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应用“粒子刀”近距离治疗肿瘤，是将放射性粒子种植到肿瘤内部，利用粒子释放的γ射线持续180天有效照射并杀伤肿瘤细胞。由于周围正常组织仅接受微量辐射，因此不造成损伤或仅有微小损伤。这是近20年发展起来的新技术，尤其是放射性核素125I的研制成功、超声和CT等影像学技术的进展及计算机三维治疗系统的出现，使放射性粒子近距离治疗肿瘤的技术迅速开展起来。天津医科大学第二医院胸心外科柴树德、郑广钧等科研人员充分利用这项新技术，将放射性粒子（“粒子刀”）用于治疗晚期肺癌患者，取得了良好的效果。
肺癌的放射性125I粒子近距离治疗，以晚期非小细胞肺癌为主。根据不同的患者情况，粒子种植的位置也不尽相同：可以手术切除的，应用“三明治”法在瘤床种植，可达到预防局部复发的目的；只能部分手术切除的，在残存的瘤体上种植；无法手术切除的采用经皮穿刺或经纤维支气管镜等方法植入。
要想精确的经皮穿刺或经纤维支气管镜植入粒子并不容易，因为肋骨的遮挡及呼吸因素会使进针角度、方向随时发生变化，而缺乏准确的肺部解剖学定位等也会影响经皮穿刺植入的精确度。另外穿刺对术者的技能要求也很高，否则当反复穿刺时很容易对肺组织造成不同程度的损伤甚至形成气胸、肺出血等，尤其中心型肺癌患者损伤的程度更大，而一旦出现气胸后又会使肿瘤明显移位。此外，肺穿刺及纤维支气管镜直视下种植还可出现出血、窒息等严重并发症。特别是周围大血管包绕的纵隔内淋巴结转移灶、主支气管内肿瘤侵出气管外，与其相邻的血管融合形成肺门肿块时，稍一疏忽就会形成穿刺损伤，使整个治疗的疗效大打折扣。
进行放射性粒子植入术，最关键的是需要严格的剂量学保证，而肿瘤内放疗计划系统（TPS）是保证剂量学准确的惟一工具。TPS首先是将肿瘤患者CT成像的瘤灶形态、大小还原成肿瘤的三维立体图像，结合瘤灶周围重要器官和组织范围、处方剂量、125I粒子表面活性等，依据内放射治疗的巴黎原则精确地计算出125I粒子在瘤灶区及其周围空间的剂量分布，绘出等剂量曲线、剂量—体积直方图（DVH图）、适形粒子分布图及植入通道。其次是术后验证实际植入的粒子数量、位置及其产生的重叠的γ射线能量是否有效覆盖全部肿瘤以及肿瘤边缘的亚肿瘤区域，必须在达到治疗肿瘤生物效应的同时将周围正常组织的放射性损伤减少到最小。反之，如果在没有严格的剂量学保证下随意或盲目的植入难免会造成肿瘤周围正常肺组织、心脏、脊髓的放射性损伤。
经过探索，柴教授等总结出“粒子刀”近距离治疗晚期非小细胞肺癌的主要适应症有肺功能储备较差，所需切除的肺组织超过了患者的耐受；病变在肺门，并浸润周围大血管；病变扩展至纵隔、气管、食管、主动脉、上腔静脉或心包；肿瘤侵犯胸壁或脊椎，无法彻底手术切除；肿瘤在中央气道腔内，且肿瘤占据隆突及主气管腔1/2以下的一侧主支气管腔内、中间段气管腔内和叶支气管腔内；肿瘤直径小于6cm。容易出现的并发症包括术中气胸、咯血、术后发烧、粒子移位、粒子游走等。
从2001年到2004年，天津医科大学第二医院胸心外科共治疗350余例各类实体肿瘤。其中，非小细胞肺癌162例，取得了令人满意的治疗效果，未产生栓塞和放射性肺炎，也没有血象影响和重要脏器损伤等。
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