放射物理与精准放疗工程 · 第 5 卷 / 共 11 卷
从 DNA 损伤到精确放疗技术体系
本卷导读
阐述辐射杀伤机制、4R 原则、分次模式、肿瘤生物学与临床适应证，并梳理 3D-CRT、IMRT、VMAT、IGRT、ART 与近距离治疗的技术谱系。
知识结构
- 辐射生物学机制
- 分次模式与处方剂量
- 肿瘤生物学与临床分期
- 精确放疗技术谱系
- 近距离治疗与特殊照射
辐射生物学机制
DNA 双链断裂、自由基损伤、细胞周期阻滞与凋亡共同决定细胞存活。修复、再分布、再氧合与再群体化构成分次放疗的理论基础。
医用X射线根据能量的大小，分为高能X射线（治疗用）和低能X射线（检查诊断用）。X射线看不见、摸不到，医用量级的（较少量）射线照射到人身上是没有感觉的，那么它是怎么杀灭肿瘤的呢？
诊断级X射线能量为千伏级（电压），穿过人体后形成的图像较为清晰，适合于检查人体内的病变，常见的检查手段为X线透视、拍片，以及CT检查。
治疗级X射线，主要包括直线加速器所产生的高能X射线，它最关键的作用是治疗肿瘤。现代直线加速器为融合了电子电磁、医学影像、人工智能等先进技术的高科技设备；产生的高能射线为兆伏级，能量高，穿透力强，非常适合用来治疗肿瘤、杀死癌细胞。细胞是构成人体的基本单位，也是构成肿瘤的基本单位，杀死癌细胞分直接作用和间接作用两种方式：
直接作用：细胞核内有一种叫做"DNA双链"的结构对放射线最敏感，射线可直接作用于DNA双链，造成其单链或双链断裂。单链断裂尚可修复，而双链断裂即可造成细胞失去无限增生的能力而致细胞死亡.。间接作用：放射线作用于癌细胞内的水分子，产生活化自由基，自由基再作用于DNA双链，促使细胞死亡。
虽然一些正常细胞也会受到影响，但由于癌细胞的生长和分裂比周围正常细胞要快，高能量射线对癌细胞的剂量足以将其彻底摧毁杀灭，而正常组织则相对不敏感，并能及时修复得以"幸免"。
另外可以选择先进的放疗技术使放射线对肿瘤和邻近正常组织形成有差别的杀伤效果，以及利用两者恢复能力的不同，使肿瘤死亡、正常器官功能得到恢复。
阴极电子枪发射出一大群活蹦乱跳的电子，在高频电磁场的作用下疯狂地奔向阳极靶，撞击产生了原初X射线，再通过滤过，准直，遮挡就形成了X射线照射野。放疗科将这些被规整的X射线用于治疗肿瘤，那么透过人体的射线到底经历了什么？它们又是如何杀死肿瘤细胞的呢？
放射生物学发现，辐射的生物效应主要来自对 DNA 的损伤，DNA 是细胞内最关键的靶。这些活跃的高能散射电子兵分两路，目标是攻击细胞内的重要遗传物质--DNA分子，使其发生断裂。
一路强壮的散射电子直接对细胞内的DNA分子进行攻击而使其损伤，然后引发一系列的物理化学反应最终可能使细胞走向死亡。
尽管有些细胞的DNA分子躲过了枪林弹雨，但是另一路聪明的散射电子采用迂回战术，将细胞内的水分子异化成“活化自由基”，如H2O+ (水的离子态)，和 OH·(氢氧自由基)。虽然控制时间极短，但是这些高活性分子是DNA分子的极大威胁。细胞在遭受高能散射电子攻击后，有三类结局：
“岿然不动”型：这类细胞要么抗住了攻击，要么牛批到能耐受射线。
“异化变异”型：这类细胞要么突变了但还算正常，要么就直接突变成了癌细胞。
“不死也残”型：这类细胞要么分裂增殖受影响，要么直接凋亡。
然而即使没有受到攻击的细胞也有可能发生损伤，这些可怜的“躺着也中枪型”的未受到照射的细胞被临近损伤细胞诱导而发生了遗传学损伤。
在经过高能电子的攻击后，细胞会采取措施进行损伤修复，但是如果组织连续受到照射并超过其修复能力时，只要损伤致死的细胞足够多，数小时到数天即可表现出早期的组织反应，然而某些损伤导致突变的细胞可能延后数年才能表现出来（晚期效应）。
以上便是细胞与X射线的死亡对垒，疯狂战役后，X射线消失了，细胞却有不同的结局。
不幸的是，射线并不“认识”肿瘤细胞，所到之处，无一幸免。
而幸运的是，高速发展的现代科技可以将X射线大剂量“送到”肿瘤组织，而正常组织只有小剂量留存从而使得X射线照射的利大于弊。
另外插播一段带音乐的PPT视频，愿悦耳的音乐于炎热暑日里带给您一丝清凉。
假设我们人体的器官是一个公司，这个公司有五个基本岗位，分别是G1筹备岗、G2拼装岗、S实习岗、M分裂岗和G0待命岗。
成年之后公司开始保持现状，只是维持正常损耗，不再持续增长，通常待命岗的员工人数会维持在较多状态。
然而，并非所有人都安于现状。尤其是受到一些外部刺激之后（如病毒侵袭，不良生活习惯等），一小撮员工不满足于现状，认为公司不能停滞不前，需要持续保持高速增长。
很快，我们的安保系统发现了这个存在于公司内部，不断扩张的小团伙，但是由于这个小团伙的员工与原公司的安保人员（白细胞）很熟悉，他们非常熟悉我们安保系统的运作套路，大部分的团伙成员都通过伪装逃过了安保人员的巡查，单靠公司自己的安保系统很难对这个小团伙进行有效打击。
所以我们请了外援，其中应用较多的是放射治疗，来打压这个小团伙。
但是这支隐形部队有个特点：只能干掉处于实习岗G2和分裂岗M的员工。这就决定了放射治疗部队一次攻击不能完全消灭整个小团伙。所以指挥官就明确了分批分期进行攻击的策略：
- 每次派出小分队，从多个路线到小团伙汇合，干掉实习岗G2和分裂岗M；小团伙为了维持正常运作，就要从另外两个岗位上调派人手进行补充。
- 待人员到岗后，再次派出部队消灭之，以达到将小团体步步蚕食的目的。
没有十全十美的策略，尽管是小分队多路线进攻，仍然有一些士兵会管不住自己，在进攻路线上难免伤及无辜，好在伤的不重，基本都能慢慢恢复。
这样，就可以既消灭危害公司的小团伙，又保护了公司的基本运营。
BMI（身体质量指数）是国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准。
世界卫生组织最新发布的《健康体育活动全球建议》中强调，有规律的体育活动能预防多种疾病，包括乳腺癌、结肠癌和心血管病、糖尿病。
每天至少30分钟的中度身体活动（相当于快走）。随着身体适应能力的增加，每天60分钟或以上的中度身体活动，或者30分钟或以上的重度身体活动，避免诸如看电视等久坐习惯。
每日至少吃5份（至少400g）不同种类的非淀粉蔬菜和水果（最好有各种各样不同颜色）；每餐都吃相对未加工的谷类和或/豆类；限制精加工的淀粉性食物。将淀粉类根或块茎食物为主食的人，要保证摄入足够的非淀粉蔬菜、水果和豆类。
保证每日盐摄入量低于6g（2.4g钠），限制摄入含盐的加工食品，限制盐腌食品或用盐加工的食品，不吃发霉的谷类或豆类。
有15%的男性和10%的女性，其死亡原因与抽烟有关。
如果喝酒，男性每天不超过20-30g乙醇，女性不超过10-15g乙醇。（50ml，50°的白酒约含乙醇20g，大约一两酒）。
母乳中特别是初乳，含有婴儿所需要的丰富营养，是任何乳制品不可替代的优质乳，婴儿能吮吸到母乳，对婴儿的健康成长是十分有益的，可谓是百益无害。
母乳喂养不仅有利婴儿成长，还更有利于产妇身体恢复，减少女性患卵巢癌、乳腺癌的几率。
分次模式与处方剂量
常规分割、大分割与超分割通过改变单次剂量和间隔时间，调节肿瘤控制与正常组织损伤之间的平衡。
大多数第一次来放疗的患者都会问“医生，我要做多少次呢？”，还有的放疗患者也会问“医生，为什么有的人只做十次，我却要做二三十次呢？”。每个人需要做放疗的次数为什么有这么大的差异呢，这里就给大家说说放疗次数是由什么决定的。
放疗的次数主要由放疗的病灶情况、不同的放疗技术以及患者的身体状况这些因素来决定。
- 病灶的位置：如果病灶的位置邻近比较容易受伤的器官，比如脑干、眼球、神经、脊髓、肠道等，则放疗次数不能过多，剂量不宜过大，以免损伤正常组织。治疗主要以保护正常组织为前提，正常组织得到保护，病灶也可得到一定程度的控制，必要时需消灭病灶与保护正常器官同时进行；
- 病灶的大小：如果病灶较大，则可以适当增加放疗次数；
- 肿瘤的类型：不同类型的肿瘤放疗的次数可能会有不同，如肺部小细胞肺癌一般需要放疗25-30次，而肺部非小细胞肿瘤可能需要放疗30-35次；
- 放射线对肿瘤治疗的敏感度：如果病灶对放疗较为敏感，则放疗次数可以适当减少，反之则放疗次数适当增加。如肾母细胞瘤对放射线比较敏感，故放疗的次数比较少。如果为乳腺癌其对射线敏感性较低，则放疗次数比较多。
如果普通放疗不能精准发现病灶及其边界，以及病灶和邻近的器官情况，只能做常规分割，从而无法达到常规剂量，影响其治疗效果，则放疗次数可能会相对较多。
如果为精准放疗技术，如CT、核磁、PET-CT等能清楚观察病灶的情况，从而可以应用较高的剂量，达到更好的治疗效果，使病情得到控制，故放疗次数相对较少。
如果患者年龄较大，身体体质较差，则可能需要适当减少放疗的次数。而放疗的次数又决定放疗计划和方案，如伽玛刀放疗，有一定的创伤性，故剂单次剂量较大，从而减少病人的创伤，这种情况下则单次照射的时间较长。
看完上面的解说相信大家已经知道放疗次数定多少要考虑到上面的一些因素。总的来说，每个放疗患者具体要照多少次，医生都会根据每个人的情况综合考虑，大家不用担心!
人类是经过了近10亿年的演化历程的多细胞生物体，为了整个身体的利益，我们体内的细胞会限制自身的增殖、实行任务分工、共享资源，才能成功造就一个成长有序的生命体。
然而，细胞之间的和谐有序的协作关系有时候也会被打破，当这种改变引发体内一些细胞无序、无限增长，就可能形成由该细胞组成的肿瘤。当这些肿瘤细胞仅仅在该位置增加，不会侵蚀到周围细胞内时，常常将其作为良性肿瘤，手术切除或放疗即可；当这些肿瘤细胞不仅过度使用资源、破坏体内的公共环境，还会到处“侵略”的时候，癌症就出现了。
从自然选择的角度来说，癌细胞是人体诸多细胞中拥有较强适应能力的细胞。正如人类的适应能力是寻找食物、避免伤害和寻找配偶的能力，对癌细胞来说适应能力包括快速利用资源、躲避免疫系统的攻击，以及在生命体内迅速分裂增殖的能力。然而，某种类型细胞超强的“适应能力”与生命体个体的适应能力正好相左--癌细胞在体内无限制的繁殖与生命体的生存直接冲突。
有一种“目的论思维”--根据某个事件的结果来解释其发生的原因，被用来帮助理解癌症的发生。癌细胞在生命体内获得了超强的适应性（高增殖率和高代谢率），却只是在漫无目的不断试错并演化更新，仅仅追求癌细胞自身的复制和生存，对其赖以生存的生命体没有益处。这是癌症自己钻进了演化的死胡同：消耗了宿主，也终结了癌细胞自身。
作为多细胞生命体，我们一生中可能无可避免的要与癌症遭遇，这就需要我们提高自身的适应能力，了解癌症，尽量避免癌症的发生；当癌症发生后，采取手术、放疗、化疗、靶向治疗等一些积极治疗措施，对其加以控制，消灭它或者至少让它温和一些，不至于造成我们无法承受的伤害。
肿瘤生物学与临床分期
病理分型、分化程度与 TNM 分期决定治疗目标。放疗需要与手术、系统治疗和姑息支持形成多学科协作。
肿瘤是机体在各种内在和外界的致瘤因子长期作用下，引起局部组织细胞遗传物质改变，伴随基因表达失常，呈现"自律性"过度生长，并以遗传性方式产生子代细胞形成的新生物。肿瘤是机体内的正常细胞在各种刺激作用下异常增生所产生的新生物。
肿瘤的病因包括化学致癌因素、物理致癌因素、病毒因素、遗传因素、免疫缺陷、慢性刺激和创伤、内分泌因素、生物源性致癌因素、医源性致癌因素等。到目前为止，肿瘤的病因尚不明确，可能是多因素导致的在基因水平上发生改变的结果。
肿瘤的诊断需要综合多种方法，包括病史采集，体格检查，病理学诊断，影像学诊断，肿瘤的内镜诊断及肿瘤标志物诊断等。其中肿瘤病理学诊断被公认为肿瘤的最后诊断，是金标准，是决定正确治疗的前提。外科手术治疗、内科化学治疗以及放射治疗，并称为肿瘤治疗的三大主要手段。生物治疗、内分泌治疗、中医中药治疗以及综合治疗等也是肿瘤治疗的重要方法。
恶性肿瘤是我国居民的主要死亡原因之一。近年来，随着社会、经济发展和人口的老龄化，我国大多数恶性肿瘤的发病率和死亡率一直呈上升趋势及时准确的掌握癌情信息是开展有效肿瘤防治的基础。
肿瘤的预防分为三级预防：I级预防为病因预防，是指通过消除或减少可能致癌的因素，如环境污染、寄生虫、霉变的食物、日光紫外线照射、电离辐射等，从而降低发病率。II级预防是在肿瘤的早期阶段发现与治疗，提高生存率，降低死亡率。例如对无症状自然人群的普查。III级预防是通过诊治后的康复，提高生存质量，减轻痛苦，延长生命。随着医学的飞速发展，会有越来越多的肿瘤被人类所攻克！
精确放疗技术谱系
从二维常规放疗到 3D-CRT、IMRT、VMAT、IGRT 与 ART，技术演进的核心是把剂量分布与解剖运动解耦。
提到治疗，就会有相应的技术，也就是放射治疗技术。
如果把放射治疗技术比做一个家族的话，那么这个庞大的家族有几个成员：普放（常规放疗）、三维适形放疗（3DCRT）、调强适形放疗（IMRT）、影像引导放疗（IGRT）、立体定向放疗（SRT）、自适应放疗（ART）。
其中调强放疗这个家族里又细分为：固定野调强（IMRT），容积旋转调强（VMAT），断层调强放疗（TOMO Therapy），在VMAT之前还有IMAT。除此之外，还有质子治疗和重离子治疗等等。上述的这些技术，都属于外照射的范畴，除了外照射，还有内照射（近距离治疗）：后装治疗、组织间插植等。
在庞大的放疗技术家族里，各个成员之间是有一定联系的，也可以说是通过一步步升级和迭代得到的，比如从常规放疗到三维适形放疗，再到调强放疗、影像引导放疗等，都是一步步走过来的。理解了里面的来龙去脉，才更容易掌握。
放疗技术的进步和发展，也围绕着那个目标：杀灭肿瘤，同时保护好周围的正常组织。也就是照射的更加精准，使得肿瘤的剂量更高，正常组织的剂量更低，从而获得更高的治疗增益比。
对于学习，理解很重要，能够抓住本质和核心很重要。
在放射治疗技术的学习中，理解了为什么会发明某项技术，这样就会掌握的更加扎实。
常规放疗又称为二维放疗（俗称普放，跟放射科的X光平片检查一个名字）。
主要步骤：医生根据肿瘤所在的部位，通过常规模拟机透视或者拍片，在患者的体表用皮肤墨水标记治疗范围，也就是照射野，最直观的体现就是在患者脸上或身上会看到许多条线（因此那时的放疗科医生也被称作画线医生）。
如果画的太大，正常组织又会照射的太多，从而副作用比较大（拿捏在这里就体现的很到位）。
如果肿瘤位置较深，而且肿瘤又是一个立体的结构，如果只采取一个照射野的话，就会使得肿瘤前半部分接受足量的照射（因为射线过了最大剂量点后随着深度的增加是不断衰减的），而后半部分剂量不够，因此也就有了两野对穿照射。再考虑到病变周围的危及器官，为了尽量避开危及器官，也就有了前后对穿野和水平对穿野，比如全脑放疗中的两野水平对穿照射。
在治疗摆位时，将照射野（灯光野）与体表标记的照射野对齐，对准源皮距，也称作源皮距照射。为了形成不规则的照射野，通常使用铅挡块。
在这个基础上，不断地升级和迭代，也就有了后面的一个个技术。
时代在发展，技术也在进步。技术的进步，也在影响着这个时代……。由于常规放疗技术对正常组织的照射较多，也就是正常组织受到的损伤较大，为了解决这个问题，另一种放疗技术，就提着offer投入临床运行。
这种放疗技术的原理是这样的：既然照射野内正常组织受到的照射较多，那我缩减照射野的大小不就可以了吗？当然在缩减照射范围的同时，还要考虑到不要漏照射肿瘤组织，毕竟根本目的是将肿瘤消灭掉，因此需要权衡和拿捏。
上面实现方法的思路概括起来就是：将照射野的形状与肿瘤的形状保持一致，也就是与靶区的形状保持一致。靶区是什么样子的，那么照射野就是什么形状的，也就有了适形放疗：照射野的形状，来适应靶区的形状。
适形放疗的前面还加了两个字：三维，跟常规放疗也就是二维放疗区分开来。对三维适形放疗来说，射线在三维空间里对肿瘤进行照射，照射野的形状与靶区在这个方向的投影保持一致，最终的目的，是为了减少正常组织的照射，也就是减轻正常组织的损伤。
三维适形放疗有个英文名：3D Conformal Radiotherapy，简称为：3DCRT。
自从三维适形放疗来运行之后，工作习惯和氛围发生了改变：从常规放疗的源皮距照射，改为了等中心照射，三维适形放疗后面的同事（IMRT、VMAT等），都采用了这种习惯。
三维适形放疗投入使用后，定位室的“员工”也发生了变化：常规模拟定位机模块逐渐退休了，接替它的，是一个叫做CT模拟定位机的年轻人，也被称作大孔径CT。再后来，MR定位机也投入临床运行，这是后话。
时代仍在发展，技术仍在进步，时代的大车轮碾压着困难和问题，不断向前……。三维适形放疗，解决了常规放疗时代的一个很关键的问题：正常组织的损伤较大，也就是通过照射野的形状与肿瘤的形状保持一致，减少了正常组织的受照剂量。
关于这个美中不足，跟正常组织关系就不大了，重点转移到来了肿瘤这边。
对于肿瘤来说，由于肿瘤是一个立体结构，而且形状往往是不规则的，因此射线在肿瘤上沉积的能量是不均匀的：有的地方沉积能量多，有的地方沉积能量少，对剂量低的肿瘤来说，就开始“抱怨了”：“这也太不公平，太不平等了，”难免会心理不平衡，这种心理不平衡的结果，就是很有可能会东山再起，也就是复发。
为了解决这个问题，名叫调强放疗的年轻人，被引入临床实践，来接替适形放疗这个老模块。
调强放疗也有个英文名：Intensity Modulated Radiotherapy，简称IMRT。他工作的方法是这样的：通过调整每个方向上射野内的能量分布，也就是调整射线强度，最终使得肿瘤内任何一点的剂量是相等的，也就是剂量分布是均匀的，这样就实现了所谓的“人人平等”，也就减少了肿瘤东山再起的隐患。
理想化的目标是，肿瘤内的剂量处处相等，但理想与现实往往有一定差距，因此目标是尽可能地均匀，热点不要太高，冷点不要太低，总之剂量差异不要太大。
从“关系学”的角度来说，调强放疗其实是三维适形放疗的一种，也称作三维适形调强放疗，在三维的基础上，通过调整射线强度，达到肿瘤内剂量分布尽可能均匀。
理清调强放疗和适形放疗的关系，有助于更深入地理解这两种技术。
上面经常提到调整射线强度，那就要需要方法。调整射线强度有几种方法，最常用的一种方法，是通过MLC（多叶准直器）来实现，因此MLC成了调强放疗时代的主力军。
在调强放疗时代，也出现了三足鼎立的局面：IMRT（固定野调强）、VMAT（容积旋转调强）和TOMO Therapy（螺旋断层调强放疗），各有各的优势和用武之地。
调强放疗的出现，是放疗技术的一个很大进步，有了调强放疗，仍存在一个局限：正常组织的照射范围是缩小了，肿瘤的剂量分布也尽可能均匀了，但是如果射线照射到了正常组织上，而没有照射到肿瘤上，就照射位置偏离靶区，那不就治疗失败了吗？反而增加了正常组织受量就不太好了。
对于这个问题，得想解决的办法，思路是这样的：要想照射的地方没有问题，首先就得看到肿瘤在哪？看到正常组织在哪？只有看得清，才能打得准，如果闭着眼走路，很容易就走错地方。
为了能看到肿瘤和正常组织的位置，就需要用到影像，也就是图像，因此，名叫图像引导放疗的年轻人就拿着offer就投入临床运行。放疗技术也就进入了一个新的时代。
图像引导放疗，也有个英文名：Image Guided Radiotherapy，简称IGRT。图像引导放疗的出现，是影像学与放疗融合的成果。所以说，合作是很重要的。
正如名字所说，在影像的引导下，保证射线照射的位置更加准确，也就保证放疗更加精准。
上面说到，对于图像引导放疗技术，获得影像是关键，在庞大的影像家族中，也有很多成员：X线影像（二维影像）、CT影像、MR影像，超声影像等，基于这些影像，IGRT也有了具体的实现方法：EPID、CBCT，CT引导的放疗系统，MR引导的放疗系统，超声引导的放射治疗、PET/CT引导的放射治疗等等。
影像引导放疗，通过治疗期间获取到的影像，可以看到肿瘤和正常组织的位置，同时如果肿瘤的大小和位置发生了变化，也可以及时地看到。
有了影像引导放疗，又发现了一个美中不足：通过影像，如果看到肿瘤的大小、形状或者位置发生了变化，也就是实际情况与当初的计划产生了差异，那么就需要采取相应的措施。
基于上述的思路，一个叫做自适应放疗的年轻人，也被引入临床实践，放疗技术家族，也更加庞大了。
自适应放疗，也有个英文名：Adaptive RadioTherapy，简称ART。
自适应放疗像是放疗技术家族的网红，很受欢迎。自适应放疗的思路很早就有了，本质上就是如果实际发生了变化，那计划也要调整，也就是计划去适应实际。
自适应放疗，从实现方式上划分，分为离线自适应和在线自适应两大门派。所谓离线自适应，可以理解为：获取到CBCT后，发现肿瘤的形状、位置发生了变化，那就要重新进行模拟定位，重新做计划，然后再去做治疗。
而在线自适应，则是在加速器上获取到CBCT影像后，不需要再重新定位，而是根据CBCT直接修改计划，然后接着执行新的计划，难度高一些，随着技术的不断进步（人工智能技术的应用以及运算速度的提升），在线自适应也在不断发展。
我们说，放射治疗技术是一个庞大的家族，有普放、3DCRT（三维适形放疗）、IMRT（调强放疗）、VMAT（容积旋转调强放疗）、IGRT（影像引导放疗）、ART（自适应放疗）、SBRT（体部立体定向放疗）/SRS（立体定向放射外科）等等。
放射治疗设备也是一个庞大的家族，有着漫长的家族史以及众多成员：KV级治疗机、钴-60治疗机（俗称钴炮）、电子直线加速器（LA）、质子加速器、重离子加速器、γ刀（伽马刀）、射波刀、后装治疗机等等。其中，后装治疗机属于内照射的范畴，前面的几个成员都属于外照射的范畴。
KV级治疗机，是最早在放射治疗科入职的。它本质上是一台X光机，通过产生更高能量的X射线，来治疗肿瘤。
后来，钴-60治疗机依靠钴源衰变发射的γ射线，能量更高，具有更强的穿透能力，接替了KV级治疗机，用于治疗深部肿瘤。钴-60治疗机有个很亲切的名字：钴炮。
再后来，由于钴源的衰变以及放射防护方面的因素，钴炮也开始退役了，又被另一种X光治疗机代替，这种治疗机可以产生MV级的X射线，能量更高，穿透力更强，可以治疗深部的肿瘤，也就是电子直线加速器。
除了产生高能X射线，电子直线加速器也可以产生高能电子束，用于治疗表浅部位的肿瘤。
电子直线加速器，成了放射治疗的主力，除此之外，在刀客家族里，有γ刀、射波刀、托姆刀（TOMO刀）。γ刀本质上是钴-60治疗机，射波刀和托姆刀本质上是电子直线加速器，不过由于剂量分布方面的优势，让他们进入到了刀客的队伍。
质子加速器凭借着质子具有布拉格峰的优势，越来越受到重视。
自1895年12月伦琴发现了X射线，从此开创了放射线在医学领域中应用的历史，至今已有100余年。世界卫生组织（WHO）曾于1998年公布，有45%的恶性肿瘤可以治愈，其中外科治疗占22%，放射治疗占18%，化学治疗占5%。恶性肿瘤患者中约70%在其治疗的不同阶段需要接受放射治疗，经过20年科技进步，治疗准度有大幅提高，放疗也适合更多的患者，因此放射治疗在恶性肿瘤的治疗中占有极其重要的地位。尽管放射治疗的禁忌症很少，但仍要进行治疗前的严格评估，避免由放射治疗给患者造成不必要的身体和精神负担。当出现以下情况，患者一般不接受放疗：
放射治疗过程中不可避免的要发生不同程度的放射反应，临床上会表现出不同的症状，大部分症状在治疗结束后可逐渐消失，也有一些反应会造成组织器官功能的下降。如果周围正常组织器官所接受的照射剂量远远超出它的耐受范围，这种反应就是放射损伤。
常见的全身反应表现为：疲乏、头晕、失眠、食欲下降、恶心、呕吐、性欲减退和血象改变；常见的局部反应为放射性皮炎、粘膜反应等。临床上对所出现的反应会给予心理及药物等处理，使患者能够顺利接受放疗。
近几年来，功能影像技术的飞速发展将放射治疗引入了一个新的、生物引导的阶段。放射治疗的最终目的是用射线彻底杀灭肿瘤细胞，并最大限度地保护正常组织和重要器官先进的放射治疗手段，个体化的治疗方案，最终达到了提高靶区剂量、减少正常组织损伤提高局部控制率的目的。
射线是一把双刃剑，它除了应用于医学诊断和治疗疾病等有益的一面，也会给人体组织带来危害，并且可能引起远期效应，如产生恶性肿瘤或遗传损害。为了保护受到辐射照射的个体，包括职业人员和公众人员，必须对辐射应用制定和遵从一定的安全标准以限制和控制这种危害。我国《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定的剂量限制值对公众照射为每年1mSv，对职业照射为每年20mSv。正确合理地利用好这把双刃剑，使它最大限度的造福于人类！
近距离治疗与特殊照射
后装、粒子植入、SBRT、质子、BNCT 与肿瘤电场治疗代表不同的物理与生物学策略。
对于内照射和外照射的定义，这得从射线说起，从射线的进攻路线说起。
一种方式：射线源从体外进行照射，射线穿过体表，进入人体内部，最终照射到肿瘤上，将肿瘤消灭掉，这种方式称作外照射。
另一种方式：将射线源直接放入到体内，从肿瘤内部进行照射，称作内照射。
有的部队是直接空投到城内，对敌人发起攻击，也像是从内部进行爆破。
外照射常用的设备有：钴炮（基本上退休）、电子直线加速器（LA）、γ刀、射波刀等。
后装治疗是近距离放疗方式之一，是先将后装装置的施源器插入到患者的肿瘤位置，待工作人员退出放射线环境后，通过后装治疗远程控制系统将密封的放射源直接放入人体的天然管腔内（如子宫腔、阴道），或者直接插入肿瘤组织间，在肿瘤靶区内释放高剂量射线杀灭肿瘤，同时能够很好地保护周围的危及器官，减少周围组织损伤。
瓦里安 GammaMed plus iX 高剂量率三维后装治疗机采用遥控后装技术，带有监视系统、安全连锁装置、声光报警系统、独立的紧急收源直流电机等。
瓦里安近距离治疗计划系统（TPS）利用CT或磁共振（MRI）图像引导调整布源、勾画肿瘤靶区，MRI 相对于传统的 CT 图像引导，能提供更高的软组织分辨率，更好地区分肿瘤与正常组织，使靶区剂量更加精准、个体化，从而提高肿瘤的局控率，并有效减轻周围组织的损伤，降低正常组织并发症的发生率，改善患者的生活质量。
期待您我真诚交流、共同学习、共同进步。看山不是山，与放疗同行一同探讨与放疗相关的深层次的问题。
看山还是山，与放疗同行共同关注前沿技术的发展和应用前景。
1895年德国的物理学家伦琴发现了X线，不久即被用于人体的疾病检查，并由此形成了放射诊断学。
医学影像 Medical Imaging，是研究借助于某种介质（如X射线、电磁场、超声波等）与人体相互作用，把人体内部组织器官结构、密度以影像方式表现出来，供诊断医师根据影像提供的信息进行判断，从而对人体健康状况进行评价的一门科学，包括医学成像系统和医学图像处理两方面相对独立的研究方向。医学影像可以作为一种医疗辅助手段用于诊断和治疗，也可以作为一种科研手段用于生命科学的研究中。诊断主要包括透视、放射线片、CT、MRI、超声、数字减影、血管造影等。治疗主要应用为介入治疗、放疗等方面。
医学影像仪器主要包括 X 光成像仪器、CT（普通 CT、螺旋 CT）、正子扫描（PET）、超声（分B超、彩色多普勒超声、心脏彩超、三维彩超）、核磁共振成像（MRI）、心电图仪器、脑电图仪器等。
低剂量 CT 基础知识与临床应用。AdvantageSim™ MD 9.0
碘-125 是放射性核素的一种，可将碘-125 密封直径为 0.8mm，长度为 4mm 的圆柱形钛合金包壳中。
碘-125 粒子植入治疗是放射治疗肿瘤的一种方法，在 CT、MR 或者超声的引导，通过使用穿刺技术，将具有放射性的碘-125 粒子植入到肿瘤的内部，放射性的碘-125 粒子放射出低能量伽马射线，可以对肿瘤组织进行持续性的杀伤，肿瘤细胞会出现坏死和凋零，从而起到治疗的效果，其能量较低对周围组织损伤小。
网上其实已经可以查到很多信息，其基本原理令人意外到离谱：
暴露在外加交变电场中的纺锤体微管蛋白排列紊乱，无法精确完成有丝分裂过程中的遗传物质分配，从而导致细胞分裂失败而走向破裂死亡。肿瘤细胞分裂比正常细胞频繁，因而可以在一定频率的交变电场环境下阻止肿瘤细胞的生长。
紊乱分布的微管蛋白无法完成染色体的牵引运动。有丝分裂+交变电场+带电粒子在电场中的运动，这熟悉又陌生的压迫感从何而来？
很多蛋白质水解后都是离子形态存在，因此携带电荷很正常，还记得蛋白质凝胶电泳实验吗？分子量不同的蛋白质在电场中运动速度不同从而被区分开来。
电场是一种看不见摸不着的力场，作用于场内的静止电荷，可以排斥或者吸引；作用于场内的运动电荷，可以直接改变其原有的运动速度。你可还记得一个个被物理大题支配的晚自习吗？
然后，人体细胞除了生殖细胞进行减数分裂外，其他细胞统一进行有丝分裂。有丝分裂过程中都会有一个纺锤丝拉动遗传物质向两极运动的过程从而组成两个新的细胞核。这些细胞内的纺锤体为何会进行如此精妙的分配仪式都是曾经高中的生物课奇观啊。
如何设计一些物生化实验，证明细胞有丝分裂过程中的关键蛋白带电，然后将肿瘤细胞置于一定条件的电场环境中，人为去干扰肿瘤细胞分裂过程中关键蛋白的运动速度，让它们迷失方向从而完成不了这种特定的分裂仪式，这不就是一道理综大题吗？
直觉上讲，假设有丝分裂过程中的关键蛋白如果都不带电，那么这样一个精确有序的分裂仪式又是靠什么力量完成的呢？上帝在施展魔法吗？然后生长得很快的肿瘤其实就是在频繁的进行有丝分裂，可比正常体细胞忙碌多了，所以它的“电量”很可能是非常充足的。
2000年，Yoram Palti博士就开始在他家车库里倒腾这些想法了，并成功发现中频范围内的低强度交变电场（100-300 kHz）可以扰乱癌细胞的有丝分裂，并导致癌细胞死亡。Palti博士成功验证了一个让胶质母细胞瘤死亡，但却不影响正常细胞的频率：200kHz。
2004年，肿瘤电场疗法对脑胶质瘤治疗的临床试验正式开始了。
2015年，美国FDA批准了 爱普盾®联合替莫唑胺治疗，用于新诊断胶质母细胞瘤患者的一线维持治疗。
2018年底，肿瘤电场治疗在中国香港上市。
2019年5月，美国FDA批准了肿瘤电场治疗的穿戴设备NovoTTF-100L，用于治疗恶性胸膜间皮瘤（MPM）。这是15年来这种肿瘤首次获得批准的新疗法！
2020年5月，肿瘤电场治疗在中国大陆上市。
随着电场疗法在胶质母细胞瘤领域的成功，越来越多的癌种如肿瘤脑转移、胰腺癌、卵巢癌、胃癌、肝癌等领域有多项临床试验正在如火如荼地开展。就目前看来，相比于放化疗的一些副反应如脱发、呕吐、乏力、消化道出血和失忆等，电场治疗除了长期佩戴产生的接触性皮炎外压根不存在这些副作用，并且可以与其他疗法联合使用。
Palti博士本身是生物物理和电生理学专家，并不是做药的，使用电场去治疗肿瘤这个想法，在以开发药物为主的抗癌科研领域是不被理解，不被重视，甚至不被接受的。因此它一直是个非主流的存在。
但是随着肿瘤电场治疗临床试验的成功，越来越多科学家和医生开始接纳这种新型治疗手段。它确实帮助很多脑瘤患者长期生存，回归正常生活。
然而，必须要指出的是，并不是什么电场都能治疗肿瘤，这种疗法本身非常复杂，从电场强度，频率，距离等都有很多讲究，绝不是轻易可以搞定的。目前市场上的电场治疗设备又贵又少，仍然需要时间进行技术迭代，如果某一天能像放疗设备那样百花齐放，相信人类癌症的总生存时间又会拉长不少吧！
如果它的抗肿瘤效果和放化疗相当，那么动辄几千万的高端放疗设备还有什么优势呢？这是个非常值得思考的问题，因为电场治疗设备不仅有着很棒的生物学优势，又存在很多可以改进的方向和空间：
比如，能否像放疗技术一样基于影像工具进行计算机模拟电场？
比如，如何解决人体曲面对电场的影响，这里面是否存在一个优化问题？
比如，肿瘤细胞分裂的方向会受人体站立和卧位姿势的影响吗？
)说道放疗技术手段很多，但大多数情况下基本都是局部治疗，这除了是因为现有外照射放疗设备的有效照射野大小的限制，现有内照射技术手段还没有出现能针对所有部位肿瘤的特异性药物。所以放疗技术想要实现针对全身各处的照射就得把人体作为一个大靶区，然后从两个方向去考虑：
- 外照射需要扩大照射野大小至足以覆盖整个人体范围。这种想法其实早就有了，在普放时代，通过延长锥形射束的照射距离就有了电子线全身照射的临床应用，还有通过照射野拼接实现全中枢系统的照射技术-全脑全脊髓放疗(CSI)。
全身皮肤电子束照射(TSEI)：主要是治疗原发于皮肤、淋巴网状系统肿瘤，如皮肤蕈样霉菌病、Sezary综合征及皮肤B细胞淋巴瘤等，是目前为止仍被临床医生认为是治疗皮肤恶性淋巴瘤的最有效的方法之一。
全脑全脊髓放射治疗(CSI)：针对髓母细胞瘤、生殖细胞瘤、松果体母细胞瘤及其他具有脑脊液播散潜在可能的神经系统肿瘤进行的放射治疗。
由于人体不同器官组织的放射敏感性不同，体表皮肤存在不规则曲面，传统加速器为实现扩大照射野又不得不增加照射距离或者进行照射野拼接。
照射范围的增大，人体一些敏感器官的防护难度加大；照射距离的延长意味着射线要大量衰减从而增加了照射时间；人体的不规则曲面又导致了剂量分布的不均匀性......，这些弊端严格限制了全身照射技术的适应症范围。
然而新技术层出不穷的今天，结合了螺旋断层CT技术的TOMO放疗系统非常有希望实现具有广阔适应症的全身照射。
在螺旋断层CT的视角下，人体模型可以被扫描成一层一层的切片，针对每一个切片均可以进行局部的高精度照射，所以理论上来说，想要实现全身照射不是只需要扫描完整个人体不就行了？而实际上，现有的TOMO放疗系统已经实现了135cm的超长范围照射野，而这仅仅是治疗床步进运动的极限，而非此项技术的极限。
所以呀，也许某些技术上的“不可能”本身就带有当前时代的局限性，并不代表未来不会有所突破！
- 内照射需要一种特异性的药物载体将射线送进肿瘤。然而肿瘤细胞实在是太复杂了，它可以来源于不同的体细胞，表现出不同的生物学行为，虽然他们都有无限增殖的共同特点，但是不一样的地方又有很多。所以想只用一种药物去识别所有种类的肿瘤细胞同时还不出现难以接受的剂量毒性真是一个巨大的挑战啊！
但是有这样思路的技术在临床应用中并不是没有，比如 正电子发射计算机断层显像(PET)：
18-F 是发射正电子的核素，半衰期只有2个小时左右。正电子不稳定，很容易与核外电子发生湮没辐射，消失后释放出两个反方向的能量各为0.511MeV的γ光子。18F-FDG 是人工合成的一种葡萄糖类似物，生长活跃的肿瘤组织相对附近的正常组织摄取的更多，因此伽马辐射强度更大。
核素半衰期短，意味着体内伽马辐射时间短，累积剂量不够。
γ射线穿透能力强，无法被限制在肿瘤区域，对其他组织的损伤无法预测。
虽然肿瘤组织好糖，但是我们身体糖代谢旺盛的组织比如大脑也会大量摄取。
所以这种方案的全身治疗无法实现，但是全身糖代谢显像轻而易举，所以PETCT的糖代谢显像常常是肿瘤治疗过程中非常重要的决策工具。
先来看看硼中子俘获反应原理，非放射性同位素10B原子通过吸收低能(<0.5eV)中子(热中子)分裂成 α 粒子(4He)和反冲核(7Li)，这些粒子在短距离(＜10μm)内释放能量。而单个细胞的大小约为 10μm，所以这个核反应范围限制在单个细胞内。
10B(硼)+ n(中子)→ 7Li(锂)+4He(α粒子)。中子辐射对人体的伤害和能量有关，热中子能量相对较低，如果在可控的剂量下快速的激发上面的硼中子俘获反应去杀灭癌细胞。好家伙，有了上面这个理论支撑，我们只需要热中子源和合适的含硼药物即可。
但是由于上世纪的中子源几乎只能来源于核反应堆，各种成本太大，而且含硼药物的研究也不是一路坦途，所以发展缓慢。
要不说进入新时代后科技发展日新月异！21世纪迎来了含硼药物的突破和以加速器技术为基础的低成本热中子源让BNCT技术成为当下最有潜力的抗癌新技术。
最新的BNCT技术相比于传统放疗，它治疗时间很短，只要有药物浓聚的地方，热中子所到之处均可执行细胞级别的杀灭。让我想想如何去描述这种放疗的感觉？看上面资料图的描绘，这玩意儿不就是“捏气泡纸”吗？如果肿瘤细胞死亡破裂的时候有声音，那么患者在做BNCT放疗的时候岂不是“啪！...”，有点意思啊！
然而一项新技术的成熟必须经过大量的临床试验才能真正应用于临床实践，也才能发现并改进不够完美的地方。目前BNCT技术在中国的发展还属于早起阶段，临床试验数据并不多，还需要时间沉淀。
如果BNCT技术能像现有的放疗外照射技术那样长远发展，那么你觉得它是属于外照射还是内照射呢？
质子束（Proton beam therapy PBT）放疗是目前全球最先进的放疗技术之一。理论上，质子束以其特有的Bragg峰和优越的相对生物学效应，给予肿瘤靶区最大剂量，降低肿瘤周围正常组织器官接受剂量，实现对肿瘤靶区的"定向爆破"，提高肿瘤局部治疗率和控制率，优于传统光子治疗。
质子束放射治疗（Proton Beam Therapy, PBT）是当前粒子放疗领域的皇冠明珠，其核心物理优势与最新临床进展包括：（1）布拉格峰（Bragg Peak）微观物理特性：不同于光子束（X射线）在穿入人体浅表即达到剂量极大值随后沿深度呈指数级衰减沉积能量，高能质子等重带电粒子在穿透介质时，其阻止本领（Stopping Power，由 Bethe-Bloch 方程决定）与粒子速度平方成反比。当质子在组织深部减速至射程终点前夕，能量损失率陡然剧增，在几毫米的窄狭深度内集中释放绝大部分动能，形成极其陡峭尖锐的能量吸收峰（布拉格峰），随后剂量骤降至零，在靶区后方实现近乎绝对的零剂量正常组织保护；（2）展宽布拉格峰（SOBP）与笔形束扫描（PBS）：利用旋转调制轮（Range Modulator Wheel）或能量层级切换（Energy Stacking），将不同能量的单能质子布拉格峰在深度方向加权叠合成展宽布拉格峰（SOBP）以全覆盖三维肿瘤纵深；（3）质子相对生物学效应（RBE）：国际物理学界公认质子束平均 RBE 值为 1.1（即产生相同生物效应所需的物理吸收剂量仅为光子线的 1/1.1）；而在布拉格峰陡降边缘后段，线性能量传递（LET）显著上升，局部 RBE 可达 1.3～1.5，为难治性肉瘤提供更高生物杀伤力；（4）前沿临床适应证与闪疗（FLASH）探索：质子放疗在儿童实体恶性肿瘤（最大程度避免智力受损及诱发第二原发恶性肿瘤）、眼底脉络膜黑色素瘤、颅底脊索瘤/软骨肉瘤及紧邻脑干与脊髓的中枢神经系统肿瘤中已成为国际金标准根治手段；当前全球正重点攻克超高剂量率质子闪疗（FLASH-RT，剂量率 > 40 Gy/s），在毫秒级内完成瞬时超高剂量照射，在实现相同肿瘤杀伤的同时对正常组织展现出革命性的低毒性保护效应。
一起交流
分享你的思考，让讨论更进一步。