放疗在肿瘤治疗中扮演着非常重要的角色，根据WHO的统计约45%的肿瘤是可以治愈的，治愈的肿瘤中约40%是由放疗治愈的。约70%的肿瘤患者在不同阶段需要接受放疗，但是我国整体接受放疗的患者比例很低。据统计，2015年我国新发肿瘤429万例，存活的肿瘤患者保守估计在1500万，但是2015年我国接受放疗的患者总计为91.9万人次，可见我国肿瘤患者接受放疗的比例之低。
我国接受放疗的患者比例低是多方面原因造成的，其中一个原因是大众缺乏对放疗的了解。而形形色色的各种放疗的“刀”也让患者更为疑惑。为加强患者对放疗的认识，帮助患者选择正规的放疗，我们将分别对放疗的一些设备进行介绍。今天给大家介绍的就是专门治疗脑部病变的伽马刀。
伽马刀的历史
伽马刀是由瑞典的脑外科医生Lars Leksell于1967年发明的。Leksell医生设计出伽马刀这个产品最初的想法，包括治疗的疾病、目的和工作原理都借鉴于脑外科，准确地说是借鉴于立体定向外科手术Stereotactic Surgery。
发明伽马刀的Lars Lekshell医生
立体定向外科手术是一种微创的手术方式，使用三维坐标系统来定位体内小的目标，并实施一些操作例如消融，活检，注射，刺激，植入，放射外科治疗等。理论上来讲，体内任何器官系统都可以做立体定向外科手术。但是，困难在于设立一个可靠的参照系（例如与软组织有恒定空间关系的骨标志物），这意味着这种实施，传统上以及最近都局限于神经外科，因为颅内的组织和头骨的空间关系是恒定的。就算是这样，也需要采用外固定来固定头部。如下图所示。
立体定向外科最早使用的是探针和电极，如果要简单的理解从立体定向外科到伽马刀的技术转换的话，可以简单的认为Leksell医生用射线代替探针和电级来治疗脑部良性或恶性病变。伽马刀的优点是避免了外科手术的危害，使用单次大剂量的射线来治疗脑内深部的病变，且没有出血或者感染的风险。
当然了这过程中Leksell教授进行了多年深入的研究，来确认立体定向放射外科的理想放射源和设备。直线加速器（光子）和同步回旋加速器（质子）都被尝试并评估过。但是在精确度，可靠性，简单性，病人的安全性，费用或可操作性都不能让人满意。最终，一套用于放射外科设备的标准被制定，针对这些需求的采用钴60源的伽玛刀设备被开发出来。
什么是伽马刀？
伽马刀的特性：
伽马刀是采用多个钴60源和非共面小野（如201个准直器孔的小野），应用立体定向框架，以一种非常准确的方式，把高的放射剂量投照到小的肿瘤靶区上，这是一种单次的大分割放疗。伽玛刀并不是真正意义上的手术刀，刀的意思是指在短时间内对肿瘤组织进行大剂量的照射，产生类似于手术切除的效果。但医生并没有给病人开刀。取而代之的是伽玛刀将放射线精确的聚焦在颅脑肿瘤、损伤或其他病灶区。
伽马刀使用的射线为伽马射线。放射性元素钴60通过贝塔衰变产生2种单能的伽马射线，分别为1.17 和 1.33 MeV。钴60伽马射线的深度剂量分布与4MV光子线类似。钴60的半衰期为 5.27年。由下图可以看出伽马刀对比其他光子放疗设备，能量是较弱的。
“刀”的技术特点：
既然大家都叫刀，有更锋利、对肿瘤的杀伤更大更狠的含义，这种刀的放疗，射线从各个方向，集中聚焦到肿瘤上，对比较局限的肿瘤上，一般不超过3cm大小的话，能有一个比较好的能量聚集。类似于我们小时候玩的放大镜，聚焦太阳光用最全的亮点去点燃火柴，偏离一小段距离，火柴就难以点燃。（图）在远离肿瘤1-2cm的区域，剂量跌落很快，正常组织的损伤就不显著了（体现了对正常组织的“保护”）。这就是类似刀切割的剂量分布，这是以刀来命名的根本原因。
不难理解，如果这么高的剂量分布（想象一下放大镜聚集太阳光的亮点），有一些打偏，离开肿瘤的位置即便是偏离了2cm，那么就会出现严重的放射损伤，高的放射剂量就会打到脊髓上，造成截瘫，打到胃肠道，造成出血穿孔，造成严重的不良后果。
为了不让射线对聚集射线的的高能量区域打到指定的肿瘤位置（肿瘤靶区），需要主要做两方面的工作，通俗的讲：一是让靶区尽量不动，两外一个是要引导射线聚集的区域打到指定的区域，类似于激光制导导弹一样，要非常精确的“告诉”射线，需要打到的靶区位置，必要时要实时调整射线和靶区相对的方位。
脑部疾病由于头部颅骨是刚性固定的，因而靶区是不会动的。并且可通过三维坐标系统，通过CT和MRI等影像，精确的确定肿瘤的位置，如图所示。
但是身体其他部位的肿瘤，如肺和肝的情况就不一样了，因为身体部位是相对柔软的，体内的肿瘤又随着呼吸产生明显的位置移动，在体部模拟应用伽马刀的治疗基本上是不可能的，后续的文章我们会探讨这一问题。
伽马刀主要治疗什么疾病，疗效如何？和其他治疗方式比较如何？
脑部伽马刀不是一种实验性治疗。对治疗脑部肿瘤和神经功能性疾病上，疗效确切。有超过20多年临床实践经验，治疗了超过85万例患者。在医学主流期刊杂志上发表了超过2500篇医学论文。临床结果报道，脑部伽马刀和其他神经外科治疗手段一样有效，但副作用和并发症更低。
伽马刀治疗的一系列神经系统疾病：
脑部伽马刀和射波刀，直线加速器（X刀）的对比
除了伽马刀，直线加速器和射波刀也能用于颅内病灶的治疗。对比射波刀和直线加速器，伽马刀的精度更高，误差范围更小（小于0.5毫米），但需要的摆位时间和治疗时间更长，更适范围较小的，动度不大的病变，如颅内直径小于3cm的病变，动静脉畸形等。
X刀是使用直线加速器的基础上，借助于专用的不同大小的准直器，进行分次治疗。其半影相对较小，准直器的直径范围较宽，适用于治疗相对较大的肿瘤或活动度明显的病变，如肺、肝等胸腹部会随着呼吸运动的肿瘤。
射波刀是用X射线进行放射治疗外科的专用放疗设备。采用的是机器人“拿”着的小型直线加速器的方法，模拟在伽马刀在三维空间上用小野对病灶进行照射。因为空间较大，可进行实时的影像跟踪和引导。剂量率也相对较高，病人的照射时间较伽马刀照射一般能明显缩短。
伽马刀和直线加速器，射波刀的对比如下：
伽马刀治疗的主要流程
脑部伽马刀一般治疗一次。有时根据临床情况需要进行数次。
（1）头架固定
专用的立体定位头架-是伽玛刀的关键组成部分，用于医生精确定位颅内病灶。轻质头架通过四个小螺钉定位在患者的颅骨上，以确保放射射线精确地定位在治疗靶区。同时头架还可防止治疗过程中头部治疗靶区的偏移，确保了仅有头内靶区将会得到照射。
（2）影像扫描
头架固定完成后，使用MRI或CT实施影像资料的采集和校准，用于确定靶区位置，形状和大小。如果医生实施颅内血管性疾病的治疗，还要进行血管造影检查。
（3）放疗计划制定
影像资料获取完成后，医生用伽玛刀三维治疗计划系统软件完成放疗计划的制定。一个计划专属对应于一个患者。
（4）伽马刀治疗
放疗计划完成后，患者将躺在治疗床上并将头架固定在头盔上，进行第一次治疗。整个治疗过程患者处于清醒状态并可通过视频聊天与工作人员交流。
当治疗开始时，病人在治疗床上，被移进圆形治疗舱内。整个治疗过程将被实时监控。治疗过程持续数分钟到数十分钟。
（5）随访和康复
伽玛刀的治疗目的是阻止肿瘤或病灶的生长，但并不是立即消失，而是需要经过数周乃至数月的时间。在此过程中医生将与你保持联系，通过定期的MRI或CT检查以观察和评估治疗效果。