技术 | 放疗技术原理大揭秘

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前言：

目前，放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。然而对放疗的认识，大多数人还仅仅停留在“射线照一照”的理解程度。本文将揭开放疗的神秘面纱，让你对放疗的常见词汇不再陌生！

一、放疗

同大多数人的基本认知相同，放射治疗就是“射线照一照”，即利用放射线照射并杀灭肿瘤，从而实现肿瘤治疗的方法。放射治疗在临床上归属于放射肿瘤学，放射肿瘤学和外科肿瘤学（手术治疗）、内科肿瘤学（化学治疗）共同组成了恶性肿瘤治疗的三大主要手段。而且除了恶性肿瘤以外，一些良性肿瘤及良性疾病也可以使用放射治疗达到根除。

放疗在治疗癌症方面具有不可或缺的重要地位。从医学的角度看，目前大约近70%的肿瘤患者需要进行不同程度的放射治疗。而且在45%左右可被治愈的肿瘤患者中，有18%的患者是由放疗治愈的。

二、放疗类型

1. 从治疗目的来看，放疗包括根治性放疗、辅助性放疗及姑息性放疗：

有部分患者仅仅通过放射治疗或者以放疗为主要手段就可以达到治愈的效果，常见如宫颈癌、前列腺癌及包括鼻咽癌在内的一些头面颈部肿瘤等。

另有一部分患者中，放疗作为综合治疗的一部分，可以达到大幅度降低复发，保留器官乃至延长生存的目的，常见如乳腺癌、肺癌、直肠癌、软组织肿瘤、淋巴瘤等。

当然，放疗在较复杂甚至危重的肿瘤患者中也可以达到姑息减症的效果，延长患者寿命并降低痛苦，常见的比如骨转移、脑转移等。

2. 根据治疗形式又可分为体外照射与体内照射两种：

体外照射即放疗机在体外将高能射线或粒子瞄准肿瘤区域进行照射。单纯从体外进行照射会有一定的局限性，可能存在定位不够精确，肿瘤治疗不够完全等问题。

体内照射即把高强度的微型放射源送人人体内或配合手术插入肿瘤组织进行近距离照射，从而有效杀伤肿瘤组织。这一技术可使大量无法手术、外照射又不可控的病人获得较好的疗效，同时不会使正常组织受到过量照射产生严重并发症，因此成为放疗领域的一大焦点发展迅速，在消化系统、生殖系统、妇科癌症等方面取得明显效果。

三、放疗技术原理

1. 放疗损伤原理

众所周知，放疗即采用高剂量的射线杀死癌变肿瘤细胞，那放射线又是如何杀死癌症细胞的呢？放疗产生的损伤主要有两种：

一种为直接损伤，即射线直接作用于DNA等有机分子产生自由基，导致DNA分子的交叉、断裂，从而导致遗传物质发生破坏与改变。

另一种为间接损伤，主要由射线对细胞组织内的水发生电离，产生自由基，这些自由基再与生物大分子如蛋白质等发生作用，产生不可逆损伤，直接破坏细胞的生物结构。

既然放疗的作用就是通过射线与癌细胞间能量的传递，引起癌细胞结构和活性的改变，因此放疗的疗效就跟射线传递能量大小，与肿瘤吸收能量效率有关。

2. 各射线能量特点

放射治疗所用的放射线通常分为光子束和粒子束两类，其中光子束包含X射线、γ射线，粒子束包含中子束、质子束、重离子束。科学家们利用各种射线的不同效应，分别开发出相应的放疗技术。

放射线（粒子束）在通过物质时，根据其在不同区域所释放能量的高低，会在某段射程中形成一个“剂量高峰”。20世纪30年代、Bragg正式发现并提出了上述效应，故此“剂量高峰”又被称为“布拉格峰”。上述效应应用在放射医学领域会产生如下效应：

（1）可以通过选择合适种类的放射线及控制放射剂量使之在人体需要治疗位点上释放能量（产生“布拉格峰”）。

（2）降低了能量释放前经过的正常组织所受到的伤害。

（3）释放“布拉格峰”之后能量迅速衰减，减少了病灶后面组织的损伤。

同时，不同射线照射所产生的效果是不同的，其中X光、伽玛射线对于人体的REB要小于质子射线，更小于碳素线，因此质子重离子在相同剂量下治疗效果要比X光、伽玛射线好。

因此，质子重离子由于其布拉格峰和相对生物学效应的独特优势，成为放疗射线的最佳选择，也是目前放疗领域的研究热点，虽然目前相关技术尚不成熟，但质子重离子治疗是放疗领域的大势所趋。

3. 肿瘤放射敏感性

放疗疗效不仅与放射线性能与强弱有关，还与病人肿瘤的敏感性有关：病人肿瘤对放射线越敏感，受到放射线的破坏就越大，放疗效果就越好。敏感性差异大的肿瘤，其放疗的治疗效果可以说是天差地别。

影响不同类型肿瘤的放射敏感性的因素有很多，可以概括为：肿瘤的组织来源、分化程度、肿瘤形貌、所处阶段、细胞含氧量、患者年龄、生活指数等多个方面。

四、放疗技术发展历程：精准放疗日趋成熟

早年在放疗领域存在的突出现象是，相当部分的癌症患者谈“放”色变，错误的认为放射线对人体具有强大的辐射损伤，副作用很大。这种担心存在一定的道理。放疗照射剂量越大，对肿瘤细胞的杀伤作用越强，但是如果不能有效地保护射线入射路径上的正常人体组织，即使杀灭了癌细胞，患者愈后会产生很大副作用，生活质量也将受到影响。近年来，精准放疗的理念被业内普遍认可，并通过技术的不断发展而逐步落地。

1. 立体定向放疗SBRT

改进了传统上由医生进行大致病区照射的形式，利用专有的立体定位装置，根据聚焦原理和CT等扫描定位，将各个照射弧或照射野的放射线集中到肿瘤区域，从而减少了周围正常区域的放射量。

2. 三维适形放疗3D CRT

通过CT图像重建三维的肿瘤结构，在不同方向设置不同的照射野，利用与病灶形状相同的适形挡铅，使得高剂量区的分布形状 在三维方向上与肿瘤区形状一致，进一步减低周围正常组织的照射量。

3. 调强放疗 IMRT

调强放疗是三维适形放疗进一步发展的一种。当辐射野与肿瘤区域外形一致时，针对肿瘤区域形状与其与要害区域的具体解剖关系来对不同的辐射束强度进行适当调节。虽然单个辐射野内辐射剂量分布不均匀，但与三维适形放疗相比，周围正常组织的辐射剂量能够变得更小，同时整个肿瘤区体积内的剂量分布也更加均匀。

4.影像引导放疗 IGRT

在三维放疗的基础上加入了时间维度，属于四维放疗的一种。由于解剖组织在肿瘤中会随时间产生运动，分次治疗之间也会有位移误差，因此在患者治疗前和治疗中配合各种影像设备对肿瘤及正常器官进行实时监控，根据目标的当前位置变化进行实时调整，使照射紧跟靶区，达到进一步提高治疗精度的目的。

总结：

随着放射模拟计算、新型影像学、医学图像处理等技术近年来的快速发展，精准放疗在技术上产生不断突破和，临床应用层面也不断落地。不仅在确定肿瘤部位方面更加精确、平均受照射剂量均可被计算出来，还能严格地控制着放疗每一环节的照射精度。相信随着技术的发展，放疗的效果会得到进一步提升，越来越多的癌症患者能够通过放疗被拯救出来，重获新生！

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