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立体定向放射外科(SRS)的基本物理学原理

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在胶质瘤、脑膜瘤、听神经瘤、脊索瘤等脑肿瘤的治疗过程中,放射治疗手段通常也有着举足轻重的地位。放射治疗的目的是破坏异常组织,特别是肿瘤细胞,使周围的正常组织受到最小的损害。Lars Leksell于1951年引进立体定向放射

  在胶质瘤脑膜瘤听神经瘤、脊索瘤等脑肿瘤的治疗过程中,放射治疗手段通常也有着举足轻重的地位。放射治疗的目的是破坏异常组织,特别是肿瘤细胞,使周围的正常组织受到最小的损害。Lars Leksell于1951年引进立体定向放射外科治疗(SRS),作为常规全脑放疗(WBRT)的替代治疗选项。

  立体定向放射外科(SRS)是使用高能x射线、伽马射线或质子的多束收敛会聚的射线束(multiple,convergent beams),投射到一个离散的、放射影像学定义的治疗体积(iscrete,radiographically-defined,treatment volume)。辐射的传递是高度适形性的。通过使用多个交叉的辐射束,治疗体积接受高剂量的治疗处方剂量,而周围的正常脑组织接受相对较低的剂量。这种治疗方法可以精确地量身定制,根据治疗体积的边界允许超出边界的能量快速耗散(dissipation of energy beyond the margins),从而保存正常组织,且对周围组织的急剧辐射衰减限制了毒性和副作用,并保持了安全性。

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  立体定向放射外科(SRS)的工作原理,简而言之,就是利用高剂量的辐射对组织进行选择性的电离。电离指离子或自由基的产生。这些电离和自由基在细胞内的水内或其他生物材料内产生的,并且对脱氧核糖核酸、蛋白或脂质造成破坏,从而导致细胞的坏死。辐射的剂量的单位为戈瑞(Gy),即是每公斤物质吸收了一焦耳的辐射能量。不同SRS装置一般使用不同的电离辐射源。医疗范围设用的电离辐射基本上分为三种:伽马射线、X射线和质子束。放射性衰变产生伽马射线,X射线则是通过加速电子(用直线加速器)并将其碰撞致钨靶而产生的。伽马刀装置和中国国产的旋转式伽马刀装置用钴-60。其半衰期为5.26年,所以,这些装置的辐射源必须每5-7年内更换。经过放射性衰变,钴-60放射出两个平均为1.25兆电子的伽马射线。

  放射源和SRS装置的选择基于多重因素,如病变种类、大小及与颅内重要结构的关系。研究数据表明,不同的放射线可以达到同样的治疗效果。比放射线选择更加重要是治疗指征、总剂量、分次治疗方案和治疗方案的适形指数。

  肿瘤萎缩的速度取决于特定肿瘤细胞的增长速度。对于动静脉血管而讲,放射外科使得血管增厚而闭塞。肿瘤萎缩或血管闭塞发生在一段时间内,对于良性肿瘤和血管而讲,治疗后36个月有明显的效果,而对于恶行肿瘤和肿瘤转移而讲,治疗后几个月内有明显的效果,因为这些组织的增长比较块。

  美国NCCN在2018中枢神经系统临床实践指南指出,SRS可为病患提供一个微创的选择,可避免开颅手术相关死亡风险。且临床上脑水肿和放射性坏死少见,并可以多个脑转移瘤同时治疗,对认知功能及生存质量影响小,对一些化疗效果不佳的病理类型如黑色素瘤等,SRS也可取得较好的局部控制。其适应症包括肿瘤转移、动静脉畸形、三叉神经痛、听神经瘤、垂体腺瘤、震颤等颅内或脊椎肿瘤等。

  参考文献:https://oncologymedicalphysics.com/

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