惡性腦瘤醫治的數學裝備
——淺談放射醫治和消融醫治
化學醫治從廣義的角度來說：包括放療醫治在內的一切化學醫治手段。而狹義定義是應用數學設備和技巧來醫治癌癥的手段，在醫治惡性腦瘤的數學手段有放射醫治、射頻和微波消融、冷凍消融和超聲消融等。
化學醫治從廣義的角度來說：包括放療醫治在內的一切化學醫治手段。而狹義定義是應用數學設備和技巧來醫治癌癥的手段，在醫治惡性腦瘤的數學手段有放射醫治、射頻和微波消融、冷凍消融和超聲消融等。
在社會上的有各類“俗稱”：例如伽瑪刀、賽博刀、X刀、速鋒刀、消融刀、氬氦刀和超聲刀等五花八門的名子。這種化學醫治什么叫物理治療，究其本質就是通過某種手段和介質把能量傳遞到病變組織，把癌癥殺滅的能力。
這些能力優劣的衡量標準主要包括以下三點：
1）傳遞能量的效率，即才能把大部份能量投送到病變組織，在路徑上耗損小；
2）傳遞能量的確切性，就是要把能量精確傳遞到病變組織，而周圍正常組織損傷小；
3）在臨床上的有效性，即醫治療效怎樣，是否有創，是否有生命危險等。
目前臨床上最常使用的數學醫治手段包括放射醫治、熱消融（微波、射頻）、冷消融（氬氦刀）、熱療和超聲聚焦醫治等。下邊具體地介紹幾種臨床上常用的數學醫治方式及其利弊點。
一、放射醫治
放射醫治的發展歷史有100多年了。1895年倫琴發覺了X線什么叫物理治療，第二年就有醫師開始試用X線來醫治甲狀腺癌了。1922年，在倫敦舉辦的首屆國際放射醫治大會上，有人報告了放射線醫治晚期癌癥的病例，且無嚴重并發癥，首次肯定了放射醫治惡性腦瘤的效果。自此，放射醫治逐漸開始用于各種惡性腦瘤的診治。
目前，放射醫治走過百年歷程，恰是風華正茂。因為得益于儀器設備和相關化學技術的發展，放射醫治在能量傳遞的效率、傳遞的精確度和醫治的安全性等方面的操作和控制都取得了長足進展，早已成為惡性腦瘤醫治的主要力量之一。
1、放射醫治的主要方式
目前，放射醫治主要有三種醫治方式：1）長療程外照射醫治：每晚醫治1次，每周5次，總醫治時間5-7周，每次劑量為1.8-2.0Gy；2）短療程外照射醫治：每晚醫治1次，醫治1-10次，二周內根治結束，每次的醫治劑量在5.0Gy以上；3）近距離醫治：就是把放射源裝入病人的體內，緊貼病變靶區醫治（包括高劑量率“后裝”治療和碘125粒子植入）。
1）長療程外照射醫治。其診治原理是借助放射線把癌癥內的水份子電離形成自由基（自由電子），自由基對癌癥的DNA雙鏈結構進行破壞，達到殺滅癌癥的作用。長療程是借助正常細胞的修補能力小于病變細胞的原理，讓正常細胞得到完全修補，而癌癥細胞得不到完全修補，經過一段時間的累積效應達到徹底殺滅病變的目的。臨床適用范圍：四肢各部位容積較大的癌癥和對放射線重度以上敏感癌癥的治療性醫治、聯合醫治和姑息醫治；病變放療后防治診治。優點：醫治反應小，對正常組織損傷小，對常年生存有利。缺點：對放射性不敏感的病變醫治療效差，總的醫治時間偏長。
2）短療程外照射診治。其診治原理是借助放射線能量累積直接殺害病變細胞，亦稱為放射性消融醫治（也稱“某某刀”，例如伽瑪刀、賽博刀、X刀、速鋒刀、消融刀等）。臨床適用范圍：病變半徑大于3cm和對放射線不敏病變的治療性手術；晚期癌癥的姑息性診治。優點：醫治時間短，對個別癌癥可以達到放療醫治的療效。缺點：對醫治設備要求高，醫治精度要求也高。假如醫治指征不嚴或醫治失誤會造成嚴重的并發癥。
3）近距離根治。其原理是用放射性同位素插入癌癥中，近距離緊貼病變，借助放射線能量累積直接殺害病變細胞。臨床上常用二種放射性元素：高劑量率的銥192和低劑量率的碘125。銥192常用于后裝機醫治，每次醫治速率快（0.5-1小時），醫治結束后須要把放射源取出；碘125常用于植入醫治，把碘125粒子裝入病變靶區中，粒子須要根據特定的形狀排列以保證放射性劑量在癌癥靶區內均勻分布。臨床適用范圍：子宮癌的診治和個別晚期癌癥的姑息性診治。優點：能否在癌癥內部產生一個高劑量區，達到邊沿后劑量忽然升高，對周圍正常組織影響較小。缺點：照射范圍內劑量分布不均一，近源處高，且須要特殊設備，一定要在放射化學師的指導下進行操作，否則，很容易導致正常組織損傷形成并發癥（放射性腸穿孔多見）。
2、放射醫治的選擇
隨著科學技術的不斷發展，大量技術應用于臨床的放射醫治，這兒就涉及到不同射線的選擇和使用。你們常常看到：伽瑪射線、光子線、質子線和重離子射線等。這種射線有哪些不同，究竟用那一種射線醫治癌癥最好，是不是越貴的就越好？下邊就簡單剖析一下各類射線的特點，你們就可以曉得哪些病變須要哪些射線醫治了。
1）不同射線的特點。判定射線所謂的“好壞”，臨床上有二個標準：一個是射線的數學特點即傳遞能量的能力（LET：線性能量傳遞）；另一個是射線的生物特點即對癌癥的殺傷能力（RBE：相對生物效應）。從上圖可以看見伽瑪射線、光子線（X線）和中子線都是低LET射線，能量傳遞能力較弱；而質子線和重離子射線都是高LET射線，能量傳遞能力強，在病變區域會形成一個能量峰。從生物效應來看：伽瑪射線、光子線（X線）RBE值為1；質子線為1.1；中子線為3.5；而重離子射線要10以上。所以，從化學和生物特點綜合來看重離子射線和質子射線最好。
伽瑪射線、光子線（X線）是目前臨床最常用的射線。這二種射線本質上是一樣的，都是高能電磁波。伽瑪射線形成于核素，而光子線（X線）形成于電子直線加速器，因而用命名來分辨。所謂直線加速器：指借助高頻電磁場進行加速，同時被加速粒子的運動軌跡為直線的加速器。醫療機構中常用的雙光子直線加速器，既可形成醫治深部病變的MV級X射線，亦可形成醫治表淺癌癥的MV級電子線，對癌癥進行直接照射，達到去除或減少乳癌的目的。優點：靶區劑量分布的改善和靶區周圍正常組織受照范圍的降低，可使得靶區處方劑量的進一步增強和周圍正常組織并發癥的降低。用伽瑪射線、光子線（X線）診治的臨床技術是目前最成熟，醫治精度最高的技術。
質子射線和重離子射線。質子射線步入體內后劑量釋放不多，而在抵達它的射速終末時，能量全部釋放，產生所謂的“入體內后劑峰”，而在其深部的劑量近于零。倘若人為把““人為深部峰”置于病變，則胃癌前部正常組織受的劑量是癌癥的1/4，而癌癥后方的正常組織沒有遭到照射。現代的質子手術融合了適形調強技術后，使質子手術達到了迄今為止最高的癌癥照射適形性，而對癌癥周圍正常組織的劑量降到最低。質子手術優于高能X線和60Coγ線，但是質子對抵抗放射線的癌癥殺滅效應不強，如乏氧病變細胞、放射不敏感的S期肺癌細胞和固有的放射抵抗癌癥白色素瘤等。
重離子手術：重離子射線既具有質子射線的數學特點，又具有比質子更強的殺滅放射抵抗癌癥細胞的能力。在眾多重離子射線中，人們發覺，碳離子射線比較適宜臨床癌癥的化療。與光子手術和質子手術相比，碳離子手術癌癥的效果進一步增強，非常是這些對光子和質子手術抗拒的肉瘤。
近些年來，許多地方都在建造和發展重離子射線和質子射線加速器。其實，這兩種醫治設備比較高昂，醫治費用也比較高。目前還都處于臨床試用階段，質子回旋加速器技術相對成熟，在國內早已規模化生產了。至于中子線因為防護困難，臨床上甚少應用。
2）不同射線特點與相關化學技術。隨著計算機技術的發展，在三維適形醫治的基礎上發展了調強診治技術（IMRT）：就是用多條射線來模擬質子射線的特點，使用調強適形手術技術，可形成在三維方向上與腫瘤靶區形狀高度一致的劑量分布，同時防止對周圍正常組織和臟器的照射，是一種高精度的放射醫治，這些技術臨床上最常用。立體定向放射診治技術（SBRT）：放射性消融技術，伽瑪刀、賽博刀、X刀、速鋒刀都是屬于此類技術，醫治精度要大于0.1cm，對容積較小的腫瘤，通過三維精確定位和擺位，使用非共面射野聚焦技術，使靶區劑量高度集中，舉辦高分次劑量、低分次數的立體適形調強放射診治。。影像引導放射醫治（IGRT）：直線加速器上安裝CT或MRI，在診治的同時校準病變的靶區，保證醫治的確切性。體積（旋轉）調強放射醫治（VMAT）：射線360o圍著病變醫治，實現了癌癥劑量分布的最優化，TOMO刀就是屬于此類技術等。
3）放射醫治方法的選擇。如前所述，射線種類繁雜，配套的設備和化學技術各異，對應的醫治方法那么多，臨床上該如何選擇？通常在臨床上小腸癌（大于3cm）可以選擇用立體定向放射診治。大腸癌可以選擇調強醫治和體積調強醫治。對放射醫治不敏感的病變可以選用質子或重離子射線來醫治，其中小腸癌也可以用立體定向手術。兒童癌癥病人可以選用質子醫治，由于質子照射野比光子線醫治少，照射范圍小，對病人將來的生長發育影響小。病變醫治寬度小于40cm可以用TOMO醫治，由于TOMO可以連續照射100cm以上，不須要接野。皮膚病變可以用Kv級的深度X線或則電子線醫治。