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放射治療的基礎(BASICS OF RADIOTHERAPY)

適應症(Indications)

在皮膚科,放射治療的主要角色是治療基底細胞癌(basal cell carcinoma, BCC)與皮膚鱗狀細胞癌(cutaneous squamous cell carcinoma, SCC;見第 108 章)。它也用於治療較少見但具潛在侵襲性的皮膚惡性腫瘤,偶爾也用於良性疾病。前者包括 Merkel cell carcinoma、卡波西氏肉瘤(Kaposi sarcoma,與 AIDS 相關及非 AIDS 相關者)、血管肉瘤(angiosarcoma)、附屬器癌(adnexal carcinoma)、淋巴瘤(lymphoma)與惡性小痣(lentigo maligna)。

雖然多數皮膚癌可用切除或其他治療模式(例如 electrodesiccation and curettage)處理,且這些方式往往更具成本效益,但仍有些臨床情境較適合採用放射治療。例如,當結果(功能性與/或美觀)以放射治療可能優於手術時,尤其是在臨床醫師受限於腫瘤部位或大小的情況下,常會建議根治性放射治療。同樣地,患有晚期病灶而最好避免複雜手術的年長病人,也是放射治療的絕佳人選。輔助性放射治療的目的是降低復發風險,而緩和性放射治療則在患有晚期與/或無法治癒疾病的病人中扮演重要角色。

作用機轉(Mechanism of Action)

X 光是一種強力的游離電磁輻射形式,其在雙股 DNA 內所造成的致死性損傷即為放射治療的基礎。當 X 光(常被稱為光子 photons)被生物物質吸收時,可能會有一個電子從原子中被逐出,並在局部釋放大量能量,導致 DNA 損傷。快速分裂的細胞,亦即惡性細胞,較易受到致死性傷害與有絲分裂死亡(mitotic death)。雖然鄰近的正常組織具有在次致死性損傷後進行修復的機制,但正常組織所能耐受的游離輻射劑量仍有其極限,超過此極限便會出現晚期反應(見下文)。當放射線以小的分割劑量(分次照射 fractions)給予時,即可達到治療比(therapeutic ratio),這讓正常組織有時間修復次致死性 DNA 損傷,而不會折損對腫瘤的破壞。

治療機器(Treatment Machines)

在現代放射腫瘤學時代,高能量的百萬伏特級(megavoltage, MV)光子(6–25 MV)由位於重度屏蔽混凝土碉堡內的直線加速器(linear accelerator, LINAC)產生。百萬伏特級放射治療的優點之一,是能夠治療深部的內臟惡性腫瘤並相對保留皮膚。然而,一般而言,在治療皮膚病灶時,深部射束穿透與皮膚保留並非所需。穿透力較低、不會保留皮膚的模式,例如由淺層/正電壓(superficial/orthovoltage)機器提供的低能量千伏特級(kilovoltage, kV)光子(50–300 kVp)、淺層 brachytherapy 或電子射束治療(electron beam therapy),是治療皮膚病灶較受青睞的模式。使用這些治療時,組織穿透以毫米至公分計,且正常組織的暴露較少。放射治療的各種模式摘要於表 139.1。

術語(Terminology)

放射治療的國際單位是格雷(Gray, Gy)。1 Gy 等於 100 cGy 或 100 rads(舊術語)。放射治療的一個分次照射(fraction)是指單次治療所給予的劑量。治療通常以每日(週一至週五)為基礎給予。每日的門診治療僅需數分鐘,而治療療程通常包含 10 至 30 次平日的就診。

放射治療劑量(Radiotherapy Doses)

小型 SCC 與 BCC 的典型分次照射方案包括 40 Gy 分 10 次(4 Gy)分次照射,或 50 Gy 分 20 次(2.5 Gy)分次照射。少分次治療(hypofractionation)是指給予較大的每次分次劑量(4–7 Gy);此時通常會依據生物有效劑量(biological effective dose, BED;表 139.2)給予較低的總劑量。後者是依據根除腫瘤所需的每次 2 Gy 分次等效劑量計算而得。此計算為常用的處方療程提供了解釋:45 Gy 分 15 次(3 Gy)分次照射、40 Gy 分 10 次(4 Gy)分次照射,以及 35 Gy 分 5 次(7 Gy)分次照射。

對於 BCC 與 SCC,並不存在明顯的劑量–反應關係,因此無論病人接受 40 Gy 分 10 次分次照射(BED 47 Gy)或 50 Gy 分 20 次分次照射(BED 52 Gy),局部控制都相似。當腫瘤較大或較具浸潤性時,以約 60 Gy 的 BED 可獲得較佳的局部控制。然而,晚期效應會隨著總劑量與每次分次劑量增加而增加,而正是這些晚期效應會影響美觀與晚期組織損傷(例如纖維化、萎縮、壞死所致的潰瘍)。

放射線模式(Radiation Modalities)

低能量光子(淺層與正電壓 superficial and orthovoltage)

淺層與正電壓放射治療是兩種具有以下特點的模式:(1) 利用低能量光子;(2) 缺乏皮膚保留特性;以及

(3) 射源到表面距離(source-to-surface distances, SSD)介於 10 至 60 cm。淺層/正電壓光子射束的品質與「硬度」由射束中濾片(filters)的放置所決定。「半值層」(half value layer, HVL)是放射物理學中的重要概念,它是指將射束強度降低 50% 所需的吸收濾片(常為銅 [Cu] 或鋁 [Al])厚度。這些濾片的作用是移除較軟的光子成分,並改善射束的穿透品質。以下是濾片影響的兩個例子:一束典型的 100 kVp 淺層光子射束,其 HVL 為 7 mm 的 Al,在表面給予處方劑量的 100%、在 5 mm 處給予 85%、在 10 mm 處給予 70%;而一束 250 kVp 的正電壓射束,其 HVL 為 2.5 mm 的 Cu,在 5 mm 處給予處方劑量的 95%、在 10 mm 處給予 90%。總結而言,不同的光子射束能量會有各自獨特的 HVL,因而產生不同的射束品質與劑量穿透。

診間內的淺層放射治療曾是皮膚科醫師治療皮膚癌的標準模式。典型機器給予 30–150 kVp 的光子,其深度劑量適合多數深度 <5 mm 的皮膚惡性腫瘤病人。隨著時間推移,放射治療機器的高昂成本以及對皮膚外科的熱忱與訓練增加,導致診間內放射治療顯著減少。較近期,淺層放射治療(superficial radiation therapy, SRT)機器的引進,使得診間內針對 BCC 與皮膚 SCC 的放射治療重新受到關注。

正電壓機組利用 150–300 kVp 的較高能量光子,由於處方劑量深度較大,用於深度 >5 mm 的病灶。有些臨床醫師會估計腫瘤厚度,然後選擇適當的射束能量與 HVL,以在腫瘤深度處達到處方劑量的 90%–95%。然而,後者這種做法需要準確估計腫瘤厚度。

給予正電壓放射治療時的一項重要考量,是與低能量光子相比因較高能量範圍而產生的光電效應(photoelectric effect)。此光電效應的後果是對其下方的骨骼或軟骨給予較高的輻射劑量。後者在電子(見下文)或低能量光子(見上文)則不會發生。因此,有些臨床醫師以此作為在治療骨骼或軟骨附近病灶時使用電子的理由,儘管支持性的臨床資料有限。

電子射束治療(Electron beam therapy)

直線加速器可產生電子,其可用於多種治療情境。與 X 光不同,電子是帶負電的粒子輻射。低能量電子(6–8 MeV [megaelectron volts])在治療皮膚腫瘤時提供了低能量光子之外的另一種選擇,但前者確實有一些缺點。例如,電子射束相對會保留皮膚(圖 139.1),因此需要在皮膚表面放置組織等效 bolus(圖 139.2)。此外,將電子射束用於小的治療照野(<4 cm2)可能導致腫瘤最深處劑量不足。

電子的優點是在一個明確定義的組織深度之外,劑量會迅速呈線性下降,而該深度是所選射束能量的函數

(見圖 139.1)。例如,6 MeV 的電子射束在表面提供其部分劑量(約 70%–75%),但在約 1.5 cm 深度沉積指定劑量的 100%。使用較高能量的射束會使較高百分比的劑量沉積在皮膚表面(見圖 139.1),但對皮下組織以及皮膚表面的劑量也較高(見圖 139.2A)。另一方面,若將 1 cm 的組織等效 bolus 與 6 MeV 射束併用,在皮膚表面將可獲得接近 100% 的目標劑量(見圖 139.2B)。換言之,劑量會被帶到更靠近皮膚表面 1 cm 處,進一步將對下方結構的劑量降至最低。

以電子治療的腫瘤需要 10–20 mm 的邊界,因為其半影(penumbra,照野邊緣的劑量下降)較寬。與光子相比,電子的相對生物效應(relative biological effectiveness, RBE)也較低,使部分臨床醫師建議將總劑量增加 10%–15% 以作補償。理解使用電子射束治療的複雜細節很重要,特別是小照野下劑量給予的限制。在治療小型皮膚惡性腫瘤時,這需要仔細注意放射照野邊緣的邊界與劑量分布。

近接治療(Brachytherapy)

放射性同位素 brachytherapy(Radioisotope brachytherapy)

放射性同位素 brachytherapy 是指藉由將放射性射源直接施用於受侵犯組織附近或內部所給予的放射治療。多數中心採用高劑量率(high dose-rate, HDR)系統,其給予超過 12 Gy/hr,而 Ir-192 是最常使用的同位素。治療是藉由將表面施用器(surface applicators)放置於腫瘤部位的皮膚上給予。放射性射源常經由專用屏蔽 HDR 治療室中的遙控機器輸送至施用器。施用器的選擇依目標區域的位置與表面輪廓而異,例如平坦表面用錐形表面施用器,彎曲表面則用可塑形的柔性網狀「flap」施用器。治療較深部腫瘤時,可以手術方式將組織間導管(interstitial catheters)置入目標組織內。

Brachytherapy 的劑量「下降」很陡峭,提供了絕佳的機會可保留鄰近正常組織,這是以光子或電子為基礎的治療不易達成的。依據美國近接治療學會(American Brachytherapy Society, ABS)的共識指引,HDR 皮膚 brachytherapy 對於經適當選擇的角質細胞癌(keratinocyte carcinomas)病人而言,是一項標準照護選項。由於 HDR 輸送系統需要核能管理委員會(Nuclear Regulatory Commission, NRC)的監管、特殊的屏蔽庫房,以及嚴謹的保安與安全規範,放射性同位素 brachytherapy 是由放射腫瘤科醫師在受管控的環境中執行。

電子式 brachytherapy(Electronic brachytherapy)

一種較新的、非由同位素產生的 brachytherapy 形式,稱為電子式(表面)brachytherapy,其利用微型電子 X 光射源取代放射性射源。目前可取得的系統在 50–70 kVp 能量範圍運作,只需少量屏蔽,且被認為較具可攜性。電子式 brachytherapy 系統不受 NRC 監管,但可能需遵守當地法規。與放射性同位素 brachytherapy 類似,陡峭的劑量下降可保留鄰近器官與組織。然而,關於組織劑量計算,以及因光子能量低而可能造成不同放射生物效應,仍存在一些疑慮。因此,計算組織劑量的共識指引尚未定案。

如同放射性同位素 brachytherapy,合適的病灶必須是淺表的(深度 <3–4 mm)且界線分明。雖然關於電子式 brachytherapy 用於治療角質細胞癌的安全性與療效資料正陸續出現,但鑑於缺乏長期追蹤,也缺乏關於此模式劑量測定特性的共識,ABS 不建議在前瞻性或登錄性試驗之外使用它。

放射治療的優點(Advantages of Radiotherapy)

放射治療提供非手術途徑的優點,因而避免了手術的併發症、疤痕與重建的需求。在需要以移植片或皮瓣進行重建的情況下,放射治療可能帶來較佳的美觀結果。放射照野也可以規劃出寬裕的邊界,以涵蓋「風險」區域

(例如臨床上不明顯的腫瘤延伸可能部位),這些部位若以手術處理,將需要繁複而複雜的手術。此外,在某些部位若要達到標準的腫瘤學切除邊界,往往難以在不造成手術併發症的情況下達成;這些部位包括中臉三角區,亦即眼周區域(尤其是內眼角 medial canthus)、下眼瞼、鼻部(尤其是鼻翼 ala nasi 與鼻尖)、鼻唇溝、嘴唇與下巴。

放射治療的缺點(Disadvantages of Radiotherapy)

放射治療確實有其缺點;尤其是相較於往往只是簡單門診切除的做法,多數病人需要一段冗長的療程。也應告知病人,由於有軟組織與軟骨壞死等嚴重晚期效應的風險,同一部位不能再給予第二次的根治性放射治療。此外,若腫瘤在放射治療後復發或持續存在,受照射皮膚「品質」的下降可能使後續手術變得困難。隨著時間推移,受照射皮膚也可能出現色素異常、毛細血管擴張與光亮的外觀。最後,患有著色性乾皮症(xeroderma pigmentosum)或基底細胞母斑症候群(basal cell nevus syndrome)的個體不應接受照射,因為他們明顯易於發生多發性與復發性皮膚癌,且往往在年輕時即發生。

深入侵犯軟骨或骨骼的腫瘤,往往以切除加上輔助性放射治療的合併方式效果較佳,儘管根治性放射治療仍是一個選項。位於足部、小腿前側或手背的病灶,其放射治療雖非禁忌,但若可能應予避免;此類部位的病灶最好以切除治療。遺憾的是,對血管化不良組織的放射治療常伴隨不良癒合,因此若可能,應避免照射發生於慢性潰瘍、外傷或熱燒傷部位的皮膚癌。此外,患有全身性硬化症(systemic sclerosis)與其他造成皮膚纖維化原因的病人,可能在放射治療後經歷嚴重的纖維化反應。

放射治療有非常小的風險(約千分之一)會在暴露後 10–15 年或更久造成放射線誘發的照野內惡性腫瘤(常為軟組織/骨骼肉瘤)。然而,這些資料來自涉及許多不同惡性腫瘤、以各種技術與劑量療程治療的研究。以現代放射治療技術,以及治療皮膚癌時所照射的體積較小來看,千分之一這個數字很可能高估了實際風險。儘管如此,對較年輕的病人(<50–60 歲)而言,這是一個重要議題,且必須告知病人,與未接受放射治療的個體相比,治療照野內發生第二個惡性腫瘤的風險可能高出 5-10 倍12a。

圖 139-1:電子射束深度–劑量曲線。

Fig. 139.1 Electron beam depth-dose curve. 電子的優點是在一個明確定義的組織深度之外,劑量會迅速呈線性下降,而該深度是所選射束能量的函數。Courtesy Lynn Wilson, MD.

圖 139-2:電子射束的深度劑量——有與沒有 bolus。

Fig. 139.2 Depth dose of electron beams – with and without a bolus.A 劑量為 6 MeV 與 12 MeV 的射束。B 展示 bolus 效應,藉此在皮膚表面獲得更適當的輻射劑量。Bolus 材料需為組織等效並維持固定厚度;其組成從石蠟(paraffin wax)到熱塑性材料(例如 Aquaplast®)不等。Courtesy Lynn Wilson, MD.

表 139-1:放射治療模式與物理及技術參數。

Table 139.1 Radiotherapy modalities and physical and technical parameters. k, kilo; Ke, kiloelectron; LINAC, linear accelerator; M, mega; Me, megaelectron; V, volts.

表 139-2:基底細胞癌(BCC)與皮膚鱗狀細胞癌(SCC)建議的劑量分次計畫。

Table 139.2 Suggested dose fractionation schedules for basal cell carcinomas (BCCs) and cutaneous squamous cell carcinomas (SCCs).