肿瘤物理治疗新技术

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关于肿瘤物理治疗的资料不是很多，本人查的部分相关资料，愿与同行分享，初出茅庐，还望海涵。
一、氩氦刀靶向治疗
氩氦刀靶向肿瘤治疗技术是20世纪九十年代末，低温冷冻治疗与影像学技术、电子计算机技术、航天技术、靶向治疗技术的结合而快速发展的一种新型肿瘤外科治疗技术。美国ENDOCARE公司生产的cryocare微创手术系统由控制器、冷冻器（既氩氦刀，用于使目标组织产生超低温）、测温器（既测温探针，用于检测周围组织的温度）及其他部件组成。氩氦刀的工作原理是利用Joule-Thomson定律（常温高压氦气突然进入低压区可以产生超低温原理）实现。可借高压常温氩气（冷媒介）在刀尖急剧膨胀，在60秒内冷冻病变组织至－170℃，又可借高压常温氦气（热媒介）在刀尖急剧膨胀，快速将冰球解冻及急速复温。其降温和复温的速度、时间和可达温度，冰球尺寸和形状，可完全可控和精确设定。更重要的是，由于氩氦刀制冷或加热只局限于超冷刀的尖端，刀杆又有很好的热绝缘，不会对穿刺路径上的组织产生损伤。
氩氦刀手术系统的主要作用是：
①引起肿瘤组织的消融，细胞灭活坏死，冷冻的损害在于温度及细胞内离子变化过程中所产生的蛋白变性。
②大部分组织细胞可以耐受高于冻结温度的短暂冷却，而那些对离子内容物高度敏感的细胞极易遭受损伤。
③在较低温度下随着细胞外液浓度的增加，细胞开始收缩。这种收缩是由于未溶解细胞与细胞外溶质的超冷冻，并与冰达到热力学平衡。
④为了平衡细胞内外溶解物的化学稳定性，水将通过细胞膜离开细胞，引起细胞内溶液浓度增加，并进一步降低了温度。
⑤细胞外的高渗液进一步损害细胞，细胞暴露于高渗溶液，水透过细胞膜离开细胞的过程进一步导致细胞挛缩。
⑥当温度过低时（－10～－15℃），冰晶开始在细胞内形成，当温度迅速下降到－40～－100℃，可使冰晶迅速在细胞内外和微静脉及微动脉内形成，细胞脱水、破裂及小血管破坏造成缺氧。细胞冰晶体形成是导致细胞死亡的主要原因。冷冻不但可以杀灭癌细胞，还可以增强抗肿瘤免疫。在氩氦靶向治疗肿瘤时，肿瘤组织细胞反复冻溶，细胞破裂，细胞膜溶解，从而促使细胞内和处于遮蔽状态的抗原释放。肿瘤细胞的坏死，使得肿瘤正常分泌的抗原停止分泌，肿瘤免疫抑制状态解除。
氩氦刀的适应症和禁忌症：
（一）适应症。①不能耐受常规手术切除的分期为I、II、IIIa的实体肿瘤患者。②身体状况可以承受局部减低瘤负荷及消融治疗的分期为IIIb、IV实体肿瘤患者。③原发癌已较好控制或较为局限的转移性实体肿瘤患者。
（二）禁忌症。①患弥漫性癌者；②全身广泛转移伴大量胸腹水者；③瘤灶定位引导穿刺困难，消融治疗术后导致严重的并发症者；③心肝肺肾等重要脏器功能不能承受消融手术或有凝血功能障碍者。
氩氦刀超温冷冻治疗是一种直接摧毁肿瘤组织的局部物理治疗技术，其近期疗效评价主要以肿瘤组织的减负荷程度，患者临床症状的改善情况及实验室指标的变化作出评价。远期疗效临床评价指标仍然需要通过随访。
二、激光治疗
激光治疗肿瘤的作用机制和激光治疗其他疾病的作用机制基本相同，主要利用激光对生物组织的热效应（激光能量密度高，在激光束辐射下，瞬间内可使生物组织的局部温度高达200～1000℃，是蛋白变性、凝固或汽化）、光压效应（激光本身的光压加上由高热引起的组织膨胀而产生的二次冲击波，可使已产生热效应的肿瘤组织破坏，蛋白分解）和电磁效应（激光也是一种电磁波，它产生的电磁场，可使肿瘤组织电离化、核分解。激光治疗肿瘤主要利用它的热效应和光动力学效应。此外激光抗肿瘤还可能与免疫有关。
光动力学治疗是利用特定波长的激光激活组织内滞留的光敏剂，与组织内的分子氧发生作用，产生化学性质很活泼的单态氧及一些活泼的自由基，这些产物和生物大分子发生作用，破坏细胞和细胞器的结构与功能，从而杀伤细胞达到治疗的目的。此外很多研究表明，肿瘤内微循环损伤后的缺血缺氧，可能对光动力学引起的肿瘤细胞坏死起关键作用，其意义可能大于对肿瘤细胞的直接杀伤作用。激光光动力学疗法后微循环改变为：微血管变细→微血管扩张→血细胞聚集→血流缓慢→血流完全停止。当然血管损伤和微循环障碍还要考虑到血小板的影响。
光敏剂是光动力学治疗的基本要素之一。
光敏剂的发展大致经历了一下几个阶段：
①20世纪初到20世纪20年代，发现了某些染料和粗品血卟啉的光动力学生物作用。
②20世纪20年代到40年代，发现了某些粗品血卟啉在新生组织中的动态聚集和在一定波长下产生橘红色特征荧光。
③20世纪50年代，临床开始应用粗品血卟啉对恶性肿瘤作荧光定位诊断。
④20世纪60年代，为提高粗品血卟啉的肿瘤定位作用，研制成了血卟啉衍生物（hematoporphyrinderivative,HpD）,开始应用血卟啉衍生物对恶性肿瘤进行荧光定位诊断，并观察到血卟啉衍生物对人恶性肿瘤的光动力学损伤作用。
⑤20世纪70年代完成了血卟啉衍生物光动力学抗肿瘤的动物实验并向临床应用过渡。
⑥20世纪80年代，在探索改进和推广血卟啉衍生物肿瘤荧光定位诊断和光动力治疗的同时，初步阐明了血卟啉衍生物化学组成和肿瘤光动力学活性成分。国外光敏素II的问世，我国研制成功相当于血卟啉衍生物和光敏素II的两种组成成分不同的血卟啉衍生物，并***研制成功新型血卟啉光敏剂癌光啉（PD素－007）。上述药物均为复杂的混合卟啉制剂，20世纪80年代后期，光敏力抗肿瘤新药的重点转向了在红光区具有高吸收度的单体化合物。
为了进一步提高光动力学治疗的疗效，人们正在积极寻找或研制新的光敏剂，①新型卟啉类，如四羟基苯卟啉（tetra-hydroxyphenyl-porphyrins,THPP）及苯并卟啉衍生物。②叶绿素类，这类光敏剂是植物叶绿素衍生物，较重要的有一下几类：单天冬氨酞二氢卟啉（monoaspartyl-chlorin,MACE,又名Npe6）、脱镁叶绿素甲酯一酸（pheophribidea,Phda）、红紫素（purpurins）、四－（m－羟苯）二氢卟吩(tetra-m-hydrophenyl-chlorin,THPC)．③金属肽菁类。④5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinicacid,ALA).
激光通常常结合手术、放化疗、微波、免疫对肿瘤进行综合治疗，目前还只作为肿瘤治疗的非常规手段。
三、射频热凝治疗
射频热凝治疗肿瘤是肿瘤局部透热治疗的一种,是以影像引导或直接将电极针导入肿瘤组织,通过射频在电极针周围产生极性分子导致发热,使治疗区域的温度达到50℃以上,中央区域可达100～120℃,细胞产生热凝固坏死,达到治疗肿瘤的目的.
初期传统单极射频产生的凝固坏死区最大直径达到1.6cm,增加射频能量也不能产生更大的坏死范围,因为能量提高引起组织在电极周围炭化,大大增加电极周围组织的阻抗,降低射频能量的释放,降低热能的传导及对肿瘤的固化坏死能力.近年来研制的多极射频针,利用放射装针群明显提高了射频能量的释放,一次凝固坏死区直径可达3～5cm.目前这种方法主要用于肝脏和肺脏恶性肿瘤的治疗.多电极射频治疗系统主要包括射频发生器、集束电极、高清晰度B超。
高热使肿瘤坏死的生物学机制还不十分统一，主要有一下5种观点：①抑制DNA**、RNA和蛋白质的合成。②改变细胞膜的通透性，高热导致细胞膜通透性发生改变，导致低分子蛋白外溢，核染色质蛋白相对升高，染色织结构改变而引起细胞坏死。③对细胞溶酶体的作用，高热可使细胞溶酶体活性提高，加速细胞的破坏。④细胞骨架的破坏，细胞功能的受损，导致肿瘤细胞死亡。⑤局部高温直接导致该区域的组织细胞坏死。
现今，肝脏恶性肿瘤的治疗应以手术切除肿瘤为主的多种治疗相结合的综合治疗，射频治疗只是其中的一种治疗方法。对于术中发现肝内转移病灶无法手术切除或切除困难者，可给予术中射频热凝治疗。
四、电穿孔治疗
20世纪60年代，人们就注意到电场会导致细胞减少或死亡；进一步的研究表明合理的控制电脉冲，能够暂时地、可逆地使细胞膜出现微孔、渗透性增强，电场消失后微孔大多会关闭，而不对细胞造成任何影响，这种现象称为电穿孔（electroporation,EP）,利用细胞摸的电穿孔现象进行肿瘤治疗是近年来出现的肿瘤治疗新技术，它可以克服细胞膜对治疗药物的屏障作用，明显改变细胞毒药物对肿瘤的疗效，克服肿瘤对药物的耐药性，同时有望于用于肿瘤的基因治疗。
电穿孔技术发展涉及生物医学工程、电工技术。计算机技术和微电子技术等学科，在生物技术、基因工程和临床医学等许多领域都有广范应用。
单个细胞的电传孔常用于：
①促使DNA、酶类、抗体以及其他生化试剂进入细胞，并对起作用进行分析；
②激活细胞膜的传输因子；
③基因转染；
④细胞融合；
⑤外源蛋白分子插入细胞膜或导入细胞；
⑥提高酶的活性。
组织器官电传孔用于：
①增强细胞毒药物的抗肿瘤作用；
②基因治疗；
③透皮药物输送；
④菲侵入性取样用于生化测量。电穿孔技术应用于肿瘤临床，产生了电传孔疗法、电基因疗法等肿瘤治疗新技术。
联合应用电穿孔技术与化学疗法对肿瘤进行治疗称为电传孔疗法（electroporationtherapy,EPTorelectrochemotherapy,EIC）。高强度瞬时电脉冲导致细胞膜发生电穿孔后，细胞膜的电导率和通透性急剧增加，促进化学药物向细胞内转运，大大提高了细胞内化学药物的浓度，增强了药物的杀伤作用。电穿孔疗法不是用脉冲直接杀死肿瘤细胞，而是通过电穿孔增强化学药物的疗效。电穿孔疗法仍属于局部治疗，其治疗范围仅限于电极靶区，对超出靶区的肿瘤细胞无作用。对靶区范围外微转移灶的控制，还需要配合其他有效的治疗手段。
电基因疗法（electeo-genetherapy,ETG）是应用电穿孔技术，通过细胞膜的电渗作用在体内进行高效基因转移的方法。电基因治疗目前还处于临床前研究阶段，对肿瘤试验动物模型的治疗已取得了一定效果。通过肿瘤内直接注射、肌肉注射或动脉注射待转移基因质粒DNA。然后进行电穿孔，实现治疗基因向靶组织器官的转移。在肿瘤治疗上，电基因疗法利用电穿孔技术导入各种基因来增强抗肿瘤的疗效。细胞因子、抑癌基因、**基因、共**因子B7基因以及MHA-1类分子都可以作为治疗基因。
电基因疗法作为肿瘤基因治疗的一个新方法，治疗过程简单、效果确实、经济、损伤小，对晚期肿瘤和转移病灶仍然有一定疗效，具有一定应用前景。但目前电基因疗法还仅限于动物研究。
五、高强度聚焦超生治疗
医学超生可分为诊断超生与治疗超生，后者的强度远远大于前者。治疗超生根据所用超生强度不同又分为理疗超生、热疗超生与高强度聚焦超生。理疗超生使用的能量较低，超声波在组织内可产生有意的与可逆的生物学变化，从而促进伤口愈合或激发某类细胞，使其恢复功能。热疗超生的超生强度只能将机体大面积组织加热至43～45℃，治疗时间为1小时或更长，通常与化疗或放疗联合应用治疗肿瘤。高强度聚焦超生（highintensityfocusedultrasound,HIFD）技术可用于肿瘤治疗的高强度超生治疗技术。
超生的产生常采用压电陶瓷材料（既PbZrO3－PbTiO3－镐钛酸铅）。制成某种形状的薄片换能器，在换能器两边加以交变电压，就能驱动换能器产生机械振动。聚焦方式有球面晶体自聚焦、声透镜聚焦、反射式聚焦、相控阵聚焦等。
高强度聚焦超生消融治疗肿瘤是在肿瘤温热疗法的基础上发展起来的，它将超生能量聚焦于体内某一靶区，使靶区内的肿瘤组织在极短时间0.1～0.2s）内升高至65℃以上，使肿瘤组织变形、凝固、坏死，从而达到治疗的目的，而对正常组织创伤甚少。热效应和空化效应是聚焦超生的主要作用因素。
由于超生的传播特性，声波在骨表面、含气组织表面产生强反射，致使超生不能深入到骨骼和含气组织中去，因此超生聚焦肿瘤消融主要适用于乳腺癌、体表转移癌、恶性肝癌（无肋骨阻挡部分）、腹腔肿瘤。盆腔肿瘤及肢体肿瘤等的治疗，不使用于人体胸腔、颅骨、脊柱或有骨骼阻挡的各种肿瘤。
高强度聚焦超生治疗肿瘤在临床中作为一种局部肿瘤治疗手段已得到认可，但其安全性和有效性一定要注意。对一种肿瘤机器而言，并不是所有的肿瘤都能治疗，现在越来越多的研究证明肿瘤是一种全身性疾病，因此更要讲究综合治疗。
六、立体实行放疗
放射治疗、手术治疗及化学治疗组成肿瘤的3大主要治疗手段，原发肿瘤的局部控制是肿瘤治愈的先决条件，放射治疗是一非常重要的肿瘤局部治疗手段，有利于保留组织器官的功能。立体适形放射治疗增加了病变区内的放射剂量，尽可能减少正常组织的照射，提高了放射治疗增益比，目前符合立体适形放疗特点（立体照射方法，高剂量区形状与靶区形状达到三维适形）的外照射技术主要有三维适形照射治疗和调强适形放射治疗。
三维适形放射治疗的基本特点是：照射野的形状必须与靶区的形状一致，所有的照射野可以在一个平面上（共面照射），也可以不再一个平面上（非共面照射）在每一个与射线束垂直的平面上放射线的强度一样。其不足是当肿瘤特别不规则，如其内部包含重要得正常组织时，则无法给予这些组织以必要的保护，既适形性还不够。
调强适形放射治疗除了满足上述条件外，还要求每个射野内各点的剂量强度能按要求的方式调整使靶区及靶区表面的剂量处处相等，调强适形放射治疗也采用多野等中心照射，但每个照射野内的各个部位，射线的强度是不一样的，所以靶区适形性好。
三维适形放射治疗及调强适形治疗是近年来肿瘤治疗发展的方向，尽管还存在不少问题，如靶区照射的准确性还不够高，立体适形放疗的工作效率低，对立体适形放疗放射生物学缺乏认识等，但其常规放疗不可比拟的优势决定了其广阔的发展前景。
七、放射性粒子立体种植治疗
属于近距离治疗的范畴，但又区别于传统的后装近距离治疗。粒子种植治疗包括短暂种植治疗和永久种植治疗两种。短暂种植治疗需要后装治疗机将放射性粒子传输到肿瘤组织间，根据计划进行放疗，达到规定时间后，粒子自动回到后装机；永久种植治疗是通过术中或CT、B超引导下，根据三维立体种植治疗计划利用特殊的设备直接将粒子种植到肿瘤靶区，放射性粒子永久留在体内。粒子种植一般需要放射性粒子，粒子种植三维治疗计划系统和质量验证系统。放射性粒子的选择取决于肿瘤种植治疗的种类、放射性粒子的{MOD}情况和医师对其特性的了解。
粒子种植治疗的优势在于放射性核素剂量的迅速衰减。剂量的分布可达到高度适形。目前放射性粒子已用于头部肿瘤（脑胶质细胞瘤及转移瘤等）、鼻咽癌、口腔癌、肺癌、胰腺癌、直肠癌及前列腺癌等的治疗。
八、赛博刀治疗
赛博刀代表一个全新的放射外科途径。其结构简单，轻便的直线加速器安装在机器人手臂上，提供了灵活的定位系统。先进的影像引导技术可追踪患者的靶目标位置，无须使用创伤性头架，可用于常规放射外科不能治疗全身的各个部位的肿瘤。
九、电化学治疗
电化学疗法（eletrochemicaltherapy）是在肿瘤组织内插入铂金电极针，将其连接在直流电治疗仪上，在直流电的作用下使肿瘤组织产生一系列的电化学效应，达到杀伤肿瘤细胞的目的。
电化学治疗机制至今尚未彻底明确，现在主要对以下层面进行探讨：
①对微循环的影响，Nordenstrom认为，人体内存在尚未被完全认识的生物闭合电路，生物闭合电路的基本组成部分是血管间质闭合电路，能调整并激活人体各种组织器官代谢活动所致的电化学势差。直流电通过激活血管间质闭合电路使肿瘤病灶产生电化学反应和组织结构的改变，从而破坏肿瘤的生存条件，致使肿瘤细胞死亡。
②对酸碱平衡的影响，电化学治疗过程中，阴电极区聚集阴离子如OH－等，pH值上升到12～14；阳极区聚集质子，pH下降至2.0～2.5呈酸性，导致肿瘤死亡。
③对水电解质平衡的影响，电化学治疗，直流电激活细胞膜上的离子通道，使细胞膜通透性提高，质子和其它离子在电场内迅速移动和扩散，产生大量的氧、氢、氯等气体，可直接杀伤肿瘤喜报。此外电化学治疗能够够增强机体对肿瘤的特异性免疫反应、促进肿瘤细胞淍亡、增强化学治疗药物的作用等。
电化学治疗使用于体表或接近体表的肿瘤如腮腺癌、鼻咽癌、甲状腺癌、乳腺癌等，也适用于内脏肿瘤如肺癌、肝癌、食管癌、等。
十、全身热疗
肿瘤热疗指用各种方法提高全身和（或）肿瘤组织的（局部）温度，利用热作用及其继发效应来治疗恶性肿瘤。
全身热疗治疗肿瘤的原理主要有一下几方面：增强肿瘤化疗的效果；全身热疗抑制肿瘤血管形成和转移倾向；**免疫系统的功能；增强放疗疗效；骨髓保护作用。
目前医学上主要采用红外线体表照射和体外循环加热两种方法对人体进行全身加温。
全身热疗作为一种新型的肿瘤治疗手段，虽然其可行性已为一些II期临床试验所证实，但其有效性、对肿瘤生存期的影响、成本效益比以及最佳治疗方案仍需通过研究进行进一步的验证和分析。
十一、立体定向自动***治疗
是一种新兴技术，主要用于颅内肿瘤的治疗，它利用计算机调控将神经影像技术、立体定向技术和微侵袭技术有机结合在一起，形成一项神经外科技术。它使神经外科手术更加彻底、更加精细、手术并发症更少。
十二、伽马刀治疗，质子治疗，中子治疗
作为新型技术，在临床上获得巨大成功，此处不在赘述