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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MRI 381

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