癌症放疗引发的的第二个原发癌问题

摘要：治疗及成功的放疗会在健康组织中诱发癌变，这个问题大家并不陌生。如今癌变问题可以通过数学分析更精确地量化。虽然没有涉及确切的剂量/低剂量效应关系，但是有一件事情是确定的：与质子治疗相比，X射线治疗诱发癌症的风险高出12倍，特别是对孩子及青少年更是如此。

所有外部放疗形式都采用电离辐射作为治疗手段。这种方法在活细胞中产生自由基，损害或灭杀细胞。然而，放疗效应对癌细胞和健康细胞并不加以区分，这样一来，虽可以抑制癌细胞对治疗的抵抗性，但另一方面，由于需要考虑放疗副作用，可用用于癌症治疗的剂量就会受到限制。这是因为没有一种治疗方法可以做到将足够剂量的辐射施加于肿瘤部位而无散射。

为提高放疗的应用范围及有效性，特别是在现代，人们在治疗中采用了很多改进方法。在电磁辐射的x射线治疗方面。已经可以通过依照靶区与肿瘤形状来调整射线束剖面的形状，(多叶式准直仪方法)。鉴于在第三维度中指数剂量会下降，而射线束本身的方向在电磁辐射中难以改变，所以为了获得对肿瘤靶区更有效的临床照射集中性，人们已经尝试了将来自越来越多方向的射线集中起来(如射波刀)和对不同光束的剂量进行仔细微分(调强放疗,IMRT)。但是目前取得的唯一成果是：用被照射的健康组织数量代替了剂量水平：但对肿瘤区有效照射的剂量与对周围健康组织的整体有害照射剂量之比仅取决于人体工学，而非以X射线方法加以改进。

借助布拉格峰现象，可以充分利用质子束和三维光束的额外靶向性。在x射线治疗中，肿瘤后部组织承受的剂量都比较突出，但不会高出肿瘤本身。早期的质子技术中(散射或叫做均匀的扫描方法)上述目标的实现是通过用众多机械孔控制粒子光束完成的。这种方法能将照射束显著集中在肿瘤部位，但是却仅仅可以调整肿瘤后部的靶区位置，使其远离辐射源。在前部，高治疗剂量仍然会释放到健康组织中。质子束孔径也会形成中子辐射，穿过肌体，远远偏离靶区。请参照上面“世界质子扫描-2013”。

采用不同治疗方法时，对健康组织的照射损伤是无法忽视的。例如X射线治疗中的损害就无法忽略，特别是对肿瘤前端的小区域，对肿瘤的所有治疗剂量都会散射到健康组织。例如，使用普通的双野照射(照射束方向)前列腺癌，x射线从身体两侧照射，髋关节/前列腺/髋关节反方向都会接收到和肿瘤本身相同的照射剂量。请看下面例图(表1)

在常规X射线照射下，由于波动幅度较大，超过40Gray的照射剂量会扩散到健康组织。因为被照射区只是身体的一个部分，这些剂量并不会致命(表1)但是副作用却很严重，所以在制定治疗计划时必须加以考虑，并告知患者。

即使目前为止还无法量化，但临床实践已经证实了深度副作用的存在：没有被灭杀的癌细胞再次复发，放疗期间健康组织细胞受到部分损伤。此外还包括放疗引发的结缔组织肿瘤，这在组织学中被称为恶性肉瘤。早在1999年，学者对这些晚期肿瘤进行临床观察后，(可能发生在治疗后很多年，)就建议儿童及青少年停止X射线治疗，转而用质子治疗替代。

但量化第二原发癌的实际风险还是比较困难的，这是因为出现在原发肿瘤附近的第二原发肿瘤，常被认为是肿瘤复发，而没有依据组织样本对其进行精准分类。

在最近一段时期，第二原发癌的风险已经可以通过准确分析健康组织的剂量值而被量化。MonteCarlo法的剂量评估系统就可用于此种目的。在高计算成本下观察伦琴或质子中单个光子的运动轨迹，这可以给我们一个剂量分布的精确统计描述。伦琴局部剂量分布和上述提到的质子与中子释放的局部剂量也都被考虑在内了。每个受到影响的器官，其致癌率都会被统计。

对儿童脊髓的照射就是一个典型例子。以73年的预期平均寿命作为基础。这就构成了预期肿瘤风险的上限。每年的风险概率请参阅表2。73年的累积风险在表3中。致癌风险在过去不同时期与现代照射方法的区别也被清楚列出，此外还有关于质子治疗的显著低风险的信息。质子扫描相对于散射治疗的明显优势可以归因于：其消除了散射方法治疗期间产生的90%中子辐射，而且避免了散射治疗中肿瘤前端的高剂量扩散。

显示的这些分析结果是纯粹的数学处理，其可以准确地呈现实际局部剂量分布。在低剂量范围内接收的剂量与后期肿瘤本身风险的比率基本很难确定。这些数据依据的是对大量照射危害的分析，但这些数据的采集大部分发生在战争时(广岛、长崎)或灾难事故(包括切尔诺贝利和最近的福岛核事故)中。这些特殊事件的发生会重建接受剂量的精准信息。

过于悲观或乐观的假设都会影响到采用不同方法对二次癌风险的计算，例如X射线与质子的对比。临床决策采用或不采用一种治疗方法的判断根据是：把这种方法诱发二次癌的风险与一种诱发概率最低的方法进行比较——质子扫描(后者的风险已被划为风险一级)。具体请参照表4的结果。

鉴于如今的科学发展程度，以上这些数据是临床学者用来决定采取哪种放疗方法最有效的数值参考。