惡性腫瘤治療的物理武器

姚原

從廣義的角度來(lái)說(shuō)，物理治療包括手術(shù)治療在內(nèi)的一切物理手段，而狹義的定義則專指應(yīng)用物理設(shè)備與方法來(lái)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(huì)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(zhì)是通過(guò)某種手段和介質(zhì)把能量傳遞到腫瘤組織，殺滅腫瘤細(xì)胞。這種能力好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下三點(diǎn)：（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(zhǔn)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(chuàng)，是否有生命危險(xiǎn)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(yōu)缺點(diǎn)。

放射治療

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X線，第二年就有醫(yī)師開(kāi)始試用X線來(lái)治療乳腺癌。1922年，在巴黎召開(kāi)首屆國(guó)際放射治療會(huì)議，有人報(bào)告了放射線治愈晚期喉癌的病例，且無(wú)嚴(yán)重并發(fā)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(guò)百年歷程，恰是風(fēng)華正茂。得益于儀器設(shè)備和相關(guān)物理技術(shù)的發(fā)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(zhǎng)足進(jìn)展，已經(jīng)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(zhǎng)療程外照射治療，每天治療1次，每周5次，總治療時(shí)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(nèi)治療結(jié)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(nèi)，貼近腫瘤靶區(qū)治療（包括高劑量率“后裝”治療和125碘粒子植入）。

長(zhǎng)療程外照射治療 其治療原理是利用放射線把腫瘤內(nèi)的水分子電離產(chǎn)生自由基（自由電子），自由基對(duì)腫瘤的DNA雙鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，達(dá)到殺滅腫瘤的作用。長(zhǎng)療程是利用正常細(xì)胞的修復(fù)能力大于腫瘤細(xì)胞的原理，讓正常細(xì)胞得到完全修復(fù)，而腫瘤細(xì)胞得不到完全修復(fù)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的累積效應(yīng)，達(dá)到徹底殺滅腫瘤細(xì)胞的目的。臨床適用于全身各部位體積較大的腫瘤和對(duì)放射線中度以上敏感腫瘤的根治性治療、聯(lián)合治療和姑息治療;腫瘤手術(shù)后預(yù)防治療。優(yōu)點(diǎn)是治療反應(yīng)小，對(duì)正常組織損傷小，對(duì)長(zhǎng)期生存有利。缺點(diǎn)是對(duì)放射性不敏感的腫瘤治療效果差，總的治療時(shí)間偏長(zhǎng)。

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(xì)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(duì)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(yōu)點(diǎn)是治療時(shí)間短，對(duì)某些腫瘤可以達(dá)到手術(shù)治療的效果。缺點(diǎn)是對(duì)治療設(shè)備要求高，治療精度要求也高。如果治療指征不嚴(yán)或治療失誤，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)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(xì)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(jī)治療，每次治療速度快（0.5～1小時(shí)），治療結(jié)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(qū)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(qū)內(nèi)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(yōu)點(diǎn)是能在腫瘤內(nèi)部形成一個(gè)高劑量區(qū)，達(dá)到邊緣后劑量陡然下降，對(duì)周圍正常組織影響較小。缺點(diǎn)是照射范圍內(nèi)劑量分布不均，近源處高，且需要特殊設(shè)備，一定要在放射物理師的指導(dǎo)下進(jìn)行操作，否則很容易造成正常組織損傷產(chǎn)生并發(fā)癥。

放射治療的選擇

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大量技術(shù)應(yīng)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(jīng)常聽(tīng)到的伽馬射線、光子線、質(zhì)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(jiǎn)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)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(gè)是射線的生物特性即對(duì)腫瘤的殺傷能力，即相對(duì)生物效應(yīng)（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(zhì)子線和重離子射線都是高LET射線，能量傳遞能力強(qiáng)，在腫瘤區(qū)域會(huì)產(chǎn)生一個(gè)能量峰。從生物效應(yīng)來(lái)看，伽馬射線、光子線（X線）RBE值為1，質(zhì)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(lái)看，重離子射線和質(zhì)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(zhì)上都是高能電磁波。伽馬射線產(chǎn)生于同位素，而光子線（X線）產(chǎn)生于電子直線加速器，因此用命名來(lái)區(qū)分。所謂直線加速器，是指利用高頻電磁場(chǎng)進(jìn)行加速，同時(shí)被加速粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線。醫(yī)療機(jī)構(gòu)中常用的雙光子直線加速器，既可產(chǎn)生治療深部腫瘤的MV級(jí)X射線，亦可產(chǎn)生治療表淺腫瘤的MV級(jí)電子線，對(duì)腫瘤進(jìn)行直接照射，達(dá)到消除或減小腫瘤的目的。優(yōu)點(diǎn)是靶區(qū)劑量分布的改善和靶區(qū)周圍正常組織受照范圍的減少，可促使靶區(qū)處方劑量的進(jìn)一步提高和周圍正常組織并發(fā)癥的減低。用伽馬射線、光子線（X線）治療的臨床技術(shù)是目前最成熟、治療精度最高的技術(shù)。

質(zhì)子射線進(jìn)入體內(nèi)后劑量釋放不多，而在到達(dá)它的射程終末時(shí)，能量全部釋放，形成所謂的“人體內(nèi)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(méi)有受到照射?，F(xiàn)代的質(zhì)子放療融合了適形調(diào)強(qiáng)技術(shù)后，使質(zhì)子放療達(dá)到了迄今為止最高的腫瘤照射適形性，而對(duì)腫瘤周圍正常組織的劑量降到最低。質(zhì)子放療優(yōu)于高能X線和⁶⁰Coγ線，然而質(zhì)子對(duì)抵抗放射線的腫瘤殺滅效應(yīng)不強(qiáng)，如乏氧腫瘤細(xì)胞、放射不敏感的S期腫瘤細(xì)胞和固有的放射抵抗腫瘤黑色素瘤等。

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

近年來(lái)，許多地方都在建造和發(fā)展重離子射線和質(zhì)子射線加速器。當(dāng)然，這兩種治療設(shè)備比較昂貴，治療費(fèi)用也比較高。目前還都處于臨床試用階段。質(zhì)子回旋加速器技術(shù)相對(duì)成熟，在國(guó)外已經(jīng)規(guī)?；a(chǎn)了。至于中子線由于防護(hù)困難，臨床上很少應(yīng)用。

2.不同射線特性與相關(guān)物理技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在三維適形治療的基礎(chǔ)上發(fā)展了調(diào)強(qiáng)治療技術(shù)（IMRT），就是用多條射線來(lái)模擬質(zhì)子射線的特性。使用調(diào)強(qiáng)適形放療技術(shù)，可產(chǎn)生在三維方向上與病變靶區(qū)形狀高度一致的劑量分布，同時(shí)避免對(duì)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(shù)（SBRT）為放射性消融技術(shù)，伽馬刀、賽博刀、X刀、速鋒刀都是屬于這種技術(shù)，治療精度要小于0.1厘米，對(duì)體積較小的病變，通過(guò)三維精確定位和擺位，使用非共面射野聚焦技術(shù)，使靶區(qū)劑量高度集中，開(kāi)展高分次劑量、低分次數(shù)的立體適形調(diào)強(qiáng)放射治療。

圖1 不同射線的特性

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

容積（旋轉(zhuǎn)）調(diào)強(qiáng)放射治療（VMAT）的射線360度圍著腫瘤治療，實(shí)現(xiàn)了腫瘤劑量分布的最優(yōu)化。TOMO刀就是屬于這種技術(shù)等。

3.放射治療方式的選擇

射線種類繁多，配套的設(shè)備和物理技術(shù)各異，對(duì)應(yīng)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(diào)強(qiáng)治療和容積調(diào)強(qiáng)治療。對(duì)放射治療不敏感的腫瘤可以選用質(zhì)子或重離子射線來(lái)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(zhì)子治療，因?yàn)橘|(zhì)子照射野比光子線治療少，照射范圍小，對(duì)患兒將來(lái)的生長(zhǎng)發(fā)育影響小。腫瘤治療長(zhǎng)度大于40厘米可以用TOMO治療，因?yàn)門OMO可以連續(xù)照射100厘米以上，不需要接野。皮膚腫瘤可以用Kv級(jí)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(dǎo)下經(jīng)皮穿刺把能量直接輸送到腫瘤內(nèi)部，也可在腔鏡下應(yīng)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(shù)還是在手術(shù)中應(yīng)用。還有一種方式是無(wú)創(chuàng)治療，應(yīng)用專業(yè)的設(shè)備把能量透皮送入腫瘤內(nèi)部（如超聲聚焦刀）。限于篇幅，相關(guān)技術(shù)將另文介紹。

科學(xué)地治療惡性腫瘤

由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新的治療技術(shù)層出不窮，單靠一項(xiàng)“秘技”包打天下的時(shí)代一去不復(fù)返。腫瘤治療由比較單一的治療方式發(fā)展到了目前需要多學(xué)科協(xié)作的綜合性治療模式，包括手術(shù)、放療、化療、介入治療、生物治療及中醫(yī)等。隨著對(duì)腫瘤分子生物學(xué)理解的深入，新的腫瘤治療藥物不斷被開(kāi)發(fā)并廣泛使用，使腫瘤治療由群體化治療向個(gè)體精準(zhǔn)化治療轉(zhuǎn)變，腫瘤患者的無(wú)病生存率、疾病緩解率得到極大改善。

現(xiàn)在，科學(xué)的聯(lián)合治療成為腫瘤治療的主流。腫瘤治療的療效，已經(jīng)從過(guò)去“單打獨(dú)斗”時(shí)代的生存率僅20%～30%，達(dá)到了現(xiàn)在聯(lián)合治療時(shí)代40%～60%的生存率。前幾年，據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全身惡性腫瘤的5年生存率已達(dá)到45%（平均每30年增長(zhǎng)15%），其中手術(shù)的貢獻(xiàn)率為22%，放療的貢獻(xiàn)率為18%，化療及其他治療手段的貢獻(xiàn)率為5%。50%～70%患者在整個(gè)腫瘤治療過(guò)程中需要接受放療。近年來(lái)，由于靶向和免疫藥物的臨床應(yīng)用，腫瘤的療效又有進(jìn)一步的提高。對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，面對(duì)五花八門的治療方式怎么選擇是一個(gè)難題。一般來(lái)說(shuō)：腫瘤在明確診斷后，首次治療方案（一線治療）在三甲醫(yī)院的專科門診里都是大同小異的。因?yàn)榻陙?lái)，我國(guó)一直在推行腫瘤規(guī)范治療，如今已經(jīng)有了中國(guó)的腫瘤治療指南，每年都有更新，腫瘤專科的醫(yī)生都會(huì)學(xué)習(xí)和臨床應(yīng)用。因此，大家只要在正規(guī)醫(yī)院的腫瘤專科就診，醫(yī)生都會(huì)根據(jù)循證醫(yī)學(xué)的證據(jù)，用成熟的方案為患者安排好手術(shù)、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(yī)就被診斷為晚期腫瘤，不能手術(shù)的這部分患者（約占30%～50%），就醫(yī)相對(duì)困難。但通過(guò)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(zhǎng)期的腫瘤控制和長(zhǎng)期生存。