第一章 概论
第一节 放射治疗技术发展简史
一、放射治疗技术的概念与研究内容
放射治疗（简称放疗）技术是以放射物理学和放射生物学等知识为基础，以光子束、粒子束等放射线为能量源，以放射治疗计划为依据，通过放射治疗设备、技术手段和方法的综合应用与实施，对良恶性肿瘤等疾病进行治疗的一门临床学科。
放射治疗技术以放射物理学、放射生物学、放射剂量学、肿瘤学、医学影像学、计算机技术等学科的新理论、新技术成果的引入与转化，以放射治疗方式、方法、手段的改进与优化，以放射治疗疗效的提高作为自己的研究内容。
在医学临床上，放射治疗技术在对良恶性肿瘤等疾病进行治疗的过程中并不是孤立存在的。在学科上，它是伴随着放射治疗学的形成而形成并服务于放射治疗学的。在岗位上，它是与放射治疗医师、放射物理师协同工作的。在此过程中，放射治疗技术对放射治疗计划的执行实施是否正确、实施过程是否准确、实施技术是否精确，直接关系到放射治疗的最终疗效。
放射治疗技术可分为常规放射治疗技术、特殊放射治疗技术、模室技术和放射治疗的质量保证四个方面。
放射治疗技术与放射治疗学一样遵循最彻底地杀灭肿瘤组织、最大限度地保护正常组织和器官的结构与功能的总原则，以努力提高患者的长期生存率和改善生存质量为目的，以提高治疗增益比为基本目标。
二、放射治疗技术发展简史
放射治疗技术的发展始终是伴随着科学技术学的发展而发展、围绕着放射治疗目标的实现而前行的。在近120年的发展史上，若以放射治疗设备的发展为主线，可以将其分为三个时代，即X线治疗机时代、60Co治疗机时代、加速器治疗时代。
（一）1895～1898年的三个发现及应用是放射治疗及技术形成的直接原因
1895年11月，德国物理学家伦琴在做阴极射线管放电实验时意外发现了X线；1896年1月，法国物理学家贝可勒尔又发现了含铀盐的矿物质也能产生放射线；两年之后的1898年12月，著名物理学家居里夫妇从近百吨的废矿渣中成功地分离出了镭，并首次提出了“放射性”的概念。三个发现与应用及在此过程中出现的放射生物学效应，是催生放射治疗及技术形成的直接原因。
（二）1899～1950年是放射治疗技术从试验阶段走向临床普及的X线治疗机时代
X线等放射源被发现后，随着放射诊断学的发展，有人提出了将放射线用于治疗的设想。据史料记载，1899年，临床医生开始尝试用X线治疗皮肤癌，1902年用X线治疗皮肤癌取得了良好的疗效。1920年，由于200kV级X线治疗机的诞生及进入临床，开始了深部X线治疗的探索。至20世纪 20年代中期，临床放射治疗才成为一门明确的医学专科，此后用X线治疗喉癌取得了令人满意的疗效。但是受到当时科学技术发展的水平，尤其是人们对放射线的物理性质、肿瘤的生物学特性及放射生物效应认识的限制，放射治疗主要局限于浅表肿瘤。放射治疗反应、放射损伤对医检双方的影响，成了放射治疗技术发展路上的拦路虎，此后，放射治疗技术在起伏中前行，直至1951年，又一种新型放射治疗设备的问世。
（三）1951年，60Co远距离治疗机的问世及多学科的发展，放射治疗技术进入了60Co治疗机时代
“第二次世界大战”的发生及战后军事工业技术的快速发展尤其是人类和平利用原子能研究的进步，使放射物理学、放射医学得到了突飞猛进的发展。1951年，加拿大生产的世界上第一台60Co远距离治疗机问世。由于该机与此之前的深部X线治疗机相比，具有能量上的大幅提高等明显优势，使得60Co远距离治疗在放射治疗中很快成为主流并得到了快速发展，使放射治疗技术在扩大适应证、减轻患者放射治疗反应、提高放射治疗效果、改善生存质量等方面都取得了显著进步。
（四）1952年，世界上第一台8MV固定型射频微波直线加速器的安装及1953年的投入使用，放射治疗技术进入了加速器治疗时代
据记载，1952年，世界上第一台8MV固定型射频微波直线加速器在英国哈默 史密斯（Hammer Smith）医院安装，1953年治疗了第一位患者。1968年，美国成功制造出可直立安装于机头内的驻波型电子直线加速器。20世纪70年代末，瑞典Scanditronix公司率先推出了医用电子回旋加速器，并在欧洲的肿瘤治疗中心开始安装使用，成为医用高能加速器的发展方向。20世纪80年代初，近距离放射治疗机研制成功并进入放射治疗临床，随着一些新的放射源的不断开发应用，加速器在粒子加速后的粒子种类、能量高低、轨道形状和加速电场所在频段性能等方面的不断改进，放射治疗的疗效发生了质的飞跃，放射治疗进入了超高压射线治疗良恶性肿瘤等疾病的新时代。至20世纪80年代末，随着CT、模拟定位机等放射治疗设施先后进入放射治疗临床并不断完善，近代放射治疗的完整体系已经形成。
20世纪50年代至70年代相继问世，并影响至今的立体定向放射治疗技术、适形放射治疗、适形调强放射治疗及三维放射治疗计划系统，是放射治疗发展史上的重要篇章。
1951年，一直困扰人们的颅内肿瘤精确定位及放射治疗问题，在瑞典以立体定向放射外科的概念被提出。1968年，世界上首台颅脑?刀在瑞典研制成功。1985年，有人将改造的医用直线加速器引入到立体定向放射外科领域内并发明了颅脑X刀。1996年，瑞典的一家医院研制成功了世界首台体部X刀。从此立体定向放射外科治疗技术便逐步引入了放射治疗的概念，立体定向放射治疗技术体系由此创立。刀、X刀对于治疗颅内不能手术的脑肿瘤和颅内动、静脉畸形等良性疾病开辟了全新的途径。
20世纪60年代中期，日本学者高桥及松田提出了“原体照射”即后被称为适形放射治疗的概念，并在1965年提出用多叶准直器的方法实现适形放射治疗。也有人先后尝试用同步挡块法、循环扫描法及重力挡块法进行适形放射治疗。随着计算机技术的快速发展、医学影像技术的引入，有力地促进了适形放射治疗的进步。在此基础上发展形成的三维适形放射治疗（3D-CRT）极大地改变了当时的常规放射治疗的现状。
20世纪70年代，瑞典学者在总结适形放射治疗的基础上，又进一步提出了适形调强放射治疗（IMRT）的概念。IMRT着重解决了照射野的形状与病变形状一致、照射野内的病变各点剂量均匀两大难题，奠定了精确定位、精确计划、精确摆位、精确照射的发展方向，发展至今已成为放射治疗的主流。
在放射治疗计划制定中的放射治疗剂量计算方面，自20世纪60年代以来，随着计算机技术的快速发展，放射治疗计划的制订从开始的手工计算发展到后来的单片机计算，再到程控治疗计划系统，再到将三维剂量计算和显示方法引入治疗计划系统。至1978年，真正具有临床意义的三维放射治疗计划系统研制成功，标志着放射治疗剂量的计算进入了三维治疗计划的新时代。
在放射治疗的照射方式方面，外照射在很长的时间段内是主要方式。相比之下的组织间及腔内照射，主要局限于舌癌和宫颈癌的治疗。至20世纪80年代，近距离治疗的精度得到了极大的提高，人体正常组织的防护和剂量分布均得到了明显改善。后装技术的进一步发展，使近距离放射治疗的适应证进一步扩大，效果进一步提高。
进入21世纪后，放射治疗技术得以快速发展，其中图像引导放射治疗（IGRT），以其显著的优势快速进入一线肿瘤放射治疗临床。IGRT是在三维放射治疗技术的基础上加入时间因数后形成的一种四维放射治疗技术。它应用当代先进的医学影像设备，在患者放射治疗体位下对患者肿瘤组织及其周围正常组织器官进行实时监控、在修正各种误差后作出相应的精确调节。有效解决了原来困扰放射治疗临床的靶区不确定性问题，使得放射治疗疗效明显提高，正常组织的损伤大大减少，被称为放射治疗学史上的一次变革。
我国的放射治疗技术约起步于1932年，走的是一条从放射治疗设备引进消化、仿造到自主研发、生产、应用的放射治疗技术的大国发展之路。
纵观近120年放射治疗技术的发展历史，我们可以发现，在19世纪末的三个重大发现作为动力源形成后，放射治疗技术的发展始终以世界前沿科技的发展为推力，以放射物理学、放射生物学、放射剂量学、肿瘤学、医学影像学、医学影像设备学、计算机技术等学科为基础并以其新理论、新技术成果的引入与转化为手段而不断前行。
因此，作为后来人，我们应从学习放射治疗技术发展的历程中总结经验，探索规律，以推动放射治疗技术的发展为己任，为推动放射治疗技术的创新发展做出自己的贡献。
第二节 放射治疗在肿瘤治疗中的作用
一、治疗效果
放射治疗虽说是治疗良恶性肿瘤等疾病的一门临床学科，但从诞生的早期开始，就将治疗恶性肿瘤作为自己最重要的目标。研究发现，人体正常组织细胞和肿瘤组织细胞的生物学特性是有区别的。正常细胞群和肿瘤细胞群在同时接受射线照射并造成损伤后，其修复过程及程度是有差异的，这种差异被认为是放射治疗肿瘤的机制依据。
目前，恶性肿瘤的治疗虽然已进入到综合治疗时期，但作为治疗恶性肿瘤具有确定疗效的三大手段（手术、放射治疗和化学药物治疗）之一，放射治疗作为局部治疗方法，在适应证广，能作为部分单独治愈手段，既能保存形态、功能又能提高生存率三个方面的优势是明显和独特的，治疗效果是肯定的。
据统计，有60%～70%的恶性肿瘤患者需要接受放射治疗。在常见恶性肿瘤的放射治疗中，精原细胞瘤的5年生存率最高，达到了90%～95%，宫颈癌的5年生存率为55%～65%，而5年生存率较低的食管癌，近年也达到了8%～16%，见表1-1。
表1-1 国内外常见恶性肿瘤放射治疗的5年生存率统计表
二、放射治疗在肿瘤综合治疗中的应用
（一）放射治疗与手术治疗的联合应用
1. 术前放射治疗
（1）目的：利用放射治疗的优势，通过放射治疗+手术治疗的顺序组合，提高手术疗效。
（2）优点：①有效地杀灭肿瘤周围亚临床病灶内的肿瘤细胞，缩小肿瘤体积，提高手术切除率。②降低肿瘤的分期，减少手术中肿瘤细胞播散的风险。
（3）缺点：①常可影响其组织病理学诊断。②部分存有远处转移的患者，不能从中受益。
在局部晚期食管癌、肺癌、直肠癌等临床实践中，术前放射治疗的作用早已得到证实。
2. 术后放射治疗
（1）目的：利用放射治疗的优势，通过手术治疗+放射治疗的顺序组合，提高手术疗效。
（2）优点：有效地杀灭手术野内可能残留的肿瘤细胞，降低局部复发率。
（3）缺点：①不能减少术中肿瘤的种植。②降低照射区域内组织的放射敏感性。
3. 术中放射治疗
（1）目的：利用手术野的开放性及电子线的特性，通过手术治疗+放射治疗的顺序组合，提高手术疗效。
（2）优点：通过避开前面正常组织，近距离、大剂量的直接照射，更有效地杀灭手术野内可能残留的肿瘤细胞，降低局部复发率。
（3）缺点：①一次性大剂量的照射，难以准确把握照射剂量。②常需与术后外照射配合应用。
（二）放射治疗与化学治疗（简称化疗）的联合应用
1. 诱导化疗
（1）目的：通过化疗缩小瘤体，从而在放射治疗时缩小照射野，提高局部的照射剂量，从而更好地保护正常组织。
（2）适用肿瘤：恶性淋巴瘤、肾母细胞瘤等。
2. 同步放化疗
（1）目的：通过利用同步放化疗可以杀灭、抑制某些局部进展期肿瘤的特性，提高疗效。
（2）适用肿瘤：局部进展期的头颈部肿瘤。
（3）注意事项：同步放化疗时，副作用较大，应审慎选择进行。
3. 序贯放化疗
（1）目的：通过利用先放射治疗后化疗或先化疗后放射治疗，而后再化疗可以提高患者耐受性的特性，提高疗效。
（2）适用肿瘤：胃癌、食管癌、肺癌等。
放疗、化疗联合应用，经受了肿瘤治疗临床的长期实践，疗效确定。
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