恶性脑瘤医治的数学装备
——浅谈放射医治和消融医治
化学医治从广义的角度来说：包括放疗医治在内的一切化学医治手段。而狭义定义是应用数学设备和技巧来医治癌症的手段，在医治恶性脑瘤的数学手段有放射医治、射频和微波消融、冷冻消融和超声消融等。
化学医治从广义的角度来说：包括放疗医治在内的一切化学医治手段。而狭义定义是应用数学设备和技巧来医治癌症的手段，在医治恶性脑瘤的数学手段有放射医治、射频和微波消融、冷冻消融和超声消融等。
在社会上的有各类“俗称”：例如伽玛刀、赛博刀、X刀、速锋刀、消融刀、氩氦刀和超声刀等五花八门的名子。这种化学医治什么叫物理治疗，究其本质就是通过某种手段和介质把能量传递到病变组织，把癌症杀灭的能力。
这些能力优劣的衡量标准主要包括以下三点：
1）传递能量的效率，即才能把大部份能量投送到病变组织，在路径上耗损小；
2）传递能量的确切性，就是要把能量精确传递到病变组织，而周围正常组织损伤小；
3）在临床上的有效性，即医治疗效怎样，是否有创，是否有生命危险等。
目前临床上最常使用的数学医治手段包括放射医治、热消融（微波、射频）、冷消融（氩氦刀）、热疗和超声聚焦医治等。下边具体地介绍几种临床上常用的数学医治方式及其利弊点。
一、放射医治
放射医治的发展历史有100多年了。1895年伦琴发觉了X线什么叫物理治疗，第二年就有医师开始试用X线来医治甲状腺癌了。1922年，在伦敦举办的首届国际放射医治大会上，有人报告了放射线医治晚期癌症的病例，且无严重并发症，首次肯定了放射医治恶性脑瘤的效果。自此，放射医治逐渐开始用于各种恶性脑瘤的诊治。
目前，放射医治走过百年历程，恰是风华正茂。因为得益于仪器设备和相关化学技术的发展，放射医治在能量传递的效率、传递的精确度和医治的安全性等方面的操作和控制都取得了长足进展，早已成为恶性脑瘤医治的主要力量之一。
1、放射医治的主要方式
目前，放射医治主要有三种医治方式：1）长疗程外照射医治：每晚医治1次，每周5次，总医治时间5-7周，每次剂量为1.8-2.0Gy；2）短疗程外照射医治：每晚医治1次，医治1-10次，二周内根治结束，每次的医治剂量在5.0Gy以上；3）近距离医治：就是把放射源装入病人的体内，紧贴病变靶区医治（包括高剂量率“后装”治疗和碘125粒子植入）。
1）长疗程外照射医治。其诊治原理是借助放射线把癌症内的水份子电离形成自由基（自由电子），自由基对癌症的DNA双链结构进行破坏，达到杀灭癌症的作用。长疗程是借助正常细胞的修补能力小于病变细胞的原理，让正常细胞得到完全修补，而癌症细胞得不到完全修补，经过一段时间的累积效应达到彻底杀灭病变的目的。临床适用范围：四肢各部位容积较大的癌症和对放射线重度以上敏感癌症的治疗性医治、联合医治和姑息医治；病变放疗后防治诊治。优点：医治反应小，对正常组织损伤小，对常年生存有利。缺点：对放射性不敏感的病变医治疗效差，总的医治时间偏长。
2）短疗程外照射诊治。其诊治原理是借助放射线能量累积直接杀害病变细胞，亦称为放射性消融医治（也称“某某刀”，例如伽玛刀、赛博刀、X刀、速锋刀、消融刀等）。临床适用范围：病变半径大于3cm和对放射线不敏病变的治疗性手术；晚期癌症的姑息性诊治。优点：医治时间短，对个别癌症可以达到放疗医治的疗效。缺点：对医治设备要求高，医治精度要求也高。假如医治指征不严或医治失误会造成严重的并发症。
3）近距离根治。其原理是用放射性同位素插入癌症中，近距离紧贴病变，借助放射线能量累积直接杀害病变细胞。临床上常用二种放射性元素：高剂量率的铱192和低剂量率的碘125。铱192常用于后装机医治，每次医治速率快（0.5-1小时），医治结束后须要把放射源取出；碘125常用于植入医治，把碘125粒子装入病变靶区中，粒子须要根据特定的形状排列以保证放射性剂量在癌症靶区内均匀分布。临床适用范围：子宫癌的诊治和个别晚期癌症的姑息性诊治。优点：能否在癌症内部产生一个高剂量区，达到边沿后剂量忽然升高，对周围正常组织影响较小。缺点：照射范围内剂量分布不均一，近源处高，且须要特殊设备，一定要在放射化学师的指导下进行操作，否则，很容易导致正常组织损伤形成并发症（放射性肠穿孔多见）。
2、放射医治的选择
随着科学技术的不断发展，大量技术应用于临床的放射医治，这儿就涉及到不同射线的选择和使用。你们常常看到：伽玛射线、光子线、质子线和重离子射线等。这种射线有哪些不同，究竟用那一种射线医治癌症最好，是不是越贵的就越好？下边就简单剖析一下各类射线的特点，你们就可以晓得哪些病变须要哪些射线医治了。
1）不同射线的特点。判定射线所谓的“好坏”，临床上有二个标准：一个是射线的数学特点即传递能量的能力（LET：线性能量传递）；另一个是射线的生物特点即对癌症的杀伤能力（RBE：相对生物效应）。从上图可以看见伽玛射线、光子线（X线）和中子线都是低LET射线，能量传递能力较弱；而质子线和重离子射线都是高LET射线，能量传递能力强，在病变区域会形成一个能量峰。从生物效应来看：伽玛射线、光子线（X线）RBE值为1；质子线为1.1；中子线为3.5；而重离子射线要10以上。所以，从化学和生物特点综合来看重离子射线和质子射线最好。
伽玛射线、光子线（X线）是目前临床最常用的射线。这二种射线本质上是一样的，都是高能电磁波。伽玛射线形成于核素，而光子线（X线）形成于电子直线加速器，因而用命名来分辨。所谓直线加速器：指借助高频电磁场进行加速，同时被加速粒子的运动轨迹为直线的加速器。医疗机构中常用的双光子直线加速器，既可形成医治深部病变的MV级X射线，亦可形成医治表浅癌症的MV级电子线，对癌症进行直接照射，达到去除或减少乳癌的目的。优点：靶区剂量分布的改善和靶区周围正常组织受照范围的降低，可使得靶区处方剂量的进一步增强和周围正常组织并发症的降低。用伽玛射线、光子线（X线）诊治的临床技术是目前最成熟，医治精度最高的技术。
质子射线和重离子射线。质子射线步入体内后剂量释放不多，而在抵达它的射速终末时，能量全部释放，产生所谓的“入体内后剂峰”，而在其深部的剂量近于零。倘若人为把““人为深部峰”置于病变，则胃癌前部正常组织受的剂量是癌症的1/4，而癌症后方的正常组织没有遭到照射。现代的质子手术融合了适形调强技术后，使质子手术达到了迄今为止最高的癌症照射适形性，而对癌症周围正常组织的剂量降到最低。质子手术优于高能X线和60Coγ线，但是质子对抵抗放射线的癌症杀灭效应不强，如乏氧病变细胞、放射不敏感的S期肺癌细胞和固有的放射抵抗癌症白色素瘤等。
重离子手术：重离子射线既具有质子射线的数学特点，又具有比质子更强的杀灭放射抵抗癌症细胞的能力。在众多重离子射线中，人们发觉，碳离子射线比较适宜临床癌症的化疗。与光子手术和质子手术相比，碳离子手术癌症的效果进一步增强，非常是这些对光子和质子手术抗拒的肉瘤。
近些年来，许多地方都在建造和发展重离子射线和质子射线加速器。其实，这两种医治设备比较高昂，医治费用也比较高。目前还都处于临床试用阶段，质子回旋加速器技术相对成熟，在国内早已规模化生产了。至于中子线因为防护困难，临床上甚少应用。
2）不同射线特点与相关化学技术。随着计算机技术的发展，在三维适形医治的基础上发展了调强诊治技术（IMRT）：就是用多条射线来模拟质子射线的特点，使用调强适形手术技术，可形成在三维方向上与肿瘤靶区形状高度一致的剂量分布，同时防止对周围正常组织和脏器的照射，是一种高精度的放射医治，这些技术临床上最常用。立体定向放射诊治技术（SBRT）：放射性消融技术，伽玛刀、赛博刀、X刀、速锋刀都是属于此类技术，医治精度要大于0.1cm，对容积较小的肿瘤，通过三维精确定位和摆位，使用非共面射野聚焦技术，使靶区剂量高度集中，举办高分次剂量、低分次数的立体适形调强放射诊治。。影像引导放射医治（IGRT）：直线加速器上安装CT或MRI，在诊治的同时校准病变的靶区，保证医治的确切性。体积（旋转）调强放射医治（VMAT）：射线360o围着病变医治，实现了癌症剂量分布的最优化，TOMO刀就是属于此类技术等。
3）放射医治方法的选择。如前所述，射线种类繁杂，配套的设备和化学技术各异，对应的医治方法那么多，临床上该如何选择？通常在临床上小肠癌（大于3cm）可以选择用立体定向放射诊治。大肠癌可以选择调强医治和体积调强医治。对放射医治不敏感的病变可以选用质子或重离子射线来医治，其中小肠癌也可以用立体定向手术。儿童癌症病人可以选用质子医治，由于质子照射野比光子线医治少，照射范围小，对病人将来的生长发育影响小。病变医治宽度小于40cm可以用TOMO医治，由于TOMO可以连续照射100cm以上，不须要接野。皮肤病变可以用Kv级的深度X线或则电子线医治。