二代伽玛刀 1984年第三代伽玛刀 1992年第一台用于商业化安装(4B型) 1998年第四代伽玛刀(C型) 2000年第四代伽玛刀(C型-APS) 2006年第五代伽玛刀(Perfexion),9,Leksell Gamma Knife C,10,Leksell Gamma Knife C,11,Leksell Gamma Knife C,12,Leksell Gamma Knife C,13,APS可拆卸（自动/手动）,14,单次较高的放射剂量可以使DNA双链断裂，失去增殖能力，或丧失
3、持有的功能，肿瘤细胞裂解而被吞噬细胞吞噬、吸收。丧失功能的组织纤维化,而靶外的放射剂量很小,所以对周围组织几乎无明显损伤。治疗后用显微镜观察,靶点内外的界限非常清楚,象刀割一样,形象的称之为“伽玛刀”。,伽玛刀治疗的生物效应,15,立体定向放射外科（SRS）的定义,立体定向放射外科是一门独特的学科，指在特定场合利用外部产生的离子辐射，抑制或消除颅内或脊椎内的已确定的病灶靶区，却无需切开手术。应借助高分辨的影像确定靶区。须由神经外科医师、放射肿瘤专家和医学物理师组成的多学科团队参与治疗过程以保证患者治疗的质量。 典型的立体定向放射外科，凭借固定安装的立体定向定位头架、其他的固定技术和/或立体定向
4、影像辅助装置，一次完成。也可分作多次完成，但最多不超过五次。,伽玛刀治疗程序,17,18,Procedure,19,建立三维立体坐标系,X:50-150mm Y:30-170mm Z:40-160mm,20,靶区形成,21,Selectivity in radiosurgery,Conformity describes how well the prescription dose is fitted to the target volume Selectivity also takes irradiation to normal tissue into account,Conformal,Co
5、nformal and selective,High Conformity - Low Selectivity,High Conformity - High Selectivity,完整覆盖肿瘤，保护正常结构，控制热点区域，缩小辐照体积。,TPS,28,29,伽玛刀治疗的适应症,Vascular Arteriovenous malformations(AVM) Tumors -Meningioma -Pituitary -Acoustic neuroma -Metastases -Gliomas,Functional -Trigeminal neuralgia Research areas -
6、Movement disorders -Intractable pain -Cluster headache -Epilepsy -Glaucoma -Uveal melanoma -OCD,30,甲基双吡啶丙酮,人奥曲肽,Octreotide可能是直接通过受体后抑制，阻滞胰岛素样生长因子(IGF-I)对外周组织的作用4，或间接地通过减少血浆生长激素的浓度，抑制IGF-I的活性，从而抑制成纤维细胞合成糖胺聚糖。,手术前（1997年7月2日）：,33,手术后（98年2月7日）,34,伽玛刀术后（99年2月26日）,35,Picozzi报告一组术后残留无功能垂体瘤的伽玛刀治疗，将肿瘤分为术后随访观
7、察组(55例)和伽玛刀治疗组(48例)，在5年以上的随访中，73%-100%(平均98%)的伽玛刀治疗组肿瘤未增大。,36,垂体瘤伽玛刀治疗的疗效,垂体瘤伽玛刀治疗的疗效,Jagannathan报告了治疗74例ACTH型垂体瘤，随访5-90个月(平均37个月),46例(64%)在伽玛刀治疗后10个月左右尿中的游离皮质醇降至正常，76%的肿瘤缩小，13例肿瘤复发(其中6例再次行伽玛刀治疗),18例(24.3%)出现垂体功能低下。 Kobayashi报告了67例GH型垂体瘤，随访1-12年(平均5年以上)，MRI示1例肿瘤消失，31例肿瘤缩小，17例肿瘤未增大;(73.1%)。40%的病例GH降至
8、5ng/ml,21%的病例GH下降50%以上，9例GH无降低，7例GH升高。,37,晚反应正常组织包绕晚反应靶组织,脑膜瘤伽玛刀治疗后2年,38,治疗前后对比,20010705,20051026,39,伽玛刀治疗脑膜瘤的疗效和并发症,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),Quinones-Hinojosa报告91例8年随访结果:肿瘤主要位于海绵窦、大脑镰旁和凸面，伽玛刀治疗后26%的肿瘤缩小，61%的肿瘤保持不变，13%的肿瘤控制不佳;23%的病例出现不良反应，可能与肿瘤位于凸面和大脑镰旁有关。,伽玛刀治疗脑膜瘤的疗效和并发症,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004
9、年维也纳),Kim报告22例大脑凸面、矢旁脑膜瘤的伽玛刀治疗:7例出现脑水肿，4例原有瘤周脑水肿加重;经过2-8个月的类固醇治疗,脑水肿消退; 96%的肿瘤控制良好。 Kim发现伽玛刀治疗后出现脑水肿者，肿瘤容易缩小。,Kuita报告了海绵窦脑膜瘤的伽玛刀治疗，小的脑膜瘤仅行伽玛刀治疗，大肿瘤先行手术切除部分肿瘤，保留神经功能，然后再行伽玛刀治疗;肿瘤平均周边剂量16Gy,肿瘤的5年控制率为94%，脑神经功能明显改善。,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),伽玛刀治疗脑膜瘤的疗效和并发症,伽玛刀治疗脑膜瘤的疗效和并发症,Yamamoto报告了伽玛刀姑息性治疗10例体积较大的
10、脑膜瘤，由于肿瘤大且病人无法耐受开颅手术，因此仅对肿瘤的附着点进行高剂量照射，平均随访49个月，2例增大，再次行伽玛刀治疗，8例肿瘤无明显增大。,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),听神经瘤伽玛刀治疗指南,45,2004,10,8 2004,10,26 2007,12,10,听神经瘤手术后伽玛刀治疗后,伽玛刀治疗听神经瘤的疗效和并发症,伽玛刀治疗听神经瘤的疗效和并发症,日本学者报道了19911993年治疗随访结果: 10年控制率为86%，肿瘤的复发增大均发生在伽玛刀治疗后5年内; 伽玛刀治疗5年后，如果肿瘤处于缩小或保持不变或未增大者，以后肿瘤将不会复发增大。,第12届国
11、际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),伽玛刀治疗听神经瘤的疗效和并发症,Prasad回顾分析伽玛刀治疗1000多例听神经瘤与显微外科治疗3000多例听神经瘤的疗效和神经功能保留情况: 伽玛刀对听神经瘤的长期控制率为94%,面神经功能的保留率为95%; 显微外科治疗听神经瘤的控制率为93%,面神经功能保留率为81% 。,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),伽玛刀治疗听神经瘤的疗效和并发症,Lunsford总结17年伽玛刀治疗听神经瘤的长期疗效及神经功能保留情况: 肿瘤的10年控制率为97%； 50%-70%的病人听力保持治疗前水平； 面神经和三叉神经受损率分别低于
12、1%和2%。,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),伽玛刀治疗听神经瘤的疗效和并发症,Chung发现:当听神经瘤内有多个微小的囊变或在伽玛刀治疗后肿瘤中心出现不强化区时，听神经瘤将会缩小，肿瘤的长期控制效果好。,第12届国际Leksell伽玛刀年会(2004年维也纳),伽玛刀可作为中小听神经瘤的首选治疗手 段，并具有安全、疗效高，对面神经和三叉神经损伤轻的优点，完全可以作为显微手术之外的又一种治疗方式。 肿瘤控制率可达到97%,面神经受损率1-3%。,伽玛刀治疗听神经瘤的疗效,晚反应正常组织包绕早反应靶组织,52,WBRT,WBRT SRS推量,脑转移病人伽玛刀治疗,Pan
13、等分析了281例肺癌脑转移病人: 伽玛刀加全脑放疗的平均生存期为14个月， 仅用伽玛刀治疗的平均生存期为15个月， 两者无统计学差异。 Grabel报道了伽玛刀治疗46例乳腺癌脑转移瘤病人： 伽玛刀治疗后0.5年、1年、1.5年和2年的生存率分别 为80%,54%,41%和34%; 伽玛刀治疗前或后接受全脑放疗者，0.5年和1年生存率分别为82%和76%。 他认为多发转移瘤接受全脑放疗对延长生存期有益。,56,伽玛刀治疗AVM,病变直径小于2.5cm或病灶体积小于10cm3的AVM，伽玛刀治疗后2-3年闭塞率可达到85%-90%。,57,AVM,58,2004年4月,2005年8月,59,AV
14、M伽玛刀治疗的闭塞率为75%-85%，AVM的中心剂量30-50Gy，周边剂量18-25Gy。,放射外科治疗前部分栓塞AVM带来的好处,1. 栓塞治疗缩小AVM的体积，从而减小放射外科靶区的体积； 2. 栓塞治疗缩小放射外科靶区体积，从而减少临近正常脑组织受辐照范围； 3. 栓塞治疗后的局部脑水肿，理论上也分担了放射外科并发症的风险； 栓塞治疗后放射外科治疗并发症比例不增加； 4.虽然不能杜绝再出血，但不增加再出血比例；,栓塞治疗后放射外科治疗闭塞比例低的原因分析： 1.栓塞治疗改变AVM形状和影像表现，可能使放 射外科计划设计难度增加，靶区辨别困难； 2.栓塞治疗后AVM可能局部再通； 3.
15、栓塞治疗后可能刺激AVM新生； 而伽玛刀治疗可能抑制AVM血管新生。,放射外科治疗前栓塞治疗的利弊,AOVM治疗前 治疗后2年半,治疗前后MRA改变,伽玛刀治疗AOVM确有疗效,62,海绵状血管瘤,伽玛刀治疗海绵状血管瘤虽然仍有争议，只要照射剂量适中，伽玛刀治疗利大于弊。 Leber 12例 随访8.3年，50%取得了良好疗效。Kim等 65例 随访的42例中,29例病灶缩小,12例 病灶无变化,81%的病人症状改善。 Liscak 111例 长期疗效: 出血率没有显著性差异， 但使43%的病人病灶缩小，36%的病人临床 症状改善，44%的病人癫痫发作减轻; Liu 125例 随访1-10年
16、出血发生率从29%下降 到5%, 54%癫痫获得了良好控制，仅3例出 现放射性脑水肿。,63,胶质瘤的发病率,数据来自CBTRUS 1998-2002 (2005),早反靶应组织与晚反应正常组织混杂,低度恶性胶质瘤,65,CT检查可见钙化，边界欠清，周边水肿甚微。MR示瘤体边界清楚,脑水肿不明显。,66,治疗后一年MR,67,年龄对GBM患者存活的影响,Paszat L, et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 51:100-107, 2001,胶质瘤常规分割X线外照射,术后2-4周尽快开始放疗 常规分割（1.8-2.0Gy/次，5次/周）6-10MV X线的
17、外照射 标准剂量为60Gy/30-33次 SRS(X-刀，Y-刀)作为恶性胶质瘤术后首选治疗方式,强烈推荐,Irwin C, wt al. J Neurooncol. 2007 Dec;85(3):339-43.,术后放疗的延迟时间越长，患者生存期越短,术后尽早放疗有效提高疗效,Bleehen等分析了443例患者，结果显示：总剂量60Gy与45Gy相比，生存期有明显的优势（12个月vs9个月，P=0.007）,1.Bleehen NM, et al. Br J Cancer 1991;64(4):769774.,标准放疗剂量：60Gy，分割30-33次,分割方式的改变对生存率无影响（I级证据）
18、,Carsten N, et al.Strahlenther Oncol 2004;180:401-407.,不同分割方式的放疗对恶性胶质瘤的治疗结果比较,近距离放疗补量并无获益,BTCG8701：常规放疗外照射后行定向植入125I以增加放疗剂量，并不能延长患者生存（I级证据）,总生存曲线,总生存期（周）,Selker RG, et al.Neurosurgery 2002;51:343355.,p=0.101,I-125+BCNU(n=133),BCNU(n=137),中位生存期=68.1周,中位生存期=58.9周,总生存率,3D-CRT或IMRT推高放疗剂量无显著获益（ II级证据）,Ch
19、an JL, et al. J Clin Oncol 2002; 20: 1635-1642.,不同推量的IMRT对恶性胶质瘤的治疗结果比较,Nordic试验的设计,随机化,RT 60 Gy (2 Gy x 30),RT 34 Gy (3.4 Gy x 10),TMZ x 6 （200 mg/m2，第15天，毎28天1次）,Courtesy Dr. A. Malmstrm,3个组的生存：6070 岁的患者,Courtesy Dr. A. Malmstrm,3个组的生存：70 岁以上患者,Courtesy Dr. A. Malmstrm,SRS可使复发GBM患者生存获益,Stephanie E.
20、 Combs, M.D.Stereotactic radiosurgery (SRS): treatment option for recurrent glioblastoma multiforme (GBM). Cancer 2005;104:216873.,SRS后的总生存率 （6个月时为72%，12个月时为38%）,FSRT/SRS适用于部分常规外照射后的推量或作为复发肿瘤治疗的选择方式之一，此治疗对体积较小的肿瘤有优势,总 结,术后尽早放疗能有效提高恶性胶质瘤的疗效 标准放疗总剂量为60Gy，30-33次分割 分割方式的改变对生存率无影响(60岁？) 采用近距离放疗补量并无获益 3D-
21、CRT或IMRT推高放疗剂量无显著获益(50岁要考虑放射对脑组织的副作用，注意生存质量) FSRT/SRS适用于部分常规外照射后的推量或作为复发肿瘤治疗的选择方式之一,年龄对GBM患者存活的影响-治疗方法对病人生活质量的影响,Paszat L, et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 51:100-107, 2001,个人体会,81,6.65岁34Gy/10F，减少治疗次数，缩短治疗时间。,三叉神经痛 癫痫 帕金森氏综合症,神经系统功能性疾病,82,Trigeminal Neuralgia,Dose plan,6 months post,83,三叉神经痛用4m
22、m的准直器，中心70-90Gy，脑干20%的等剂量线擦边，安全有效。,伽玛刀治疗三叉神经痛,84,Fukuoka等报告了1145例，随访(1-10年):5年或5年以上的疼痛完全缓解率为44%，药物辅助治疗下的疼痛完全缓解率为30%，疼痛控制不佳或疼痛复发者为18%; 12%的病人面部感觉受影响，2%出现较严重的面部感觉异常;伽玛刀治疗使病人的生活质量明显提高，同时降低了药物治疗剂量;伽玛刀治疗后疼痛复发者仍可行微血管减压术。 Murata报告了伽玛刀治疗110例三叉神经痛的长期疗效，同时分析了与疗效相关的因素:三叉神经痛的初期缓解率为93.4%，复发且需要其他治疗的比例为14.2%。,Func
23、tional disorder,Courtesy: L. Dade Lunsford, M.D., and Douglas Kondziolka M.D., University of Pittsburgh, USA,Figure A Handwriting sample from a 76 year old woman with longstanding essential tremor before Gamma Knife surgery.,Figure B The left Gamma Knife thalamotomy could be seen 4 months later afte
24、r a max. dose of 140 Gy delivered with a single 4mm isocenter.,Figure C Handwriting sample four months after Gamma Knife surgery showed that her tremor had resolved.,85,放射治疗后影像改变,癫痫-正常脑组织放射治疗后 良性肿瘤-放射治疗后 恶性肿瘤-放射治疗后,86,胼胝体毁损,癫痫胼胝体伽玛刀毁损术前,伽玛刀术后半年,伽玛刀术后1.5年,87,常见的放射治疗后影像改变（癫痫）,伽玛刀治疗9年后 (中心剂量140Gy),常见的放
25、射治疗后影像改变（癫痫）,伽玛刀治疗9年后 (中心剂量20Gy),常见的放射治疗后影像改变（癫痫）,伽玛刀的前景和展望,国际伽玛刀治疗协会,1998 香港 第十届 加州 第十一届 2006 首尔 第十三届,91,Leksell Gamma Knife Surgery Cumulative Indications Treated, 2005 and number of installations,(248 Installedunits 2006),Installed units,93,Leksell Gamma Knife Surgery an evolving medical practice
26、.(2006),Research areas,Vascular -Arteriovenous malformations Tumors -Meningioma -Pituitary -Acoustic Neuroma -Metastases -Gliomas,Functional -Trigeminal neuralgia Research areas -Movement disorders -Intractable pain -Cluster headache -Epilepsy -Glaucoma -Uveal melanoma -OCD,Note: not for distribution in the US,95,Leksell Gamma Knife Surgery Indicationsan epidemiological overview,谢 谢,97,