肿瘤学基础理论——肿瘤放射治疗

孟想成真

一、放射治疗学总说：放射治疗，指利用放射性元素或加速器产生的涉嫌，并通过特殊装置对射线束的形状和强度进行调节，进而进行精确局部治疗。
  
辐射：以高速粒子和电磁波形式存在的能量；可分为电离辐射和非电离辐射。
电离辐射：一切能引起物质电离的辐射总称，其为“能量较高的辐射”。在与原了发生作用时，其能量足以能够从原本的电子轨道中打出束缚电子，例如X射线。
电离辐射，根据是否带电荷，可将辐射源分为带电粒子和非带电粒子。
——带电粒子包括α粒子、β粒子和质子等。具有足够动能的带电粒子与原子中的电子碰撞引起物质电离称为直接电离。
——非带电粒子包括X线γ线和中子。它们本身不能使物质电离，但能与原子的壳层电子或原子核作用产生次级粒子，如电子、反冲核等，次级粒子再与物质中的原子作用，引起原子电离，称为间接电离。
（带电粒子的电离辐射是直接导致电离；而不带电粒子的电离辐射是间接导致电离。）
  
带电粒子与物质的相互作用：

  
不带电粒子与物质的相互作用：
  

  
  
  
  
  
二、放射治疗的实施方式：
1、外照射（external beam radiotherapy） ：放射源位于体外对人体进行照射。其放射源是放射性核素（如Co60治疗机）或者加速器。
2、内照射=近距离治疗（brachytherapy）：将放射源直接置于被照射的组织内或者放入天然体腔内。它是直接放入放射性核素（比如Co60），并且放射性核素的放射性距离短，可以将放射性局限与病灶部位。
相关治疗设备：
1、钴-60治疗机：可以产生γ射线来放疗。
2、直线加速器（linear accelerator）：可以产生高能电子束，或者通过高能电子打击钨、铂金来产生X射线，从而完成治疗。
3、重粒子治疗设备：重粒子指质量较大的粒子如快中子、质子、负介子以及氮、碳、氧、氖离子等。
由于重粒子具有Bragg峰，存在着一个“电离吸收峰”，所以它的效果会更好。

  
  
三、射线剂量学：
我们用“吸收剂量”来衡量：
吸收剂量，指单位质量物质吸收电离辐射的平均能量。
——其单位是戈瑞（Gy）。1Gy=1J/kg
要穿过一定距离之后才会达到最大的“吸收剂量”，不是在皮肤处最大，而要进入皮肤一段时间之后才会达到最大。
百分深度剂量，即吸收剂量占最大剂量的百分数与深度的函数关系：

等剂量曲线：即被照射者体内的剂量相同点的连线。
  
三、射线与物质相互作用的生物效应：
电离辐射的直接作用：射线能量被DNA或具有生物功能的其他分子直接吸收，使生物分子发生化学变化，并导致机体损伤的作用过程。
——包括引起碱基的破坏或脱落、DNA单链或双链断裂、氢键破坏、螺旋结构中出现交联等。
电离辐射的间接作用：射线在细胞内与另一个原子或分子相互作用产生离子及自由基，通过其扩散到达作用靶而产生的生物学效应。
——其中，以间接作用为主。
  
  
四、细胞辐射损伤的主要影响因素：
1、含氧量：细胞对电离辐射的效应强烈依赖与氧的存在。含氧量越高，则电离效应对细胞的影响越大。
——我们用“氧固定假说”来解释：我们认为电离辐射对生物体产生效应的原因是通过其所产生的自由基而造成的，而只有这个（有机）自由基与氧气结合形成“有机过氧基”，才能形成不可逆的物质，最终起到很强的损伤作用。
2、射线的性质
3、照射的剂量
4、剂量率：即单位时间内照射的剂量
5、细胞所处的细胞周期： 放射敏感性：M>G2>G0/1>S
（有丝分裂期的放射敏感性是最强的，最容易受到放疗的影响。）
五、放射损伤的类型：
亚致死损伤（sublethal damage）：亚致死损伤是指细胞受照射后所引起的损伤不足以使细胞致死，若给予足够的时间，则细胞能对这种损伤进行修复，损伤累积则细胞死亡。
潜在致死损伤（potentially lethal damage）：潜在致死损伤射后细胞暂未死亡，但如不进行干预，细胞将会发生死亡。
致死损伤（lethal damage）
  
六、4R与常规放疗规程：
目前临床上的常规放疗规程：每次照射2Gy，每天一次，每周五次。（也就是以“分次放疗”的方式）
——我们采用上述放疗方式的原因，是放疗的生物学效果具有“4R”的规律。
1、细胞放射损伤的修复（Repair of radiation damage）【亚致死性损伤的修复】：由于在一次放疗过程中，会有相当一部分肿瘤细胞仅处于亚致死性损伤的程度，过一段时间会自己恢复。所以，将同样的剂量分成两次进行放疗，其效果要好于一次放疗。
2、细胞周期时相再分布（Redistribution within cell cycle）：由于在一次放射治疗过程中，细胞可能处于不同增殖时相。而不同时相的细胞对电离射线的敏感程度是不同的。所以，如果我们分拆成多次进行放疗，则可以使得细胞所处的周期发生再分布，从而加强放疗效果。
3．肿瘤细胞再氧合（reoxygenation of tumors）：肿瘤细胞分裂繁殖速度快，而肿瘤血管生成相对较慢，且构造不同于正常血管，所以在肿瘤体积增大到一定程度之后，其内部细胞容易处于乏氧状态。而乏氧状态的细胞的放疗效果比较差。所以，如果我们分次进行放疗，则可以使得外侧的氧合程度比较高的细胞先被杀灭，而它们被杀灭之后会使得原本乏氧状态的细胞逐渐再氧合，脱离乏氧状态，进而保证其放疗效果。
4．组织再群体化(repopulation of cells in tissue）：组织辐射损伤后，残存的肿瘤细胞会重新分裂增殖分化从而完成“再群体化”，如果肿瘤的再群体化没有控制好的话，会对肿瘤控制不利。（不过，正常组织也会有再群体化，正常组织的再群体化是好事情。）
  
我们可以将健康组织分为两大类：
早反应组织和晚反应组织。他们对放疗的副反应不同：

  

  
七、放射治疗的原则：
1、诊断明确：放疗前要取得明确的病理诊断，从而选择正确的治疗方式和放疗剂量。
2、重视首程治疗，选择最佳方案：首程放疗失败，再程放疗一般效果不佳，且后遗症明显增加，甚至无法耐受再程放疗。
3、优化放疗计划：应该符合剂量学原则
4、适当辅助治疗：保证放疗顺利进行，减少并发症。如贫血纠正、靶区炎症处理。
外照射剂量学四大原则
1、照射肿瘤的剂量要求准确
2、对肿瘤区域内照射剂量分布要求均匀
3、尽量提高对肿瘤内照射量，降低正常组织受照齐量及体积
4、保护肿瘤周围的重要器官不受或少受照射
  
——正常组织，其增殖的可能性要远小于肿瘤组织，并且其修复恢复能力也比肿瘤组织的细胞来的强。而正常组织也具有耐受量的问题， 也就是组织器官照射后所发生的的可接受的并发症的最大剂量。
  
不同的肿瘤对放射治疗的敏感性是不同的：

  
  
八、放疗的分类：
1、可分为根治性放疗（radical radiotherapy）和姑息性放疗（palliative radiotherapy）：
a、根治性放疗（radical radiotherapy）：
——头面部皮肤癌、鼻咽癌、一些头颈部恶性肿瘤（扁桃体癌、口腔癌、口咽癌等）这几种肿瘤，其公认的最佳治疗方式是放疗。
头面部皮肤癌是因为考虑到手术切除治疗会影响到美容，所以用剂量适当的放疗比较合适；鼻咽癌、头颈部恶性周六是因为其位置尴尬，周围危险结构多，难以手术治疗，所以推荐使用放疗。
——其他一些癌症，放疗也是其治疗的重要一环：
例子：霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤，其对放疗很敏感。一般采用放疗与化疗结合的方式进行治疗；精原细胞瘤，先手术切除睾丸上的瘤体，然后再对其临八引流区进行放疗。
b、姑息性放疗：

  
此外，我们还可以进行术后放疗、术中放疗和术前放疗来进行综合治疗：
一、术后放疗：
1、手术后残留的肿瘤
2、手术野内高度复发的危险部位
3、预防性术后放疗：比如：对有较高的区域淋巴结转移发生率的肿瘤，对一些没有完全清扫的淋巴结，进行预防性术后化疗。
二、术前放（化）疗：通过术前放化疗，使得肿瘤可以退缩，从而使得原本不能切除的肿瘤变得可以切除。
三、术中放疗：由于在手术中会有一些被侵袭的部位无法切除，所以在关闭手术腔之前进行直接照射以放疗。
  
九、放疗的副反应：
1、全身反应：
——疲乏、头昏、纳差、睡眠质量下降、性欲改变等；
处理：心理开导、加强营养、补充维生素和微量元素等。
2、局部反应：

3、此外，放疗本身也有可能会引起新的恶性肿瘤。不过一般潜伏期比较长。
  
十、放疗的前沿技术：
1、立体定向放射治疗治疗（stereotactic radiation therapy，SRT）：
其本质是通过立体定向的技术，从而使得射线聚焦于病灶，而周围的正常组织所遭受的放射量比较小。所以，立体定向放射技术可以在肿瘤区实现“单次大剂量”的照射，从而起到治疗作用。
——其多用于颅内的血管疾病和肿瘤，比如颅内的小动静脉畸形、颅内小于三厘米的良性肿瘤（比如垂体瘤、听神经瘤等）（不过要适用于SRT，病灶必须远离视神经、脑干等重要结构）等。
  
2、肿瘤粒子放疗（particle therapy）：指使用质子或重离子的射线进行放疗。
由于质子与重离子都具有Bragg峰，所以更有利于控制放射范围，调整合适而足够的放射剂量。
——但是，缺点是他比较贵。

3、放射性粒子植入——已在前面的“介入技术”中介绍了。




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