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射线与物质相互作用的医学应用

时间:2019-01-22 来源:未知

说起开刀手术,人们就会想象病人躺在手术台上,无影灯下医生在消过毒,标记过的位置上,用刀片切开皮肤。立刻,鲜血涌流出来,护士赶紧递上止血钳和纱布。

但也有例外,用放射疗法的设施做手术时不切开皮肤,不流血不缝针。

放射疗法(简称放疗)是医学的一个分支,主要是利用射线治疗癌症。放疗旨在利用射线米定位和杀死癌细胞。当射线用于恶性肿瘤或大量病变细胞时,目标细胞会被破坏并杀死,导致肿瘤体积变小甚至使肿块消失。放射线作用于生物体,可通过直接作用或间接作用使细胞受到损伤(图2-12)。大多数肿瘤含有的肿瘤细胞增殖速度较快,而增殖期细胞对放射性相对敏感,所以肿瘤细胞受射线照射后与正常组织相比损伤较大、修复较慢,实现射线杀死肿瘤细胞保护正常组织的目的

放疗是肿瘤治疗重要手段之一,70%以上的肿瘤病人在病情的不同阶段采取放疗措施。单独放疗,或者与手术、化疗相结合,能够不同程度地控制病情甚至治愈。例如,鼻咽癌、宫颈癌、直肠癌等早期五年治疗治愈率在80%95%以上。

 

 

2-12射线与DNA分子相互作用示意

 


(一)医用电子直线加速器

应用于肿瘤放射治疗最常见的射线装置是医用电子直线加速器。这种设备能产生高能电子束和X射线,可用于临床肿瘤治疗随着电子直线加速器(图2-13)的发展,医用电子直线加速器技术也不断完善。从4~8Mev中低能医用电子直线加速器发展到18~25MeV高能医用电子直线加速器。

 

图2-13医用电子直线加速器

 

医用电子直线加速器是利用电场,沿直线加速电子到较高的能量应用于临床医学的装置。医用电子直线加速器即可以产生能量较高的电子,还可以通过转换转变为高能X射线。电子线适用于浅部肿瘤治疗,治疗中可以根据肿瘤位置的深浅,调节电子线的能量使电子线主要作用于肿瘤细胞组织上,而正常组织细胞受到的损害很小。X射线适用于深部肿瘤治疗,主要应用于白血病和已经转移的对放射线较感的恶性肿瘤。放射线照射肿瘤所设定的剂量,医用电子直线加速器剂量计算的准确性高,治疗方法多样化,治疗效果显著,所以医用直线电子加速器在肿瘤治疗中应用广泛,发挥作用巨大。
 

(二)质子重离子加速器-癌症患者的福音

质子重离子加速器是一种新型的治疗肿瘤的射线装置。所谓重离子就是比质子重的带电粒子,通常包含带电的氢、碳及氖离子等。

科学家们发现重离子的物理学特征是,重离子束进入身体后不会大量释放能量,只有在重离子停下来的位置才会释放其大部分能量,形成一个尖锐的能量峰(布拉格峰)。这样科学家们就把重离子的这一特性应用到医学临床治疗上,通过医学影像技术引导,再通过调整入射重离子東的能量,使这个布拉格峰准确落在肿瘤体上,从而实现对肿瘤体的精确爆破(图2-14、图2-15)。此项技术对肿体周边的正常组织特别是重要器官没有影响。重离子疗法,精确而彻底地杀死癌细胞,同时对患者的损伤减到最小程度,不降低患者的免疫机能。临床治疗肿瘤所用的重离子是将碳离子加速到光速70%左右形成高能碳离子東流,借助医学影像技术精确射入体内治疗肿瘤。

 

 

目前应用于放射线治疗的重离子通常是指碳离子。运用重离子射线治疗肿瘤,是当今国际公认的最尖端的放射治疗技术。目前国际上仅德国、日本、美国和中国等少数国家拥有重离子放疗临床技术。

中国的武威重离子肿瘤治疗中心位于武威凉州区清源镇朱家庄刘广社武威现代医疗卫生园区,于2012年5月2日开工建设,投资16亿元,设计床位1600张,预计2015年投入运行。

使用质子作为治疗射线的医院-上海质子重离子医院位于上海市浦东新区国际医学园区内,总占地150亩,共设床位220张。2015年3月,国家食品药品监督管理总局向上海质子重离子医院颁发了国内首张质子重离子系统设各进口注册证。

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