放射治疗 利用辐射杀死生病的细胞。 癌症是一种几乎一向以辐射来治疗的疾病。 ? 有三分之一的人在其一生中会产生出某种形式的癌症。 ? 有五分之一的人将会死于癌症。 ? 在可劳动的生命期间癌症超过其它疾病成为造成死亡的第二大主 因。 影像已移除 图中显示一个大的实质肿瘤 之切面 韦氏医学字典摘出之解释： 癌症 –可藉由侵犯或系统性的转移从局部伸展的潜在无限生长能力 之恶性肿瘤。 肿瘤 – 由原先存在的组织中长出的不正常肿块组织，并无益处。 恶性 – 危险并可能致命的(相对于「良性」代表无危险性的增生)。 无限生长： ? 癌细胞以不受正常控制机制的紊乱行为增生。 ? 在器官中形成一实质肿块。 ? 骨髓干细胞的增生形成血癌，一种血液癌症。 影像已移除 实质肿瘤： ? 在发展成临床症状之前的几个月或几年于体内的原发肿瘤。 ? 有些肿瘤可被控制且病患常常能治愈到对维生器官无明显地侵 犯。 ? 病患通常并非死于原发肿瘤—脑瘤是例外。 转移： ? 肿瘤细胞由身体中一处至另一处的扩散开来，通常经由血液或淋 巴系统。 ? 转移通常大多会造成死亡。 ?转移在骨髓、肺脏与脑部特别常见。 癌症的治疗形式 外科手术 ? 非常重要 ? 对于某些肿瘤而言，外科手术是要完全治愈的唯一或最佳的选择 。 结肠直肠、小肠与大肠癌、部份肺癌、卵巢、甲状腺癌、 睪丸癌、胃癌与子宫癌。 ? 常常使用化疗或放疗来提高外科手术疗效。 化学治疗 ? 药物携至全身各处(与外科手术或放射治疗通常为局部治疗不同)。 ? 对于治疗散布、多发的转移之治疗是唯一有效的方法。 ? 在对抗血癌方面较为成功。 ? 对抗原发肿瘤或肿瘤直径已经大于几公厘者效果有限。 ? 在治疗癌症方面约有30肿化学治疗的药物可调控使用(但已有超 过800,000种化合物被试验过)。 ? 通常与其它治疗方式合并使用。 热疗 ? 长期研究指出肿瘤在发烧时会停止生长。 ? 无健全的研究；结果仍有分歧 ? 难以量化量测热的给予与吸收等等。 ? 与其它疗法合并使用。 免疫治疗与放射免疫治疗 ? 刺激免疫系统的方法曾被研究过。 ? 仍在实验阶段，未在临床应用。 放射治疗 ? 在美国所有癌症病患中有50%接受过放射治疗。这些病患中有50% 可能可以治愈。(另一半接受放射治疗的目的包括辅助或缓和治 疗) ? 任何放射治疗的进步，即使只是是小进步，对大多数人而言仍是 有益的。 统计：有40%的癌症病患以各种外科手术、化疗、放疗的合并方式可 「治愈」。「治愈」通常指存活五年。 外科手术与放射治疗用于治愈原发性肿瘤的目的上。 ? 缓和治疗：对于多数后期疾病不以治愈为目的的治疗。 问题： ? 以对正常组织最小伤害来消灭肿瘤。 ? 然而正常组织与肿瘤可能有相同的辐射敏感性。 影像已移除 正常(N12)与移形(T7)中国仓鼠细 胞的X射线剂量-反应曲线 分次照射 ? 标准的放射治疗是采「分次」照射(通常一周5天共约6周)。 ? 分次放射治疗是依生物效应以获得肿瘤中所杀死的细胞比周围正 常组织多。 分次放射治疗的4 R ? 修复( Repair) ? 复氧效应( Reoxygenation) ? 再分布(Redistribution) ? 再增殖(Repopulation) 标准放射治疗 低LET，电子或光子，5-25 MeV 影像已移除 放射治疗直线加速器。直线加速器 以同心圆移动使肿瘤在治疗臂的 轴上，让射束从任何角度都直射肿 瘤。 影像已移除 1) DNA损伤之修复 影像已移除 概要说明分次放射治疗在正常(--) 与肿瘤细胞(__)之效应 正常组织在修复损伤上比肿瘤更有效。 分次的疗程设计是仰赖经验。 一般：1.8-2.0 Gy/天, 5 天/周 共六周。 影像已移除 理想的分次治疗试验。每一分次的 肩部或可修复的损伤会重复。多次 的小剂量分次近似连续的低剂量 率之表现。 分次剂量单次剂量 细胞存活曲线 肩部，肇因于细胞受到的辐射伤害于剂量低时有修复能力 存活分率 总剂量 正常组织耐受性 影像已移除 不同正常组织对分次次数(左)或每分次的剂量(右)之耐受性。皮肤： 人类的干性脱皮；骨髓、肠道、肺脏：在老鼠为LD 50 (造成全部群体 中有一半死亡的致死剂量) [这应该是指图中有四种组织，皮肤是人类的数据，其余三个是造成 老鼠一半死亡率之剂量的数据] 分次较不伤害正常组织 若用分次治疗可给予较大的总剂量 不同的正常组织所要考量的耐受剂量也不同 注意骨髓：分次治疗对肿瘤与正常组织间的差异不大。骨髓干细胞对 辐射敏感相当，在存活曲线上肩部小或没有意味着没有修复。 2) 复氧效应 氧气必须由微血管扩散出去。 影像已移除 Fig. 6.8 in Hall, Eric J. Radiobiology for the Radiologist, 5th ed. Philadephia PA: Lippincott Williams & Wilkins, 2000. 扩散限制～ 70 μm. 缺氧细胞可能限制了肿瘤的放射治愈可能性。 影像已移除 Fig. 6.9 in [Hall] . 肿瘤的血液供给是动态的 血管可能周期性的开闭，影响到氧的分布。 低-LET辐射在杀死氧需求高的细胞较有效： 「直接 vs. 间接」效应 影像已移除 Fig. 6.13 in [Hall] 移植老鼠肿瘤经单次10Gy剂量的X 射线照射后的缺氧细胞百分比。 肿瘤中的复氧效应快速。 影像已移除 Fig. 6.12 in [Hall] . 肿瘤长得大到超过其血液供给。 大肿瘤发展出缺氧/坏死中心。 分次治疗，提供适当的时间间隔以允许复氧效应持续而能杀死复氧部 份的细胞。 3) 再分布(Redistribution) ? 辐射在细胞周期的较敏感阶段会杀死细胞。 ? 辐射也会造成G2/M延迟或冻结。 ? 细胞在接受辐射的剂量后变得(细胞周期)偏向同步。 ? 当这些细胞一起进入细胞周期中较敏感的时期，下一次的分次将 杀死更多细胞就如下图 影像已移除 Fig. 5.4 in [Hall] 初始剂量下的存活者大部分进入 较抗辐射的S时期。六小时后这些 细胞会进入对辐射敏感的G2 M时 期。 分切-剂量实验说明的辐射生物4「R」中的三个。 1) 促使在2小时内之次致死伤害修复。 2) 部份同步存活的细胞之细胞周期进行并再分布。 3) 若分次之间的间隔大于细胞周期时间则由于细胞分裂(再增殖)而 增加存活的数目。 4) 再增殖(Repopulation) ? 辐射对肿瘤与正常组织皆会刺激细胞分裂。 ? 正常组织于这方面有控制机制而有再增殖的优势。 肿瘤细胞在治疗期间可能显示出加速再增殖作用。 存活的肿瘤细胞在整体肿瘤体积减少时细胞分裂较快。 影像已移除 Fig. 22.8 in [Hall] . ? 在分次放射治疗期间的状况较复杂。 ?为了抵消肿瘤的加速再增殖，可能每分次须额外剂量，或增加更多 分次。 ? 分次治疗时程表从辐射生物观点而言或许不是最理想的：例如， 每天1次、一周5天、共六周。 ? 试验性的分次治疗时程(每天三分次，连续12天)显示有相同或更低 的正常组织副作用而能提升对肿瘤的控制。 正常组织并发率(NTCP) 肿瘤控制率(TCP) 10% NTCP时常被认定为可接受的最大值。 影像已移除 . 分次放射治疗减低对正常组织损害是因为修复与再增殖，且因为复氧 效应与再分布而增加对肿瘤的伤害。 有辐射抗性的肿瘤：两条曲线非常接近。 肿瘤反应与总治疗时间和总剂量有关。 影像已移除 . 其它放射治疗形式 近接治疗：植入放射性「种粒」，或插入放射性刺针。 硼中子捕获治疗(BNCT) 粒子 有高-LET辐射的优点 ? 氧效应低或甚至没有 ? 有布拉格尖峰(Bragg Peak)可获得较佳的剂量分布 影像已移除 . 质子 影像已移除 Fig. 6-11 in Turner J. E. Atoms, Radiation, and Radiation Protection, 2nd ed. New York: Wiley-Interscience, 1995. 剂量定位 免除正常组织伤害 SOBP：布拉格尖峰扩展 影像已移除 . 质子 影像已移除 . 立体定位放射手术： 利用直线加速器 伽马刀： 用固定的多颗Co-60射源 影像已移除 . 世界上曾做过重荷电粒子治疗之病患总计 1999 七月 机构 地点 种类 首次治 疗日期 最后治 疗日期 最近病 患总计 计算总和 的日期 110 介子 2980 离子 2494 质子 总计 28574 所有粒子 ? 质子显然是较广泛使用的粒子治疗。 ? 较重的离子：碳、氖 ? 临床的结果显示仍不足以证明有需要投资这笔庞大的直线加速器 花费。