目前大約70%以上的腫瘤患者需要行放射治療，本文從技術(shù)成熟度、價(jià)格、臨床效果等方面比較了各種外照射放療技術(shù)的優(yōu)劣。光電子仍然是目前技術(shù)最成熟、適用范圍最廣、最經(jīng)濟(jì)的精準(zhǔn)放療手段，質(zhì)子、重離子等放療手段盡管從物理特性上體現(xiàn)了一定優(yōu)越性，但距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有大量技術(shù)、臨床療效、成本控制等難題有待解決。

    放射治療簡稱放療，是利用放射線殺死癌細(xì)胞，使腫瘤縮小或消失，是治療腫瘤的主要手段之一。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，放療技術(shù)進(jìn)入了精準(zhǔn)治療時(shí)代，任何部位都可采用放療，特別是那些手術(shù)暴露困難或重要功能區(qū)或腫瘤侵入無法切除的腫瘤，如腦瘤、脊柱腫瘤、肺癌等。目前大約70%以上的腫瘤患者需要行放射治療。WHO公布45%的惡性腫瘤可以治愈，其中手術(shù)治療占22%，放射治療占18%，化療治療占5%。

    外照射放射治療是指利用放射線從人體外一定距離的機(jī)器（如鈷-60機(jī)器為75cm、直線加速器為100cm）發(fā)出照射腫瘤。這種射線能量高，穿透力強(qiáng)，腫瘤能得到相對(duì)均勻的放療劑量，外照射是目前放療應(yīng)用較多的一種方法。因此，本文重點(diǎn)介紹各種外照射放療技術(shù)。包括光電子放射治療、質(zhì)子治療、重離子治療及硼中子俘獲治療。

圖1 外放射治療：放射源在人體外

    近20年以來，光電子放射治療技術(shù)已取得了長足進(jìn)展。三維適形放療、調(diào)強(qiáng)放療、立體定向放療、大劑量立體消融放療、容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放療、螺旋斷層放療等先進(jìn)放射治療技術(shù)層出不窮，大幅提高了腫瘤靶區(qū)的物理適形度和治療效率。下面對(duì)各種放療技術(shù)進(jìn)行簡單介紹。

圖2 醫(yī)用電子直線加速器（70%以上的惡性腫瘤患者需接受放療）

    適形放療的出現(xiàn)是為了克服普通放療過多照射正常組織的問題，它從多個(gè)角度照射腫瘤，而且每個(gè)入射角度的射野輪廓線和那個(gè)角度所看到的腫瘤形狀相一致，即“適形”放療。

    適應(yīng)癥與不足：可以滿足多數(shù)腫瘤的基本治療要求，適應(yīng)癥很廣泛。在個(gè)別與周圍正常組織關(guān)系緊密的腫瘤放療時(shí)，僅僅適形可能還是不夠的，另外，有時(shí)候醫(yī)生還需要進(jìn)一步調(diào)整照射野內(nèi)部的劑量分布，比如對(duì)腫瘤殘留區(qū)域加大劑量，人為做出高劑量區(qū)和低劑量區(qū)，這種“調(diào)強(qiáng)”的要求適形放療難以做到。

    調(diào)強(qiáng)放療是在適形放療的基礎(chǔ)上，做到靶區(qū)內(nèi)的劑量按照治療需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，有的地方高，有的地方低。這樣不僅可以產(chǎn)生高度適合腫瘤靶區(qū)形狀的劑量分布，還能降低靶區(qū)內(nèi)外需要特別保護(hù)的正常組織的受照劑量。臨床研究證明調(diào)強(qiáng)放療比適形放療療效更好，造成的正常組織損傷更小。但是調(diào)強(qiáng)放療對(duì)患者治療體位固定要求更精準(zhǔn)，因?yàn)槲⑿〉捏w位移動(dòng)都可能會(huì)把高劑量區(qū)移到周邊不該照射的正常組織里。

    適應(yīng)癥與不足：調(diào)強(qiáng)放療對(duì)3DCRT難以治療的腫瘤周邊有需要保護(hù)的重要正常組織的病例效果要好，還有那些需要在治療區(qū)域內(nèi)的高危區(qū)域每次治療時(shí)特別再加量的情況。但調(diào)強(qiáng)放療對(duì)放療團(tuán)隊(duì)要求要求比較高，包括對(duì)患者的擺位精度、醫(yī)生靶區(qū)勾畫能力、物理師的計(jì)算水平都是考驗(yàn)。調(diào)強(qiáng)放療需要有經(jīng)驗(yàn)的放療團(tuán)隊(duì)，否則，精確地打擊就可能會(huì)變成精確地遺漏。

    圖像引導(dǎo)放射治療是一種四維的放射治療技術(shù)，它在三維放療技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了時(shí)間因數(shù)的概念，充分考慮了解剖組織在治療過程中的運(yùn)動(dòng)和分次治療間的位移誤差，如呼吸和蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)、日常擺位誤差、靶區(qū)收縮等引起放療劑量分布的變化和對(duì)治療計(jì)劃的影響等情況，在患者進(jìn)行治療前、治療中利用各種先進(jìn)的影像設(shè)備對(duì)腫瘤及正常器官進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并能根據(jù)器官位置的變化調(diào)整治療條件使照射野緊緊“追隨”靶區(qū)，使之能做到真正意義上的精確治療。

    適應(yīng)癥與不足：可以提高胸腹部腫瘤治療精準(zhǔn)性，但是給治療過程帶來很多驗(yàn)證及跟蹤的工作量。

    VMAT是在調(diào)強(qiáng)放射治療IMRT和影像引導(dǎo)放射治療IGRT基礎(chǔ)之上隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展和放療設(shè)備改進(jìn)而產(chǎn)生的更為先進(jìn)的放療技術(shù)，此技術(shù)在治療期間能使加速器機(jī)架角度及速度、多葉光柵MLC葉片位置、劑量率、準(zhǔn)直器角度同時(shí)變化，在允許高度適形治療計(jì)劃應(yīng)用的同時(shí)大幅提高了工作效率，減少了患者的治療時(shí)間，減少了因治療期間患者體位移動(dòng)造成的周圍正常組織官受照而引起的放療不良反應(yīng)的發(fā)生。

    適應(yīng)癥與不足：在各種腫瘤治療上有其良好的獲益。但是對(duì)硬件設(shè)備要求很高，目前缺乏國產(chǎn)支持容積調(diào)強(qiáng)的加速器等產(chǎn)品。

    SRT就是利用立體定向技術(shù)進(jìn)行病變定位，用小野集束單次大劑量照射靶區(qū)，使之產(chǎn)生局灶性壞死，從而達(dá)到類似手術(shù)的效果。SRT設(shè)備和放射源：包括γ刀和X刀。由鈷-60作為放射源的立體定向放療稱為γ刀，由加速器作為放射源的立體定向放療俗稱為X刀。兩種“刀”都是放射線通過多個(gè)不同的方向聚焦到腫瘤灶，在破壞腫瘤的同時(shí)能較好地保護(hù)周圍正常組織。治療的結(jié)果像刀切除一樣讓腫瘤壞死消失，所以形象地比喻成“刀”。γ刀或X刀都是放療的一種特殊技術(shù)，而不是真的開刀手術(shù)！

    適應(yīng)癥與不足：γ刀照射更加精確，是有創(chuàng)固定，一般只作一次，所以適合顱內(nèi)18mm以下的病變。γ刀造價(jià)昂貴，鈷-60的半衰期為5.3年，每隔5-10年更換一次鉆源，不適于分次照射。X刀造價(jià)低，易于改裝，治療靈活，可對(duì)腫瘤進(jìn)行立體定向分次照射，適于對(duì)較大病灶不規(guī)則病灶的治療。但是X刀不如γ刀精確，不適合細(xì)小病變的治療。X刀治療顱內(nèi)病變時(shí)用無創(chuàng)固定技術(shù)，所以利于分次治療，適合各種體積病灶，對(duì)體積稍大的病變更顯優(yōu)勢(shì)。

    大劑量立體消融放療是立體定向放療的延伸。最早SRT從頭部延伸到體部被叫做立體定向體部放療（stereotactic body radiation therapy，SBRT）。美國MD安德森癌癥采用大劑量SBRT技術(shù)在早期肺癌中取得了良好的局部控制率，達(dá)到和手術(shù)相媲美的臨床結(jié)果，被專門定義為立體定向消融放療（SABR）。

    適應(yīng)癥與不足：不能承受手術(shù)的老年患者、肺功能差的患者，SABR單次劑量特別高，所以每次治療都需要進(jìn)行圖像引導(dǎo)。因此單次治療耗時(shí)較長，大約30-45分鐘，但是整體治療周期短，只需要一周左右。它的價(jià)格便宜，患者痛苦、花費(fèi)都少。國產(chǎn)的體部γ刀過去由于缺少圖像引導(dǎo)一直不被國際主流放療圈接受，近年來帶有圖像引導(dǎo)的γ刀開始應(yīng)用于臨床。

    集適形調(diào)強(qiáng)放療、影像引導(dǎo)放療、劑量引導(dǎo)放療為一體，在CT引導(dǎo)下360°聚焦照射腫瘤，對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行高效精確的治療。Tomo的精度很高，在每次治療前都會(huì)和歷史影像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)患者腫瘤部位每日的變化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地調(diào)整照射范圍和角度、劑量。

    適應(yīng)癥和不足：Tomo可以同時(shí)治療任何形態(tài)、任意大小、任意數(shù)量、任意部位的腫瘤。尤其適合全腦全脊髓照射，可以從頭到腳無接縫地照射。在超長、超大照射野的治療上Tomo放療有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如骨髓移植前對(duì)病人行全身或全骨髓照射，或兒童腦瘤中的神經(jīng)管胚細(xì)胞瘤，需要做中樞系統(tǒng)全腦全脊髓的照射。對(duì)于存在多發(fā)轉(zhuǎn)移情況的患者，如果通過Tomo放射治療，可以對(duì)所有發(fā)現(xiàn)的病灶部位同時(shí)進(jìn)行放射治療，而且能保證不同的部位給予不同的放射劑量，治療效果更好，時(shí)間更短。Tomo放療設(shè)備也非常昂貴，患者治療費(fèi)高。

    質(zhì)子或重離子（如碳離子）由于其“布拉格峰”的物理特性及良好的生物特性，作為新興的放療技術(shù)從理論上能夠?qū)δ[瘤病灶進(jìn)行強(qiáng)有力的照射，同時(shí)又避開照射正常組織，實(shí)現(xiàn)療效最大化，目前處在發(fā)展初期，臨床效果還有待進(jìn)一步研究，距離商業(yè)應(yīng)用并且普惠普通老百姓還有非常長的路要走。下面對(duì)質(zhì)子重離子放射治療情況進(jìn)行介紹。

    質(zhì)子放療的研究始于上世紀(jì)40年代，但很長一段時(shí)間內(nèi)研究進(jìn)展緩慢，直到1990年，美國加利福尼亞州羅瑪琳達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院（LLUMC）建成了國際上第一臺(tái)專門為治療患者設(shè)計(jì)的質(zhì)子同步加速器。在此期間質(zhì)子放療技術(shù)也有了長足的發(fā)展，主動(dòng)掃描技術(shù)逐步取代被動(dòng)散射成為新建質(zhì)子放療中心的治療方式。主動(dòng)掃描雖然能避免次級(jí)中子對(duì)人體不必要的輻射，但是它也因此對(duì)器官運(yùn)動(dòng)非常敏感，引起的劑量誤差可以達(dá)到20%，該研究還發(fā)現(xiàn)僅僅靠腫瘤運(yùn)動(dòng)跟蹤可能還不足以避免這些位置誤差。此外，治療過程中腫瘤體積、病人體型的改變都可能導(dǎo)致離子布拉格峰位置與腫瘤靶區(qū)的錯(cuò)位，因此增加了治療過程中的不確定性，限制了它的適用范圍，相關(guān)的技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。

    盡管質(zhì)子放療有更好的劑量特性，但從目前的臨床結(jié)果來看，國際腫瘤放療界對(duì)其治療并不完全認(rèn)同。有研究收集分析了美國在2000-2007年間前列腺癌接受光子調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）或三維適形放療（3D-CRT）的患者13660例和質(zhì)子放療684例。分析結(jié)果表明，腫瘤的控制率在質(zhì)子放療和3D-CRT/IMRT放療沒有明顯差別，放療后的不良反應(yīng)，在質(zhì)子和3D-CRT/IMRT放療之間也沒有顯著不同。

    2016年完成的質(zhì)子放療的第一次隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)（RCT）表明：對(duì)于肺癌，質(zhì)子放療并不優(yōu)于IMRT，治療失敗率和存活率兩者都沒有明顯差別。該試驗(yàn)是在德州大學(xué)安德森癌癥中心（M.D.erson）和麻省總醫(yī)院癌癥中心完成的。有些專家因此認(rèn)為質(zhì)子放療應(yīng)該繼續(xù)處于試驗(yàn)狀態(tài)，比如美國馬里蘭大學(xué)的Martin Edelman博士就指出：“一項(xiàng)技術(shù)，就像藥物一樣，在沒有驗(yàn)證其好處前不應(yīng)該被采納”。目前離子放療的臨床研究超過100多項(xiàng)，包括13項(xiàng)臨床隨機(jī)研究，雖然質(zhì)子放療可能降低腫瘤周邊組織受照射劑量，但劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)能否轉(zhuǎn)化為臨床優(yōu)勢(shì)還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

    適應(yīng)癥與不足：顱底的脊索瘤和軟骨肉瘤、兒童腫瘤、神經(jīng)腫瘤、肝癌、不能手術(shù)的直腸癌、不能手術(shù)的骨肉瘤、前列腺癌、甲狀腺癌、骨盆的脊索瘤和軟骨肉瘤。巧妙利用其物理能量特性可以達(dá)到其他射線難以比擬的治療劑量分布。質(zhì)子設(shè)備價(jià)格高達(dá)數(shù)十億人民幣，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用同樣是天文數(shù)字，這導(dǎo)致每例質(zhì)子放療的費(fèi)用高達(dá)幾十萬元（比如，上海質(zhì)子重離子醫(yī)院定價(jià)為一療程未27.8萬元），目前投產(chǎn)的質(zhì)子治療醫(yī)院的收益水平有待觀察。此外質(zhì)子治療效果的臨床數(shù)據(jù)有限，其療效能否達(dá)到價(jià)格一樣的驚艷還有待觀察。

圖3 質(zhì)子治療設(shè)備占地相當(dāng)于兩三個(gè)足球場，每年的保養(yǎng)費(fèi)占設(shè)備價(jià)格1/10

    重離子放療相比質(zhì)子放療，技術(shù)上的發(fā)展要更滯后一些。盡管旋轉(zhuǎn)機(jī)架已經(jīng)在很多質(zhì)子治療中心得到應(yīng)用，但目前僅有德國海德堡重離子治療中心（HIT）使用了旋轉(zhuǎn)機(jī)架，正如著名醫(yī)學(xué)物理專家胡逸民教授指出的等中心旋轉(zhuǎn)機(jī)架對(duì)碳離子（放療）是非常重要的，沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)架的話，很多腫瘤的治療都會(huì)受到制約。德國HIT的旋轉(zhuǎn)機(jī)架重達(dá)600噸而且價(jià)格昂貴限制了其應(yīng)用，小型化使用超導(dǎo)磁體的機(jī)架尚在研發(fā)中，但所涉及的低溫系統(tǒng)也增加了維護(hù)的難度。

    重離子放療相對(duì)于質(zhì)子最大的優(yōu)勢(shì)是其更高的相對(duì)生物學(xué)效應(yīng)（RBE），但是重離子的RBE很復(fù)雜，影響因素很多，包括細(xì)胞類型、射線參數(shù)等。所以對(duì)于重離子放療，僅僅考慮物理劑量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。理論上，通過用恰當(dāng)?shù)姆椒�預(yù)測治療區(qū)域每個(gè)位置的RBE 就可以確定治療所需要的劑量。目前不論是德國的GSI 還是日本放射線醫(yī)學(xué)綜合研究所（HIMAC），關(guān)于RBE 的計(jì)算都是與傳統(tǒng)且理論技術(shù)相對(duì)成熟的放射經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)相關(guān)，從而確定重離子治療相適宜的RBE值。也正因?yàn)樘茧x子的生物學(xué)效應(yīng)比較重，一般認(rèn)為其不適合兒童腫瘤的治療。

    除了RBE的區(qū)別，重離子與人體內(nèi)原子核發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生的輕離子會(huì)再在布拉格峰后面形成劑量尾巴，使腫瘤后正常組織也受到輻射傷害，也會(huì)增加橫向散射和半影，這也是重離子放療中需要考慮的問題。

適應(yīng)癥與不足：目前處理在臨床研究階段，還有大量臨床問題有待解決，距離商用應(yīng)用需要相當(dāng)長的時(shí)間。

    BNCT通過將具有親腫瘤組織的無毒的含硼藥物注入人體血液，待硼藥物富集在腫瘤組織后，利用中子束照射腫瘤部位，經(jīng)由熱中子與硼-10發(fā)生反應(yīng)，放出具有高傳能線密度（LET）特性、高相對(duì)生物效應(yīng)（RBE）的α粒子來殺死癌細(xì)胞。過去幾十年的BNCT臨床治療主要集中在治療少數(shù)惡性腫瘤上，比如多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）、惡性黑色素瘤和頭頸部復(fù)發(fā)性腫瘤，對(duì)于其他種類常見腫瘤（肺癌、腎癌、肝癌等）也做了臨床試治，都具有很好的治療響應(yīng)。

    BNCT獨(dú)特的二元特征和靶向特征，使得其對(duì)彌漫性癌細(xì)胞的治療具有天然優(yōu)勢(shì)，為人類最終根治腫瘤構(gòu)劃出了一幅光明的前景，然而BNCT的發(fā)展卻始終受制于可以使用的中子源數(shù)目太少。國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）推薦的BNCT放療用中子源超熱中子強(qiáng)度需要每平方厘米每秒大于109個(gè)中子，以前能提供這樣的中子源只有核反應(yīng)堆，目前世界上作為BNCT研究用途的現(xiàn)役裂變核反應(yīng)堆約有25座，但可作為臨床治療用途的核反應(yīng)堆，僅有約八座，然而美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的醫(yī)學(xué)研究反應(yīng)堆（BMRR）、芬蘭國家技術(shù)研究中心的研究堆（FIR1）因?yàn)榫S護(hù)經(jīng)費(fèi)等問題已終止治療腫瘤。受制于原有核反應(yīng)堆的數(shù)目少，改造難度大，以及運(yùn)行成本高等因素，BNCT裂變反應(yīng)堆中子源數(shù)目一直無法有突破性的擴(kuò)大。使得BNCT競爭上處于劣勢(shì)，而且整個(gè)反應(yīng)堆建筑設(shè)施無法布置在現(xiàn)有醫(yī)院中。

    為了突破目前的困境，基于加速器加速質(zhì)子或氘打靶產(chǎn)生的中子源（散列中子源）以及基于D-D、D-T中子發(fā)生器的中子源（聚變中子源）成為中子俘獲治療界所亟欲追求實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，此類中子源具有容易在現(xiàn)有醫(yī)院布建、建造價(jià)格低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

綜上，對(duì)各種放療技術(shù)進(jìn)行總結(jié)及對(duì)比如下：

    光子放射治療發(fā)展有100多年的歷史，技術(shù)成熟，已進(jìn)入精準(zhǔn)計(jì)劃、精準(zhǔn)定位、精準(zhǔn)驗(yàn)證、精準(zhǔn)實(shí)施的四精放療時(shí)代。質(zhì)子重離子放療技術(shù)及硼中子俘獲治療仍然是一個(gè)正在發(fā)展中的技術(shù)，還處在發(fā)展階段，尚需要進(jìn)一步研究，臨床療效暫未表明具有顯著優(yōu)勢(shì)。對(duì)重離子的放射生物效應(yīng)估計(jì)和臨床應(yīng)用還沒有完全成熟，需要進(jìn)一步研究定量碳離子和其他重離子的放射生物效應(yīng)。在設(shè)備建造方面，研究更經(jīng)濟(jì)的設(shè)備提高經(jīng)濟(jì)效益比也是一個(gè)重要的方向。