肿瘤放疗

放射治疗简称 " 放疗 " ，是目前治疗恶性肿瘤的重要手段之一。目前，大约 60% ～ 70% 的肿瘤患者在病程不同时期，因不同的目的需要放射治疗，包括综合治疗和姑息治疗。随着放射设备的增加和更新，如今它已成为一种独立的专门学科，称为肿瘤入射击治疗学。

自从 X 线和镭元素发现后， 20 世纪 20 年代，有了可靠的 X 线设备， Regard 和 Cowtard 等开始用深部 X 线治疗喉癌。此后，由于放射设备的改进和对放射物理特性和了解，加上放射生物学、肿瘤学以及其他学科发展和促进，使放射肿瘤学不断发展，放射治疗在肿瘤治疗中地位逐渐得到了提高。

现在最理想的放射治疗设备是光子能量为 5 ～ 18MeV 、电子能量为 4 ～ 22MeV 且能量可调的高能加速器，以及 60Co 、 137Cs 、 125I 或 192Ir 局部插植近距离治疗机，这些放射源的照射可以做到完全符合肿瘤体积的治疗需要，从而，最大限度的杀灭肿瘤细胞，提高治疗效果。

（一）放射源的种类

放射使用的放射源现共有三类：①放射性同位素发出的α、β、γ射线；② X 线治疗机和和各种加速器产生的不同能量的 X 线；③各种加速器产生的电子束、质子束、中子束、负π介子束及其他重粒子束等。这些放射源以外照射和内照射两种基本照射方式进行治疗，除此之外，还有一种利用同位素治疗，既利用人体不同器官对某种放射性同位素的选择性吸收，将该种放射性同位素注入体内进行治疗，如 131I 治疗甲状腺癌， 32P 治疗癌性腹水等。

（二）临床对射线的合理选择

从物理和剂量角度看，临床上理想的射线在组织中造成的剂量分布，应尽量符合放射剂量学原则。即：①照射肿瘤的剂量要求准确；②对肿瘤区域内照射剂量的分布要求均匀；③尽量提高肿瘤内照射剂量，降低正常组织受量；④保护肿瘤周围的重要器官不受或少受照射。

浅表肿瘤如皮肤癌、蕈样霉菌病、乳腺癌胸壁复发等用穿透力强的深部 X 线或低能电子线治疗。偏侧头颈部肿瘤也可用电子线，以保护深部正常组织。对大多数胸腹部病灶，深部剂量往往是首先考虑的问题。因此，为了达到较高深部剂量，常应用穿透力强的高能 X 线照射。但这不是惟一决定因素。 Laughlin 等和 Sksrand 等通过研究不同能量 X 线的剂量分布特性，认为并不是能量越高越好。能量越高，其康普顿吸收占主要地位，由此产生的次级电子造成半影增大，剂量平坦度差，对一般 20cm 体厚的病人， 10 ～ 25mV 的 X 线比较理想。高能电子束符合理想剂量分布，肿瘤区域的剂量分布比较均匀，而且，肿瘤后的正常组织照射剂量小。

在选择哪一种射线治疗时。除了要考虑靶区深度以外，还在综合考虑放射野半影、骨吸收、肺和空肺的影响，以及中子污染程度等。头颈部、喉、乳房等靶区周围都有非均质结构，如空气腔、骨等。射线的半影问题，除了腹部和盆腔靶区外，对其他部位放疗时均需考虑之，骨吸收在许多部位均需注意。在临床实践中，为了获得更好的剂量分布，需要用两种以上的放射线联合应用。

（三）放射源设备

1 、 X 线治疗机

临床治疗的 X 线机根据能量高低分为临界 X 线（ 6 ～ 10kv ）、接触 X 线（ 10 ～ 60kv ）、浅层 X 线（ 60 ～ 160kv ）、高能 X 线（ 2 ～ 50MeV ）。除高能 X 线主要由加速器产生以外，其余普通 X 线机由于深度剂量低、能量低、易于散射、剂量分布差等缺点，目前已被 60Co 和加速器取代。

2 、 60Co 治疗机

60Co 在衰变中释放的γ线平均能量为 1.25MeV ，和一般深部 X 线机相比，具有以下优点：①穿透力强，深部剂量较高，适用深部肿瘤治疗；②最大剂量点在皮下 5mm ，所以皮肤反应轻；③在骨组织中的吸收量低，因而骨损伤轻；④旁向散射少，射野外组织量少，全身积分量低；⑤与加速器相比，结构简单，维修方便，经济可靠。其不足之处是存在着半影问题。造成 60Co 机半影问题的原因有三种，即几何半影、穿射半影和散半影。半影的存在造成射野剂量的不均匀性。前两种半影是由机器设计造成的。采用复式限光筒或在限光筒与病人皮肤上放遮挡块，可以相对消除几何半影；采用同心球面遮光机可以相对消除穿射半影。目前， 60Co 治疗机有固定式和螺旋式两种类型。

3 、医用加速器 加速器的种类很多，在医疗上使用最多的是电子感应加速器、电子直线加速器和电子回旋加速器。他们既可产生高能电子束，又能产生高能 X 线，其能量范围在 4 ～ 50MeV 。其中的电子回旋加速器既有电子感应加速器的经济性，又有电子直线加速器的高输出特点，而且，同时克服了两者的缺点，其输出量比直线加速器高几倍，其能量也容易调得高，无疑它将成为今后医用高能加速器发展的方向。

（四）临床放射生物学

1 、放射线的生物学效应　　生物的放射效应主要表现在体内生物大分子如核酸、蛋白质的损伤。 DNA 是生物体内最重要的放射敏感区。放射线引起的电离辐射对 DNA 分子的损伤，有直接和间接两种作用。直接作用是指射线直接损伤 DNA 分子，引起碱基破坏、单链或双链断裂、分子交联等，后者是指射线首先电离水分子，产生自由基，高度活泼的自由基再和有机分子作用。

用来维持 DNA 的遗传稳定性的，是人体内 DNA 的损伤修复系统。 DNA 的修复包括无差错修复和差错倾向性修复。无差错修复的主要方式是切除修复，通过一系列核酸的修复系统将损伤部位切除，以完整的互补链为模板合成小片段 DNA 链填补空隙。差错倾向性修复方式主要是重组修复，依靠受损的 DNA 分子间的遗传重组以制成无损伤 DNA 分子，未去除的损伤在 DNA 分子，未去除的损伤在 DNA 不断复制中逐渐被稀释。

人体组织器官对放射线的敏感性，与其组成细胞的繁殖能力成正比，与细胞分化程度成反比，就是说细胞繁殖能力越强的组织器官越敏感，细胞分化程度越低的器官越敏感；在一定剂量下与面积有关，即身体受照射的面积越大，反应越大。按组成细胞的繁殖和分化能力，可以将组织器官划分为敏感性高、敏感性较高、中度敏感、敏感性较低和敏感性低这 5 类。

研究放射线对细胞增殖能力的影响，在临床放疗很有意义，以便更有效地杀灭那些可能复活并增殖的肿瘤细胞。在放射生物学上，鉴别细胞存活的惟一标准是，照射后的细胞是否保留无限繁殖能力。凡是失去无限繁殖能力，不能产生子代的细胞称为不存活细胞，就是所说的细胞死亡，而保留繁殖能力，能无限地产生子代的细胞称为存活细胞。细胞存活这个定义可反映肿瘤放疗后的效果，是鉴定疗效的较好的指标。

1956 年 Puck 描述了放射剂量与细胞存亡之间的关系曲线，称细胞存活曲线（ Cell survival curve ）。 1967 年由 Elkind 和 Whitmore 提出的多靶议程已经成为哺乳动物细胞存活曲线应用形式。存活曲线的低剂量区呈一肩段，被认为是亚致死损伤的修复，剂量增大超过此区则造成细胞呈指数性死亡。根据靶学说，细胞群体的细胞死亡率与靶数或打击数 n 相关，另外一个反映细胞放射敏感性的细胞是平均致死剂量（ Do ）。哺乳动物的 Do 值在 1 ～ 2Gy 很窄的范围内，已知 Do 和 n 值，便可求任何剂量下的细胞存活率。

2 、放射线对肿瘤组织的作用　　在影响肿瘤的放射感性的各种因素中，肿瘤组织的细胞起源和分化是主要因素。起源于放射敏感组织的肿瘤对放射线的敏感性较高，分化程度越差的肿瘤其对放射线敏感性也越高。

生物体肿瘤细胞群内有在增殖周期的细胞（ G0-S-G2-M ）、静止细胞（ G0 ）、无增殖能力细胞、破碎细胞。细胞群按一定的增殖动力学变化，按其生长率可用倍增时间来表示，它既受肿瘤外界环境影响，也受细胞增殖率（细胞周期时间）和细胞丢失率等内在因素的影响。对人体肿瘤的观察，发现细胞增殖率和细胞丢失率与放射敏感性之间有明显的关系，凡平均生长速度快、细胞更新率高的肿瘤，对放射也较敏感。肿瘤细胞群受打击后有其本身的，与正常组织不同的反应体系，利用放射线各种组织器官的正常细胞和肿瘤群的不同影响的损伤，以及它们恢复能力的差别，使放疗在正常组织能够耐受的条件下最大限度地杀灭肿瘤细胞。

3 、根治性放射治疗　　放射治疗作为根治性方法已在一些肿瘤治疗中获得较为满意的疗效。如皮肤癌、鼻咽癌、头颈部肿瘤、乳腺癌、前列腺癌、宫颈癌、视网膜母细胞瘤、精原细胞瘤、 Hodgkin 病等。淋巴瘤和精原细胞瘤都是放射敏感肿瘤，给予 35 ～ 4Gy/3.5 ～ 4 周就可能达到 90% 的局部控制，而不因其显著的晚期反应组织损伤。

4 、肿瘤生长速度和细胞增殖动力学对放疗反应的影响

肿瘤的生长速度和细胞增殖动力学至少从 3 个途径影响肿瘤对放射治疗的反应，即：①在细胞周期内不同时期的细胞放射敏感性不同，因此，细胞群的放射敏感性和细胞在周期内的分布有关，照射后细胞群内细胞周期各期再分布，可以改变细胞群的放射敏感性；②两次照射期间细胞的再增长可以部分地抵消照射的杀伤作用，这也许是某些实验性肿瘤放射抗拒的原因；③潜在致死损伤修复的重要性和细胞群增殖动力方面的状态是有关的。

5 、放射治疗中的生物物理因素

（ 1 ）线性能量传递和相对生物效应：线性能量传递（ LET ）是评价射线质的一个参数。　　深部 X 、 60Co 的γ和β线，其特点是在组织中沿着次级粒子经迹上的 LET 较小，一般称为低 LET 射线，这些射线的生理学效应大小对细胞的氧情况及细胞的生长周期依赖性较大，既对乏氧细胞和 Go 期细胞作用小。快中子、负л介子、重粒子的 LET 值高。销为高 LET 射线，这些射线几乎没有或者较少有亚致死损伤（ SLD ）和潜在致死者损伤（ PLD ）的修复，细胞存活曲线肩段小或消失。除中子外，高 LET 射线的物理特点是具有 Bragg 峰型剂量曲线，生物学特点是氧增强比（ OER ）低，其生物学效应大小对细胞的氧状态和生长周期依赖性小。目前，研究和应用最多的是快中子，利用其高 LET 特性对肿瘤进行放疗。临床治疗腮腺癌、晚期前列腺癌、骨肉瘤、软骨肉瘤、软组织肉瘤。局部控制分别已经达到 71% 、 93% 、 67% 、 56% 、和 50% ，较光子有明显优势。　　相对生物学效应（ RBE ）是指要达到同样生物效应时，所需标准射线和使用射线的剂量比值。 RBE 值的变化主要是指在分次治疗的剂量范围之中，因此，在临床应用中子治疗应选择与标准 X 线治疗有相应作用的剂量。低 LET 射线， OER 值高、 RBE 值低、随 LET 值的增加， OER 降低， RBE 升高，其变化速度随 LET 值的增加逐渐加快。高 LET 射线， OER 值低， RBE 值高，在 RBE 高值时一个合适的 LET 射线产生的电离密度正好给予每个靶一次打击，杀灭细胞的能力达到最高点；但 LEF 在增加，高达 100kev/ μ m 时， OER 愈加降低，但 RBE 却急速减少，这是由于高 LET 射线在一个细胞内的电离密度太高而产生过度杀伤的缘故。

（ 2 ）分割放射治疗：自 20 世纪 30 年代以来，以临床实践经验为基础建立起业的分割放射治疗（每周 5 次，每次 2Gy ），被认为是标准的方法。这种方法符合正常组织和肿瘤组织对放射反应差异的客观规律，起到了尽可能保护正常组织，并保证一定的肿瘤细胞杀灭率的作用。分割放疗中的生物学因素有 5 个方面，通常称 5R ，即：　　放射损伤的修复：放射损伤是分割放疗中最普遍的生物学现象，亚致死损伤（ SLD ）的修复能增加细胞存活率。主要反映在存活曲线的肩段上，肩段的形状和细胞最大的修复能力对多次上剂量治疗效果都起决定作用。 SLD 的修复的能力在乏氧时和高 LET 射线进减少，由于肿瘤组织含水量一定的乏氧细胞，；因此，肿瘤分割放疗时的 SLD 累积比周围氧合好的正常组织多。 PLD 的修复主要发生在 Go 期细胞之中，表现为低 LET 射线照射后经过一定条件和时间，细胞存活率增高。某些肿瘤在慢增殖过程中 Go 期细胞含量高，因此， PLD 的修复增强，这可能是分割治疗中肿瘤复发的来源。

细胞周期再分布：哺乳动物细胞在增殖周期内不同期的细胞有不同的放射敏感性，分割放疗将会使最敏感的细胞选择性地明显减少，而留下较大比例的对放射相对抗拒的细胞。临床治疗的效果不仅决定于每个分割照射量的大小，同样也决定于两次照射的间隔。

乏氧细胞的现再氧合：一般肿瘤内乏氧细胞比例约为 15% ～ 20% 。一次照射后大部分氧合好的细胞被杀灭，肿瘤细胞群中乏氧细胞比例增加，可高达 100% 。经过一段间隔时间后，由于瘤体缩小，耗氧减少以及血管供应改善，乏氧细胞逐渐再氧合，其比例可恢复至治疗的水平。细胞再增殖和补充增殖：临床理想的效果是在各个分次照射之间正常组织细胞完全地再繁殖而肿瘤没有生长，使正常组织保持在稳定状态，而肿瘤群逐渐缩小。如大面积骨髓照射后造血干细胞生长比率增加，同时成熟速度回快，大量前驱细胞群很快更新；另一方面，肿瘤细胞数减少，虽然在代偿时其生长比率也增加，但每次细胞分裂后仍有相当多的细胞丢失。肿瘤正常组织内细胞减少不同的情况增强了治疗效果。

（五） 放射治疗的临床应用

1 、治疗计划　肿瘤放射治疗计划的制定，应综合考虑肿瘤放射治疗的原则，根据放射治疗原则选择治疗方式，制定治疗计划。

肿瘤放射治疗的原则有以下几种：

（ 1 ）肿瘤治疗的普通原则：①首次治疗原则，肿瘤病治疗只有一次最佳机会，首次治疗不正确，常常导致治疗的失败。②综合治疗原则，应该有计划有组织，分步执行。③长期治疗原则，不是手术、放疗结束，治疗就终止，而是分别对不同情况，制定长期计划，定期随诊，及早发现问题，及时解决问题。

（ 2 ）肿瘤放疗原则：①诊断清晰原则：尽量弄清肿瘤类型、范围、立体位置及期别等肿瘤情况，做到有的放矢。鉴于放射有害性，一般不作实验性治疗或者对良性病放疗。②对患者一般情况进行 Karnofky 氏评分，掌握重要生命器官、肿瘤周围组织功能状况及其他合并症。③细致计划原则，充分进行放疗前的准备，排除一切不利因素如感染，利用各种技术，反复计算，提高肿瘤受量和敏感性，减少正常组织受量，以提高疗效。④个体化原则：因肿瘤情况、正常组织耐受性、机体状况乃至社会义理学在临床上个别差异较大，计划须区别对待，还应密切观察，不断调整。如常规 2Gy/ 天，某些患者可能反映较大或者肿瘤的 " 抗拒 " ，应适当协调；又比如脊髓受照时，个别患者可能较早出现脊髓炎症状，说明该患者脊髓神经可能对放射敏感，可以考虑提前脊髓照射。临床情况复杂，应视情况而定。⑤根据以上选择以下治疗方式：

a ：根治性治疗：是指以根治肿瘤为目的的方案。一般对较早的肿瘤，或者还没有发现远处转移的肿瘤，一般情况好，无严重合并症，有可能根治的肿瘤，根治量较高，范围较大，全身及局部的副反应也较大，根治方案并不意味着一定会达到根治的目的。

B ：姑息放疗：是指病期已晚，一般情况较差或者已经有全身或局部转移，对根治的希望不大，只能给予姑息放疗，使肿瘤生长暂时受到抑制，或者是肿瘤缩小，症状减轻。也有一些病人，原来预期效果不好，也给予姑息性放射治疗，经过一段时间的治疗后，疗效较好也可予以足量的根治放疗。有时候放疗实际上是为了减轻症状，使患者有较好的自下而上质量，如对骨转移的疼痛予以放疗止痛也是属于姑息性放疗，这种情况下，一般达到目的就可以停止放射治疗。

C ：预防性放疗：这里特别指的是亚临床灶的预防照射，如白血病、小细胞肺癌的预防性放疗，鼻咽癌颈淋巴区的预防性放疗，这些治疗常常有积极的作用。

2 、放疗计划　　经过临床、影像学诊断等各种检查确定肿瘤及其存在部位后，还必须了解该肿瘤的生物特性及其扩散规律，才能决定放射范围。要完成放射治疗计划的设计和执行，必须要有医生、技术员、物理师和护士等密切合作，才能保证靶区得到足够的放射量，同时又使正常组织受量低。治疗计划的设计必须做到个体化，对某种肿瘤的放射布野、所给剂量、分割方法等都不能千篇一律。

模拟定位：放疗计划设计常常从模拟定位开始，这对于深部肿瘤极为重要。模拟机能模拟放疗机几何条件的 X 线透视系统，可以定出照射的靶区（肿瘤区和亚临床病灶，常常包括肿瘤区外 2cm ）和要避开放射的正常组织，还可以从不同的布野、角度进行定位摄片。除最常用的固定野放射外，还有用旋转和弧形放射。定位前病人体位必须自然舒服，这样在分割放射疗程中才能做到摆位重复性好。当然一些固定器如手臂固定架、头部固定架、口腔咬块、面罩等都有助于体位准确地重复。

放射肿瘤学医生在定位片上画出需要照射的靶区和防护的正常组织，并决定有关放射剂量。放射物理和剂量学人员将有关图像资料输入治疗计划系统（ treament planning system, TPS ） , 通过计算机系统对放射野布置、射线选择、各放射野剂量分配、不同密度组织校正等进行优化，获得剂是量分布图。此图可以是二维，也可以是三维。通常 95% ～ 100% 等量线范围计算靶区剂量。靶区剂量分布要求均匀，剂量相差在 +5% （一般不超过 +10% ）。最后的治疗计划需要得到放射肿瘤学医生认可才能开始实施。

对一些不规则放射野（斗篷野、锄形野等）照射，需要用不同金属模型。此模型既可以保证每次放射重复性好，又可以避免多野照射的重叠问题。并能减少技术员对患者摆位困难。有时为了改变等量线形状或补尝体表曲面问题，可用楔形滤片、补偿滤片、填充特等。近年来一些直线加速器装有多叶准直器，在计算机系统控制下可以在旋转放疗时按靶区的不同人射角度自动调节放射野形状，以达到更精确的保护正常组织。这种方法称原体放射治疗。

第一次放疗常在治疗机上拍定位片，并和模拟定位片相对比。疗程期间和结束时最好也拍片复核。装在荧光摄影系统的直线加速器，在病人不必接受放射治疗量时就可对放射野等进行监测，甚至可以在放射治疗进行过程中进行监测。