惡性腫瘤治療的物理武器

姚原

從廣義的角度來說，物理治療包括手術治療在內的一切物理手段，而狹義的定義則專指應用物理設備與方法來治療疾病的手段。治療惡性腫瘤的物理手段有放射治療、射頻和微波消融、冷凍消融和超聲消融等。在社會上有各種俗稱，如伽馬刀、賽博刀、X刀、速鋒刀、消融刀、氬氦刀和超聲刀等五花八門的名字。這些物理治療方法，究其本質是通過某種手段和介質把能量傳遞到腫瘤組織，殺滅腫瘤細胞。這種能力好壞的評判標準主要包括以下三點：（1）傳遞能量的效率，即能夠把大部分能量投送到腫瘤組織，在路徑上損耗小;（2）傳遞能量的準確性，就是要把能量精確傳遞到腫瘤組織，而周圍正常組織損傷小;（3）在臨床上的有效性，即治療效果如何，是否有創，是否有生命危險等。

目前臨床上最常用的物理治療手段包括放射治療、熱消融（微波和射頻）、冷消融（氬氦刀）、熱療和超聲聚焦治療等。下面具體介紹幾種臨床上常用的物理治療方法及其優缺點。

放射治療

1895年倫琴發現了X線，第二年就有醫師開始試用X線來治療乳腺癌。1922年，在巴黎召開首屆國際放射治療會議，有人報告了放射線治愈晚期喉癌的病例，且無嚴重并發癥，首次肯定了放射治療惡性腫瘤的療效。從此，放射治療逐步用于各類惡性腫瘤的治療。目前，放射治療走過百年歷程，恰是風華正茂。得益于儀器設備和相關物理技術的發展，放射治療在能量傳遞的效率、傳遞的精確度和治療的安全性等方面的操作和控制都取得了長足進展，已經成為惡性腫瘤治療的主要力量之一。

目前，放射治療主要有三種治療形式。一是長療程外照射治療，每天治療1次，每周5次，總治療時間5～7周，每次劑量為1.8～2.0戈瑞;二是短療程外照射治療，每天治療1次，治療1～10次，兩周內治療結束，每次的治療劑量在5.0戈瑞以上;三是近距離治療，就是把放射源放入患者的體內，貼近腫瘤靶區治療（包括高劑量率“后裝”治療和125碘粒子植入）。

長療程外照射治療 其治療原理是利用放射線把腫瘤內的水分子電離產生自由基（自由電子），自由基對腫瘤的DNA雙鏈結構進行破壞，達到殺滅腫瘤的作用。長療程是利用正常細胞的修復能力大于腫瘤細胞的原理，讓正常細胞得到完全修復，而腫瘤細胞得不到完全修復，經過一段時間的累積效應，達到徹底殺滅腫瘤細胞的目的。臨床適用于全身各部位體積較大的腫瘤和對放射線中度以上敏感腫瘤的根治性治療、聯合治療和姑息治療;腫瘤手術后預防治療。優點是治療反應小，對正常組織損傷小，對長期生存有利。缺點是對放射性不敏感的腫瘤治療效果差，總的治療時間偏長。

短療程外照射治療 其治療原理是利用放射線能量累積直接殺死腫瘤細胞，也稱為放射性消融治療（俗稱“某某刀”，比如伽馬刀、賽博刀、X刀、速鋒刀、消融刀等）。臨床適用范于腫瘤直徑小于3厘米和對放射線不敏感腫瘤的根治性放療，晚期腫瘤的姑息性治療。優點是治療時間短，對某些腫瘤可以達到手術治療的效果。缺點是對治療設備要求高，治療精度要求也高。如果治療指征不嚴或治療失誤，會導致嚴重的并發癥。

近距離治療 其原理是用放射性核素插入腫瘤中，近距離貼近腫瘤，利用放射線能量的累積直接殺死腫瘤細胞。臨床上常用兩種放射性元素：高劑量率的192銥和低劑量率的125碘。192銥常用于后裝機治療，每次治療速度快（0.5～1小時），治療結束后需要把放射源取出;碘常用于植入治療，把¹²⁵碘粒子放入腫瘤靶區中，粒子需要按照特定的形狀排列，以保證放射性劑量在腫瘤靶區內均勻分布。臨床適用于宮頸癌的治療和某些晚期腫瘤的姑息性治療。優點是能在腫瘤內部形成一個高劑量區，達到邊緣后劑量陡然下降，對周圍正常組織影響較小。缺點是照射范圍內劑量分布不均，近源處高，且需要特殊設備，一定要在放射物理師的指導下進行操作，否則很容易造成正常組織損傷產生并發癥。

放射治療的選擇

隨著科學技術的不斷發展，大量技術應用于臨床的放射治療，這里就涉及不同射線的選擇和使用。大家經常聽到的伽馬射線、光子線、質子線和重離子射線等都有什么不同，到底用那一種射線治療腫瘤最好？下面簡單分析各種射線的特性，供患者和家人參考。

1.不同射線的特性

判斷射線所謂的“好壞”，臨床上有兩個標準。一個是射線的物理特性，即傳遞能量的能力，即線性能量傳遞（LET）;另一個是射線的生物特性即對腫瘤的殺傷能力，即相對生物效應（RBE）。從圖1中可以看到伽馬射線、光子線（X線）和中子線都是低LET射線，能量傳遞能力較弱;質子線和重離子射線都是高LET射線，能量傳遞能力強，在腫瘤區域會產生一個能量峰。從生物效應來看，伽馬射線、光子線（X線）RBE值為1，質子線為1.1，中子線為3.5，而重離子射線要10以上。所以，從物理和生物特性綜合來看，重離子射線和質子射線最好。

伽馬射線、光子線（X線）是目前臨床最常用的射線。這兩種射線本質上都是高能電磁波。伽馬射線產生于同位素，而光子線（X線）產生于電子直線加速器，因此用命名來區分。所謂直線加速器，是指利用高頻電磁場進行加速，同時被加速粒子的運動軌跡為直線。醫療機構中常用的雙光子直線加速器，既可產生治療深部腫瘤的MV級X射線，亦可產生治療表淺腫瘤的MV級電子線，對腫瘤進行直接照射，達到消除或減小腫瘤的目的。優點是靶區劑量分布的改善和靶區周圍正常組織受照范圍的減少，可促使靶區處方劑量的進一步提高和周圍正常組織并發癥的減低。用伽馬射線、光子線（X線）治療的臨床技術是目前最成熟、治療精度最高的技術。

質子射線進入體內后劑量釋放不多，而在到達它的射程終末時，能量全部釋放，形成所謂的“人體內后劑峰”，而在其深部的劑量近于零。如果人為把“人為深部峰”置于腫瘤中心，則腫瘤前部正常組織承受的劑量是腫瘤的1/4，而腫瘤后方的正常組織沒有受到照射。現代的質子放療融合了適形調強技術后，使質子放療達到了迄今為止最高的腫瘤照射適形性，而對腫瘤周圍正常組織的劑量降到最低。質子放療優于高能X線和⁶⁰Coγ線，然而質子對抵抗放射線的腫瘤殺滅效應不強，如乏氧腫瘤細胞、放射不敏感的S期腫瘤細胞和固有的放射抵抗腫瘤黑色素瘤等。

重離子射線既有質子射線的物理特性，又具有比質子更強的殺滅放射抵抗腫瘤細胞的能力。在諸多重離子射線中，人們發現，碳離子射線比較適合臨床腫瘤放療。與光子放療和質子放療相比，碳離子放療腫瘤的療效進一步提高，特別是那些對光子和質子放療抗拒的腫瘤。

近年來，許多地方都在建造和發展重離子射線和質子射線加速器。當然，這兩種治療設備比較昂貴，治療費用也比較高。目前還都處于臨床試用階段。質子回旋加速器技術相對成熟，在國外已經規?；a了。至于中子線由于防護困難，臨床上很少應用。

2.不同射線特性與相關物理技術

隨著計算機技術的發展，在三維適形治療的基礎上發展了調強治療技術（IMRT），就是用多條射線來模擬質子射線的特性。使用調強適形放療技術，可產生在三維方向上與病變靶區形狀高度一致的劑量分布，同時避免對周圍正常組織和器官的照射，是一種高精度的放射治療，在臨床上最常用。

立體定向放射治療技術（SBRT）為放射性消融技術，伽馬刀、賽博刀、X刀、速鋒刀都是屬于這種技術，治療精度要小于0.1厘米，對體積較小的病變，通過三維精確定位和擺位，使用非共面射野聚焦技術，使靶區劑量高度集中，開展高分次劑量、低分次數的立體適形調強放射治療。

圖1 不同射線的特性

影像引導放射治療（IGRT）是在直線加速器上安裝CT或MRI，在治療的同時校正腫瘤的靶區，保證治療的準確性。

容積（旋轉）調強放射治療（VMAT）的射線360度圍著腫瘤治療，實現了腫瘤劑量分布的最優化。TOMO刀就是屬于這種技術等。

3.放射治療方式的選擇

射線種類繁多，配套的設備和物理技術各異，對應的治療方式多，臨床上該怎么選擇？一般在臨床上小腫瘤（小于3厘米）可以選擇用立體定向放射治療。大腫瘤可以選擇調強治療和容積調強治療。對放射治療不敏感的腫瘤可以選用質子或重離子射線來治療，其中小腫瘤也可以用立體定向放療。兒童腫瘤患者可以選用質子治療，因為質子照射野比光子線治療少，照射范圍小，對患兒將來的生長發育影響小。腫瘤治療長度大于40厘米可以用TOMO治療，因為TOMO可以連續照射100厘米以上，不需要接野。皮膚腫瘤可以用Kv級的深度X線或者電子線治療。

腫瘤消融治療

熱消融（微波、射頻）主要是用介入方式，在CT或超聲引導下經皮穿刺把能量直接輸送到腫瘤內部，也可在腔鏡下應用。冷消融（氬氦刀）可在上述的介入和腔鏡下使用，但是大多數還是在手術中應用。還有一種方式是無創治療，應用專業的設備把能量透皮送入腫瘤內部（如超聲聚焦刀）。限于篇幅，相關技術將另文介紹。

科學地治療惡性腫瘤

由于科學技術的迅速發展，各種新的治療技術層出不窮，單靠一項“秘技”包打天下的時代一去不復返。腫瘤治療由比較單一的治療方式發展到了目前需要多學科協作的綜合性治療模式，包括手術、放療、化療、介入治療、生物治療及中醫等。隨著對腫瘤分子生物學理解的深入，新的腫瘤治療藥物不斷被開發并廣泛使用，使腫瘤治療由群體化治療向個體精準化治療轉變，腫瘤患者的無病生存率、疾病緩解率得到極大改善。

現在，科學的聯合治療成為腫瘤治療的主流。腫瘤治療的療效，已經從過去“單打獨斗”時代的生存率僅20%～30%，達到了現在聯合治療時代40%～60%的生存率。前幾年，據世界衛生組織統計，全身惡性腫瘤的5年生存率已達到45%（平均每30年增長15%），其中手術的貢獻率為22%，放療的貢獻率為18%，化療及其他治療手段的貢獻率為5%。50%～70%患者在整個腫瘤治療過程中需要接受放療。近年來，由于靶向和免疫藥物的臨床應用，腫瘤的療效又有進一步的提高。對普通人來說，面對五花八門的治療方式怎么選擇是一個難題。一般來說：腫瘤在明確診斷后，首次治療方案（一線治療）在三甲醫院的專科門診里都是大同小異的。因為近二十年來，我國一直在推行腫瘤規范治療，如今已經有了中國的腫瘤治療指南，每年都有更新，腫瘤專科的醫生都會學習和臨床應用。因此，大家只要在正規醫院的腫瘤?？凭驮\，醫生都會根據循證醫學的證據，用成熟的方案為患者安排好手術、放療和藥物治療的方案和順序。但首次治療后失敗或者首次就醫就被診斷為晚期腫瘤，不能手術的這部分患者（約占30%～50%），就醫相對困難。但通過一些物理治療的手段并配合化療、靶向藥物和免疫治療，很多患者也得到了長期的腫瘤控制和長期生存。