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X射线的特性

X射线是一种波长极短的光(肉眼无法察觉)。波长越短,输送的能量越多。这就是X射线的穿透力比任何可见光都强的原因。但在穿透的过程中X射线也会被人体分子吸收,导致照射的强度减弱,就好像在雾气中的光束一般。因此需要从皮下组织开始,使用最大剂量照射,以弥补散射带来的剂量损失。随着射线穿过肿瘤区,剂量也呈指数递减。肿瘤通常位于身体较深部位,因此其接受的辐射剂量要少于位于射束上游的组织,而肿瘤后方的器官(例如脊髓、视神经和大脑部分等)接收到的则是射束的下游半影。

图1是从左侧入射的X射线深度-剂量分布图。可以看出,深度20cm的肿瘤前端组织接受到的照射明显多于肿瘤本身。但肿瘤后方的组织接收到的照射剂量却依旧可观。通过技术手段增加光子能量会减缓剂量损失。不过,结果也仅是肿瘤前后端组织损伤的动态平衡,肿瘤本身接受到的剂量并无太大改观。

照射耐受性:肿瘤组织对比健康组织

在耐受性方面,健康组织和肿瘤组织并没有根本的区别:对于副作用几率50%的治疗来说,健康组织的耐受剂量是5戈瑞到60戈瑞,而杀灭肿瘤的剂量需要30-85戈瑞。事实上肿瘤需要的辐射剂量要比周围的正常组织的耐受量高,例如肺部或者胃肠道(见图表2)。考虑到肿瘤只能通过局部高剂量来治疗,而临床上又必须控制健康组织接受到的照射剂量以及相伴的副作用,因此,这种方法在实践中经常受到限制。

X射线照射后的即发性副作用如肠出血会损伤皮肤,引发肺炎和后发型动脉粥样硬化。此外,电离辐射也会造成健康细胞的基因物质永久损坏,因此还有癌症复发的风险。据专家估计,存活期内的每一年,接受过X射线治疗的患者都有大约百分之一的几率患上辐射诱发的癌症。这对于年纪还小的儿童患者来说已经是非常高的风险了。

组织损伤可以降低,却难以完全避免——辐射叠加与IMRT(逆向调强放疗)

如今,人们通过从不同方向照射肿瘤,已经缓解了这个问题。X射线在肿瘤组织内相互叠加,既可以取得更好的治疗效果,又可以降低周围健康组织接收到的单一射束照射。

图表3显示的是人体某一截面的图示化均等剂量分布图。从该图可以看出,肿瘤区有显著的剂量叠加,而大部分周边组织接受到的都是非致死性照射剂量。此外,X射线的物理性质决定,肿瘤后部的组织器官总是会受到一些照射。现在有一种新的方法,IMRT也就是逆向调强放疗。治疗期间其照射强度和轮廓线可以随时调整,在照射肿瘤时X射线管可以旋转。虽然此法能够达到很好的辐射叠加效果,但由于X射线物理属性的限制,即使是IMRT也没能很好地解决根本问题。例如,鉴于其未能改变损伤方式,也就难以显著减少健康组织受到的损伤。此外,可用照射剂量与有害照射剂量之比仍不令人满意。

 
 
 
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