医生手中的“射线刀”

陆远熙

射线这类词汇，基本上都跟“断子绝孙”之类的名词发生联系，诸如辐射致癌、射线绝后之类，以至于连电磁辐射躺很远也能中枪。实际上，放射线早已被应用于各行各业，仅说与人关系密切的医院，CT、核磁共振或X光什么的，都是射线。毫不夸张地说，医生没这些东西，好多疑难病症简直无从下手。

放射线的“怪脾气”

自然界中并不是所有的原子都会一直保持自己的结构，那些不稳定的原子要想趋于稳定，往往需要向外放出射线，从而变成能稳定保持结构的原子，这就是原子的衰变现象。不同类型的衰变会产生不同的射线，一般而言，我们可以把衰变产生的射线分为四种.

α射线

α射线由原子核的α衰变产生，经历这种衰变的原子核会“扔出”两个质子和两个中子组成的氦原子核，也就是α粒子。一般产生它的都是原子序数>82的元素（如镭[Ra]）。α射线具有很高能量，但由于传播中会因为电离现象（通过牺牲自身能量，使接触到的原子的核外电子成为自由电子）而大量损失能量，只能前行很短距离，一张纸就能阻挡。

β射线

β射线由原子核的β衰变产生，这种衰变会使原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，并把多余的电子“扔出”原子核，因此β射线即为速度很快的电子流。β射线的能量要小于α射线，但传播距离有一定增强，可以穿透数厘米的组织，且不至于放射到很远的周围环境中。产生B射线的典型原子有碘[I]和锶[Sr]。

γ射线和X射线

这两种射线分别由γ衰变（原子核稳定而以光子的形式释放过剩的能量）和电子俘获衰变（原子核“抓走”一个核外电子，使核内的一个质子变成一个中子）产生，本质均为不带电的光子，传播速度极快（接近光速）且距离很远，但由于自身所带能量很少，导致Χ射线的电离作用较β射线弱，较γ射线更弱。较为常见的放射γ射线的元素有钴[Co]，我们能吃到的不少预包装食品就是由它来灭菌的。

锶[Sr]和镭[Ra]：新时代的抗癌双杰

对于碘[I]在医疗上的用途，不少对医学没什么了解的人都知道，它是治疗甲状腺疾病的良好药物。碘[I]在注射进人体后，分泌甲状腺素的甲状腺细胞与部分甲状腺癌细胞对它简直情有独钟。医生们就拿碘[I]做了放射源，只要剂量准确，在保留健康甲状腺细胞的同时干掉异常甲状腺细胞。

癌症的英文名字叫Cancer，你看晚期癌症患者体内的肿瘤横行霸道地转移，甚至连骨骼都不放过！癌细胞通过胡乱指挥骨骼“拆迁工”破骨细胞，在为自己打造安身之处的同时破坏正常的骨骼结构，导致患者撕心裂肺的骨痛甚至是骨折。

锶[Sr]作为锶的放射性同位素，可以在人体内“山寨”钙的行为，被骨骼“建筑工”成骨细胞“召唤”到被肿瘤破坏的骨骼附近。应召而来的锶[Sr]则近距离内发出B射线对肿瘤展开全向打击。然而，锶[Sr]放射的是β射线，作用距离达到了8毫米，在杀伤肿瘤的同时也会误伤周围的正常组织，甚至是骨髓中的造血祖细胞。这也导致了它会严重影响患者的骨髓功能，使本来就容易感染病原体的癌症患者雪上加霜（骨癌眼瞅着就要治好了，白血病又来了），所以这使得它的应用并不是很广泛。

在这种时候，沉寂了一百多年的镭[Ra]又被召唤出来。传统观点认为这种镭的同位素主要放射的α射线穿透力太弱，对抗癌症的唯一办法就是把它塞进肿瘤里面，否则发挥不了任何疗效。后来人们发现，镭[Ra]在人体内同样能“山寨”钙的行为，聚集到骨转移瘤病灶旁边，它释放的传播距离只有不到100微米（大约10个细胞直径）的α射线可以集中火力打击转移瘤。至于周边的组织，由于α射线压根就传播不到，自然也就不会造成伤害了。

镭[Ra]的特性被应用到治疗前列腺癌骨转移中，取得了骄人的疗效——它帮助那些对传统治疗没有任何反应的患者平均延长了3.6个月的生存期，降低了30%的死亡风险。而且尽管它依然对造血系统有一定影响，但安全性要比锶[Sr]好上不少，尤为重要的一点是，镭[Ra]被认为几乎没有致癌性。

核医学成像：医生的“第四只眼”

在现代医学诞生之前，望闻问切对内部脏器病变是不起任何作用的。随着X射线、X线平片和CT的广泛运用，医生直接观察人体的解剖学结构成了现实，医生的“第三只眼”也就此形成。医疗技术的进步并未停歇，医生们又有了“第四只眼”，这就是核医学成像，借助放射性核素和核医学设备，医生们能够对人体无处不在的代谢过程、炎症反应乃至器官工作的情况进行深入了解。

举一个简单的例子，你能分辨出生鸡蛋或熟鸡蛋么？没孵化的蛋你能知道公母么？“第四只眼”就是一种手段，可以告诉你鸡蛋内部分子层面的变化情况，鉴定公母简直易如反掌。回到临床，造影剂进入人体之后，可以混进目标组织的代谢活动、炎症反应等分子水平上的改变过程之中，并随着活动情况的变化而产生不断变化的放射性信号。这样一来，医生们捕捉到的图像，反映的则是身体内部活动的情况。

核医学领域的主要两种成像技术，分别是单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）。绝大多数放射性核素造影剂所放出的都是γ射线，前面已经提到，γ射线由一个个光子组成，而SPECT机器则能准确地捕捉放射性核素发出的光子，并记录它们的位置来绘制出图像。PET所观察的则是另外一种情况：PET所用的放射性核素（如氟[F]）可以放射出正电子，根据物理学的知识，正电子属于反物质，在地球范围内都是“见光即死”的悲催命运，一旦释放便会很快与电子结合，从而“灰飞烟灭”（也就是湮灭过程）。

这时你可能会产生疑问，既然放射出的正电子都被消灭了，那医生们观察到的图像又是怎样产生的呢？原来，正电子湮灭时会释放出方向相反的两个光子，PET仪器所探测的正是光子的位置，光子的位置在某种程度上可以转化为放射性核素存在的位置。这样一来，就可以观察到放射性核素在体内呈现的图像了。与SPECT成像不同的是，氟[F]可以结合到葡萄糖分子上作为造影剂（F-氟代脱氧葡萄糖）。炎症组织和恶性肿瘤对葡萄糖的摄取、代谢都会大幅增加，造影剂也会随之聚集在这些组织，为医生的诊断“带路”。

γ刀：不用开刀的“手术刀”

激光刀大家都见过，《星球大战》里的绝地武士舞剑姿势简直帅到爆表。γ刀其实和激光刀一样属于黑科技——立体定向放射治疗（也就是俗称的γ刀）。这种疗法通过精确的影像定位、复杂的放射源布局和严密的防护措施，成功让一束束γ射线变成了无形的手术刀，在无创的情况屠杀病变组织，为不少患者带来了治疗疾病的希望。

立体定向放射治疗的发明，要归功于瑞典的一位神经外科医生拉尔斯·莱克赛尔（Lars Leksell）教授。相较于传统的放射治疗，立体定向放射治疗的两大特点自然是“立体”和“定向”：在γ刀中，多达200个钴[Co]放射源立体分布在机器内；而在术前，医生们会根据患者的成像结果来确定待手术病灶（通常为肿瘤）的具体立体位置，以对机器进行精密调整（γ刀的精确度可以达到惊人的0.5毫米）；尽管单个放射源的y射线基本不可能对组织产生伤害，然而一旦γ刀开机，200个放射源针对一小块病灶所发出的射线，足以直接摧毁该病灶，达到与手术相同的效果（这也就是它被称为“γ刀”的原因）。

对一些结构很复杂（例如脑内的病变）或是因种种原因（如患者身体太差）而无法直接进行手术的病变，立体定向放射治疗可以直接提供媲美于手术的效果，又不会如手术一般产生一系列并发症和创口。而它和传统的直线加速器（利用加速器产生的射线进行放射治疗）放疗相比，精确度和安全性又大幅增加。目前在我国很多城市的医院，立体定向放射治疗已经取代传统的外科手术，成为相当一部分脑部肿瘤的首要治疗方案。