放射治疗原理是什么（什么是放射治疗）

转载自 傅传刚主编《大肠癌100问》

专家简介：傅传刚，教授、博士生导师、主任医师，同济大学附属东方医院胃肠肛肠外科主任。擅长结直肠癌的诊断、传统开腹与3D腹腔镜微创手术以及综合治疗，尤其在低位直肠癌的保肛和局部晚期、复发性结直肠癌的手术方面成绩卓越，在国内外具有广泛影响。在国际上首创“直肠拖出式经括约肌间吻合器切除吻合术（PISTA）”，”3D腹腔镜结直肠肿瘤腹部无切口切除术”等，使结直肠手术更加微创，术后快速康复，低位肠癌保肛率明显提高，绝大多数患者避免做永久性人工肛门，术后局部复发率明显降低。另外在结肠镜诊断和治疗方面有较深的造诣。是国内PPH手术治疗重度环状脱垂痔的开拓者之一；在慢性顽固性便秘、直肠脱垂等疾病的诊治方面有较深的造诣。

什么是放射治疗？

肿瘤的放射治疗（简称放疗）是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其它粒子束等治疗恶性肿瘤的一种方法。简而言之，肿瘤的放射治疗就是用放射线来治疗癌症。放射治疗是治疗癌症的主要手段之一，大约70%的癌症病人需要进行放疗，约有40%的癌症可以通过放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出。

放射治疗的疗效肯定，在临床上使用范围广泛，但放疗本身也是“双刃剑”，放疗也会引起一些正常组织损伤。因此临床使用放射线治疗时必须严格掌握适应症、禁忌症、操作方法及注意事项。近些年来，放射治疗设备和技术有了很大的进步，肿瘤作为放射治疗的“靶区”，可以做到在提高局部肿瘤放疗剂量的同时，降低肿瘤周围正常组织的损伤几率，进而提高了局部控制率和患者的生存率。

放射治疗是如何杀伤癌细胞的？

放疗之所以能杀伤癌细胞，是因为放射线含有一种特殊的能量，称为辐射。当一个细胞吸收任何形式的辐射线后，这些射线可以与细胞内的结构发生作用，直接或间接地损伤细胞DNA，使细胞内的DNA链发生断裂，最终使细胞内生物化学反应和物质代谢发生紊乱，细胞不能连续分裂增殖而死亡或凋亡。射线的直接损伤，主要由射线直接作用于有机分子而产生自由基，引起DNA分子出现断裂、交叉。射线的间接损伤，主要由射线对人体组织内水发生电离，产生自由基，这些自由基再和生物大分子发生作用，导致不可逆损伤。两种效应有同等的重要性。肿瘤细胞较正常细胞更容易被射线“杀伤”，因为肿瘤细胞的繁殖能力强，分化程度差。当放疗引起的DNA链断裂的不彻底时，细胞可以通过修复机制重新恢复自身成为正常细胞，所以，大多放射治疗需要反复多次照射，而且肿瘤单纯行放疗后局部复发率较高。

放射线有哪些种类？

放疗中使用的放射线主要有三类：

1. 放射性同位素放出的α、β、γ线；

2. X线治疗机和各类加速器产生的不同能量的X线；

3. 各类加速器产生的电子束、快中子、质子束、负π介子束以及其它重粒子束等。电子是质量最小的带电粒子，与X线或γ线不同，它是在电子加速器中被加速到一定的高能时，被直接引出（电子束）用来治疗肿瘤。高能电子束可直接杀伤或电离细胞。

第一类放射线可用作体内体外照射；第二、三类放射线只能用作体外照射。放射治疗常用放射线为X线、γ线和电子线。

放射源有哪些种类？

根据放射线的来源不同，可以将放射治疗使用的放射源分为以下三类：

1. 放出α、β、γ射线的放射性同位素。钴-60放射治疗机是目前在基层医院使用最为广泛的放射治疗设备，治疗所采用的是钴-60（或者铯-137、铱-192）衰变所产生的γ射线，这种射线的优点在于能量高、穿透力强，设备本身的造价相对低廉，机器维修简单。

2. 产生不同能量的X射线的X线放射治疗机。高速运动的电子在真空场中突然受到靶物体阻击而产生X射线，利用X射线治疗肿瘤的X线机则称为X线放射治疗机。目前，在我国X线放射治疗机主要用于一些浅层肿瘤及浅表淋巴结的补充照射。

X线放射治疗机

3. 产生电子束、质子束、中子束、负π介子束、X线以及其他重粒子束的各类加速器。医用的加速器可以分为电子感应加速器、电子直线加速器、电子回旋加速器。这些设备可以产生电子线和X线。这种设备的特点是结构相对简单，能量的输出大，其最大的优点是所输出电子线和X线的能量可以根据需要进行调整。

医用电子直线加速器

放射治疗不仅必须有产生治疗作用的放射治疗机，还必须有其它的辅助设备如：模拟定位机、专业CT定位机和三维放射治疗计划系统等。

什么是医用直线加速器？

医用电子直线加速器于20世纪50年代初，先后在英美等国家用于放射治疗，并逐渐得到很大发展。从70年代以后，直线加速器在许多方面已替代钴60放射治疗机，目前成为放射治疗最主要的设备。其工作原理是利用微波电场，沿直线加速电子得到较高能量，从而获得高能X射线或电子线的放射治疗装置。医用电子直线加速器具有以下特点：

1. 直线加速器可以产生能量更高、强度更大的X射线：具有比钴60产生的γ射线更强的穿透能力，更低的表面剂量，以及更小的半影区。低能档X射线用于治疗头颈及四肢部位肿瘤，高能档X射线用于治疗胸腹部较深部位肿瘤。

2. 加速器产生的能量在4～25MeV范围的电子线，与组织作用具有明显的射程，且射程随能量的增加而加深，使用电子线治疗肿瘤时，可以根据肿瘤深度，选择不同能量的电子线，使其射程恰好超过肿瘤的范围，电子线的大部分能量消耗在肿瘤组织内，而病灶后面及表层正常组织受到较小损伤，使得放射治疗的靶向性更强，副作用更少。

3. 医用电子直线加速器无需永久放射源，设备在不加高压时无射线产生。而且加速器X射线靶点非常小，配合球面准直器在照射野边缘形成的半影也较钴60治疗机小，定位精确，对周围组织的放射损伤小。但是设备结构复杂、技术要求高、日常维护及质量保证费用较高是它的主要缺点。

放射治疗的临床应用

1．根治性放疗。

根治性放疗指应用放疗方法全部而永久地消灭恶性肿瘤的原发和转移病灶。放疗所给的肿瘤量需要达到根治剂量。对放射线敏感及中度敏感的肿瘤可以用放射治疗根治。在这类肿瘤的综合治疗方案中，放疗也起到主要作用。

2．姑息性放疗。

姑息性放疗是指应用放疗方法治疗晚期肿瘤的复发和转移病灶，以达到改善症状的目的。有时将姑息性放疗称为减瘤放疗，用于下列情况：（1）止痛，如肿瘤骨转移及软组织浸润等所引起的疼痛。（2）缓解压迫，如肿瘤引起的消化道、呼吸道、泌尿系统等的梗阻。（3）止血，如肺癌或肺转移病灶引起的咯血等。(4) 改善生活质量，如通过缩小肿瘤或改善症状后使生活质量提高。

3．辅助性放疗。

辅助性放疗是指将放疗作为综合治疗的一部分，应用手术、化疗和放疗来综合治疗肿瘤，提高病人的治疗效果。在手术前，放疗可以缩小肿瘤，使肿瘤降期，提高根治性切除率，降低局部复发率。术后放疗可以降低局部复发率，延长患者的生存时间。

什么是三维适形放疗？

三维适形放疗（3-Dimension Conformal Radiation Therapy，即3D-CRT）是采用立体定向技术，使光栅（遮光器）能够随射野的改变而适形变化，达到准确适应肿瘤形状，使高剂量区分布形状在三维空间上与病变靶区完全一致。它可以完成目前一般的常规放疗机（加速器，钴60机等）所不能完成的任务。无论其精确度、疗效还是并发症均优于常规治疗机。

什么是调强放疗？

调强放疗 (intensity modulation radiation therapy，IMRT) 是以先进的计算机技术和加速器设备为基础，通过计算机驱动多叶光栅的移动形成无数子野在三维空间上的叠加，既可做到三维适形放疗，还可改变照射内射线强度，产生靶区剂量强度分布的不一致，即照射野与靶区形状一致而剂量强度分布不一致。故调强放疗理论上可做到使靶区内剂量分布该高的高、该低的低；对靶区周边正常组织可做到想低就低。因此，这一技术可有针对性地提高靶区剂量和降低周边正常组织的剂量，有利于提高疗效、减低损伤。

什么是立体定向放射治疗？什么是γ刀？什么是X刀？

立体定向放射治疗是使用专用的立体定位装置，通过CT或MRI扫描定位，由计算机系统对人体轮廓、正常器官和靶区进行三维重建，并设计不同入射角度的照射野或照射或采取多源聚集照射，利用聚焦的原理，将各个照射野或照射弧的放射线集中到靶区，而靶区周围正常组织受量很少。根据靶区特点采用单次大剂量照射称为立体定向放射外科（SRS），采用分次剂量治疗时称为立体定向放射治疗（SRT）。γ刀就是一个立体定向放射手术（SRS），它通过聚焦，等中心照准，于单次短时间或多次较长时间给予肿瘤超常规致死量治疗，达到摧毁瘤区细胞的目的。γ刀利用约30～200个钴源，在等中心条件下，从立体不同方向位置，在短距离内对细小肿瘤（或良性肿瘤，先天畸形等病灶）进行一次或多次照射，给予总剂量超过肿瘤及正常组织耐受量，用准确聚焦的办法使多个钴60源的剂量集中在靶区，分射束聚焦使周围正常组织受量仍在可能的耐受量中。由于采用电脑、CT，以及准确的立体设计定位，因而射野边界锐利可达±2mm以下，确保了非瘤区正常组织安全。应用于脑部的良性小肿瘤和先天性畸形效果尤佳，应用于脑干等生命禁区也取得了效果。但目前许多单位滥用，不严格控制适应症，因此造成了许多后遗症和并发症，使γ刀的应用与初始设计原意偏离了轨道。　

X刀的原理与γ刀相近，不同的是γ刀采用γ射线进行治疗，而X刀是利用加速器产生的X线进行治疗。X刀除应用在头部肿瘤外，还应用在胸、腹盆等区域，应用范围比γ刀更广，应用效率较γ刀更好。

什么是放射治疗的剂量？

我们通常所说的放射治疗的剂量指的是吸收剂量。吸收剂量是指被放射线照射的物体从射线中吸收的能量。吸收剂量的单位是拉德（rad），1rad为1g受照射物质吸收100尔格的辐射能量。即1rad＝100尔格/g。现在吸收剂量单位改为戈端（Gy），是由国际放射单位测定委员会（ICRU）规定的，1Gy＝100rad。