放射治疗，简称放疗，是利用放射线治疗癌症的一种重要手段。它利用高能射线对肿瘤细胞进行精准打击，破坏肿瘤细胞的DNA结构，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。本文将深入探讨放射治疗背后的物理原理，揭示放射线如何精准“狙击”癌细胞。
一、放射线对癌细胞的物理作用
放射治疗的基本原理是放射线对生物体的电离作用。当高能射线如X射线、γ射线等进入人体时，它们会与细胞内的分子发生相互作用，导致电离效应。电离是组织发生物理反应、化学反应和生物学效应的基础，也是放疗破坏肿瘤细胞的关键步骤。
1. 电离作用
当高能射线照射到肿瘤细胞时，会激发电子从原子或分子的轨道上脱离出来，形成离子对，进而发生电离效应。这种电离作用主要发生在细胞核内的DNA分子上。电离瞬间产生许多电子，形成电子云，最终导致DNA链的损伤。
DNA是细胞生长和分裂的蓝图，一旦双链断裂，细胞将失去自我复制和繁衍的功能，进而引发细胞的死亡。
2. DNA损伤与细胞死亡
电离作用导致的DNA损伤包括单链断裂和双链断裂。单链断裂相对容易修复，对细胞的杀灭作用较小；而双链断裂则不易修复，被认为是电离辐射在染色体上的关键损伤，可导致细胞发生突变或死亡。
随着DNA双链的断裂，肿瘤细胞将逐渐失去活性，发生坏死、凋亡等过程，不再生长增殖，甚至逐渐消失。
二、放射治疗的物理技术与方法
放射治疗的技术不断发展，从最初的简单照射到现在的精准放疗，经历了巨大的飞跃。
在放疗中，医生会利用CT、MRI等先进的成像技术获取肿瘤的三维结构信息。之后通过现代三维放射治疗计划系统中的多种算法，将肿瘤患者的解剖结构、肿瘤位置和形状等信息整合在一起。
专业的医学物理师会基于这些信息，实现射线照射肿瘤深度和位置的精确调整，确保射线“瞄准”肿瘤的同时最小化对正常组织的损害，最终设计出精准合理的放射治疗计划。
以下是几种常见的放射治疗技术与方法：
1. 图像引导技术
患者在机房内进行治疗时，医生可以通过图像引导技术、实时位置监测技术调整患者的体位，确保肿瘤仍处于最佳治疗位置。这有助于避免因患者移动导致的治疗误差，确保X射线的精准照射。
2. 三维适形放疗技术（3DCRT）
三维适形放疗是指通过一定的手段（如治疗过程中使用的铅挡块，或手动调整MLC），调整放射线束的三维形状，使它与病变靶区形状一致。这种放疗技术虽然在适形度上满足了肿瘤治疗的标准，但肿瘤体内剂量的均匀性并不理想，而且无法保护嵌入肿瘤内或被肿瘤包绕的正常器官，容易造成一些正常器官的不必要照射。
3. 调强放射治疗技术（IMRT）
调强放射治疗技术是在三维适形放疗技术上发展起来的。它除了完全具备适形放疗的优点外，还可实现照射野内的剂量强度调节。这一技术突破不仅能使肿瘤区域（比如临床可见区、亚临床区）实现不同剂量的照射，提高肿瘤的局部控制率，而且可以最大限度地减少周围正常组织的剂量，降低正常组织并发症的几率，减少治疗后的副作用。
4. 容积旋转调强技术（VMAT）
VMAT是一种先进的IMRT技术。它的特点是“快、准、优”。在时间方面，相比传统的放疗，VMAT能够在更短的时间内完成治疗，提高了患者的舒适度。在精确性上，VMAT能够实时调整放射束的强度和照射时间，这样可以更好地适应肿瘤的形状和运动。在优越性方面，该技术可在360度单弧或多弧设定的任何角度范围内对肿瘤进行旋转照射，比传统治疗方式，射野角度选择范围更大，使照射更灵活、更精准。
5. 立体定向放射治疗（SBRT/SRS）
SBRT/SRS是一种更先进的放射治疗技术，指利用单次高剂量的放疗，通过短短几次照射即能达到根治性剂量以消灭肿瘤。它最大的特点就是分次剂量大，治疗天数短。这种以大剂量射线对肿瘤进行极高精度照射的治疗，为全球肿瘤患者提供了新的希望。目前，SBRT/SRS在多种早期肿瘤的治疗中已经取得很好的疗效，例如早期肝肿瘤、肺肿瘤以及一些脑肿瘤患者通过立体定向放疗可与达到与手术等同的效果。
6. 螺旋断层放射治疗（TOMO）
TOMO是目前世界上唯一采用螺旋断层扫描方式治疗癌症的方法。其独创的螺旋断层治疗方式、结合计算机断层影像引导技术，突破了传统加速器的诸多限制，实现了在CT图像引导下360度全角度聚焦，能对恶性肿瘤进行高效、精准、安全的断层放射治疗。尤其在大范围、多发转移以及复杂肿瘤的治疗上拥有传统加速器无法比拟的优势。
三、放射线精准“狙击”癌细胞的策略
放射治疗之所以能够精准“狙击”癌细胞，离不开一系列精心设计的策略和措施。
1. 利用细胞修复速度的差异化
癌细胞的分裂速度比正常细胞快，因此它们对射线的敏感性更高，但修复速度却不如正常细胞。放疗技术正是利用了这一特点，通过多次照射的方式，不断积累对肿瘤细胞的杀伤效果，同时给正常细胞足够的修复时间，从而实现对肿瘤细胞的精准打击。
2. 剂量分摊与射线聚焦
对于较大体积的肿瘤，分次照射是彻底清除肿瘤的重要基础。射线从各方向对着肿瘤照射，每个方向照射的剂量都不大，照射路径涉及的正常细胞剂量也不大。而所有方向的射线汇集起来，中心处的肿瘤得到的照射剂量将非常高。这种方式既保证了肿瘤受到足够的剂量照射，又最大限度地减少了对正常组织的损伤。
3. 先进的成像与定位技术
现代医学成像技术如CT、MRI等的发展为放射治疗提供了精确的定位和监测手段。医生可以清晰地看到肿瘤的位置、形状和大小，从而设计出更加精准的放射治疗方案。在治疗过程中，图像引导技术还可以实时监测患者的体位和肿瘤位置，确保射线始终瞄准肿瘤。
四、放射治疗的挑战与未来展望
尽管放射治疗在癌症治疗领域取得了显著的成效，但它仍然面临着一些挑战。例如，部分肿瘤细胞被照射后可能进入休眠状态，一段时间后又可能继续增殖；某些类型的肿瘤对放射线不敏感或容易产生耐药性；放疗过程中可能产生一定的不良反应等。
然而，随着医学技术的不断发展，放射治疗的未来将充满无限可能。一方面，科学家们将继续深入研究放射线对肿瘤细胞的杀伤机制以及肿瘤细胞的抗放射机制，为放射治疗提供更加科学的依据；另一方面，随着成像技术、计算机技术、人工智能等技术的不断进步，放射治疗将变得更加精准、高效和安全。
五、结论
放射治疗作为一种重要的肿瘤治疗手段，其背后的物理原理复杂而精妙。通过利用放射线对肿瘤细胞的电离作用以及一系列精心设计的策略和措施，放射治疗能够精准地“狙击”癌细胞，达到消除肿瘤的目的。尽管放射治疗仍然面临着一些挑战，但随着医学技术的不断发展，我们有理由相信它在未来的癌症治疗领域中将发挥更加重要的作用。
六、放射治疗的应用与注意事项
放射治疗在多种类型的癌症治疗中都有广泛的应用。例如，头颈部恶性肿瘤如鼻咽癌、喉癌、口腔癌等；胸部恶性肿瘤如肺癌、食道癌、纵膈肿瘤、乳腺癌等；泌尿生殖系统恶性肿瘤如膀胱癌、前列腺癌、精原细胞瘤、非精原细胞瘤等；妇科恶性肿瘤如宫颈癌、子宫内膜癌、外阴癌等；中枢神经系统肿瘤如脑胶质瘤、脑膜瘤、淋巴瘤、垂体瘤等颅内肿瘤等。
然而，放射治疗也会带来一定的不良反应。全身反应可能包括食欲下降、疲乏、血象下降等；局部反应可能包括皮肤反应、脱发、口干、口腔黏膜反应等。因此，在进行放疗时需要根据患者的具体情况制定个性化的治疗方案，并密切关注患者的反应情况，以便及时调整治疗方案。同时，医生还需要向患者充分解释放疗的原理、过程和可能的不良反应，以便患者能够积极配合治疗并做好相应的心理准备。
(刘京京 郑州颐和医院 放疗介入科 主管技师)
