伽玛刀的原理是怎样的？

1、伽玛刀的基本原理：

伽玛刀治疗依靠的是伽马射线，伽马射线属于穿透能力很强的高能射线，厚的水泥墙或金属板才能挡住伽马射线。大剂量伽马射线全身照射，会很快导致死亡。伽玛刀的伽马射线来源于放射元素钴60（Cu60)。为了安全，钴60被封闭在重金属容器内，形成放射源，再通过一小圆孔将伽马射线引导出来，形成窄束伽马射线。将许多束伽马射线，围绕一个球面分布并汇聚于球面中心，产生焦点，这就是伽玛刀的放射源中心。再将需要治疗的病变放在放射源中心的焦点进行照射，这就是伽玛刀的基本原理。

2、伽玛刀的定位原理：

伽玛刀是怎样定位、怎样把病变固定在焦点部位的？伽玛刀定位是通过两套定位坐标系来实现的，一是放射源的坐标系，此坐标系固定在放射源上，其中心就是放射源的焦点；二是头颅定位框架坐标系，此坐标系固定在头颅上，通过断层扫面（CT/MRI)可以确定病变的坐标值。通过两个坐标系的坐标值换算，就可以非常准确地把病变固定在放射源中心焦点，进行伽马射线照射。

3、伽玛刀治疗计划原理：

伽玛刀伽马射线聚焦于中心点，每照射一枪会形成类似于球形的焦斑。焦斑的大小各不相同，直径有4mm、8mm、14mm、18mm、22mm等。但是病变的形状是各不相同的，只有使用多枪照射，位置不同、大小不同的焦斑相互融合，才能使射线照射的范围与病变的大小形状相一致，这叫三维适形。实际上，伽玛刀是一种高度三维适形的治疗，其适形程度远高于放疗中的三维适形。

制定伽玛刀治疗计划，就是将病变的图像传输到计算机计划系统，在电脑中模拟治疗，确定治疗参数：包括照射的枪数、每枪的坐标值、每次照射的焦斑大小（准直器大小）、每次照射的时间（照射剂量）。再将这些治疗参数传输到伽玛刀控制系统，进行治疗。真正的治疗过程，就是更换坐标、更换准直器大小、进行不同时间照射的一个过程。

4、伽玛刀治疗的生物学原理：

伽玛刀之所以能控制病灶而不伤及周围正常脑组织，是因为其聚焦照射的原理，能在周围脑组织承受很小剂量的情形下，大剂量照射病灶。伽玛刀治疗不同疾病，包括各种脑肿瘤（良性和恶性）、血管畸形、三叉神经痛、癫痫等，其生物学原理各有不相。

（1）恶性肿瘤：恶性肿瘤细胞对射线十分敏感，伽玛刀照射后细胞很快坏死吸收，肿瘤短期内缩小消失。如转移瘤、淋巴瘤、生殖细胞瘤。

（2）良性肿瘤：良性肿瘤细胞，对射线照射并不十分敏感，伽玛刀适当剂量的照射，不是杀死肿瘤细胞，而是抑制肿瘤细胞，使其失去增殖的能力。肿瘤细胞不再繁殖，肿瘤就停止增大。随着时间延长，已有的肿瘤细胞会凋零，自己消失吸收，肿瘤体积也逐步缩小，但潜伏期较长，具体的时间长短与肿瘤治疗以前的生长速度相关。生长快的肿瘤，缩小的潜伏期就短；生长慢的肿瘤，缩小的潜伏期就长。多数良性肿瘤，如脑膜瘤、听神经瘤、垂体腺瘤等，缩小发生在1-3年后。如果肿瘤在治疗后1-2月就明显缩小，那需要高度重视，有可能不是良性肿瘤。而是恶性肿瘤。

（3）脑血管畸形：脑血管畸形，就是脑内先天形成的畸形血管。畸形血管破裂出血是脑血管畸形的最大威胁，此威胁从40-50岁起明显增加，因此发现后应该尽快治疗。伽玛刀能治疗的脑血管畸形主要是动静脉畸形、海绵状血管瘤。伽玛刀照射后，畸形血管内壁细胞会出现增生，导致血管内径缩小，最终闭塞，从而消除其破裂出血的潜在威胁。血管内皮增生发生缓慢，主要出现在治疗后半年-2年，但总的闭塞率可以达到80-95％。

（4）三叉神经痛：三叉神经痛的发病机制尚不十分明了，有脑肿瘤等引起的继发性三叉神经痛，但大部分是找不到任何病因的原发性三叉神经痛。伽玛刀治疗三叉神经痛的有效率在90％以上，其中80％能完全治愈。其治愈原理是导致三叉神经根逐步萎缩，疼痛消失，但不影响三叉神经的正常功能。神经萎缩的过程比较缓慢，因此生效比较缓慢，多数在1-2月后，但是疗效持久，几乎是终身有效。

（5）癫痫：癫痫病也可以选择头部伽玛刀治疗，尤其是有明显病灶的继发性癫痫，如软化灶、血管瘤等引起的癫痫，伽玛刀治疗疗效肯定。伽玛刀小剂量的局部照射能改变病灶周围神经细胞的放电特性，从而控制癫痫。