癌症在人類歷史中一直是無數學者、醫師與患者共同的敵人,在人們持續的努力下,現今的治療技術已有顯著的進步。今天,讓我們來介紹持續至現今的癌症治療方法與影像技術,分別是:手術治療、放射治療、影像技術、化學治療與標靶治療。

手術治療

        手術治療是相對早發展的治療方式,相關記錄在古羅馬時期便已存在。在19世紀末,外科醫師William Halsted針對乳癌實行根除性乳房切除術,他認為乳癌細胞會從腫瘤中心逐步擴散,因此需要徹底清除乳房、胸肌,甚至鄰近的淋巴結,才能達到良好的治療效果。然而,在缺乏抗生素且醫學觀念仍較為傳統的時代,這樣的手術方式造成患者極大的生心理創傷。

        這個觀念在七十多年後被另一位外科醫師Bernard Fisher打破,Bernard Fisher透過動物實驗發現,乳癌細胞在癌症早期便會透過血液與淋巴系統擴散至全身。因此,他認為僅須切除腫瘤再配合放射與化學治療,不僅病人的預後效果更好,也可免於不必要的痛苦。後來,Cabanas醫生藉由觀察分析發現,癌細胞會優先轉移到特定的「前哨淋巴結」,因此可以透過前哨淋巴結檢測判斷癌細胞是否發生淋巴轉移。若檢測出病人的前哨淋巴結沒有癌細胞,便不需要接受全面性的淋巴結清除術。

        手術治療在現今仍然是癌症治療的重要手段,但已逐漸從傳統的根除性切除轉向更精細且盡量保留原有器官功能的方式。此外,微創手術、機器人輔助手術與影像技術的發展,得以更精確的切除腫瘤並減少手術創傷與恢復時間,讓患者擁有更好的治療效果。

化學治療

        化學治療的概念最初來自德國醫生Paul Ehrlich提出的想像──一個可以精準攻擊病變細胞卻不傷害健康組織的「魔法子彈」藥物,只要患者接受此藥物即有機會痊癒。這個看似天馬行空的想像就在不久後,由耶魯大學的藥理學家Goodman拉開序幕,Goodman藉由小鼠實驗發現氮芥能夠抑制淋巴瘤細胞的增殖,這便是史上第一個化療藥物。

        化療藥物根據攻擊對象與方式的不同可以分為多個種類,例如:氮芥類藥物、鉑金類藥物,兩者分別是透過與DNA上的鹼基結合和嵌入DNA中對DNA發動攻擊,讓癌細胞無法順利生長。此外,後來發現的長春鹼類則是一種有絲分裂抑制劑,這些多樣化藥物的發現提供更多治療策略。

        傳統化療藥物雖能有效抑制癌細胞,但往往也會影響正常細胞,導致嚴重副作用,如噁心、脫髮等。因此,現代化學治療的趨勢朝向更個人化的方向前進,如:標靶治療與免疫治療,為病患打造最適合的治療方式以提高治療成效。

放射治療

        在1890年代,德國物理學家侖琴與法國的居禮夫婦分別發現X射線與鐳時,便開創了放射治療領域的時代,諸多學者嘗試利用這「新事物」治療當時一些棘手的疾病。儘管此領域的研究歷史相對較短,但不久後的重大發明──深部X線機與鈷-60治療機,分別讓X射線能治療更深層的腫瘤與更有效率的產生高能的伽馬射線,讓此領域又前進了一大步。

        由於醫療影像技術的進步,放射治療的精準度大幅提升也降低對正常組織的損害。然而,傳統放射線是均勻照射病變部位,但腫瘤實際上是一個不均勻的型態,而且每個部分距離表皮的位置並不同,因此出現強度調控放療(intensity-modulated radiation therapy , IMRT)。IMRT利用電腦斷層掃描(CT)或磁振造影(MRI)建立腫瘤的立體影像,讓放射治療設備可以從多個角度發射射線,並調整每個方向的劑量,確保腫瘤部位獲得最佳治療,並降低其他副作用,如對器官(肺、心臟、腸道等)的損害。之後,考量到人們因呼吸微幅移動或腸道排空狀況會影響治療精準度,更進一步發展出影像引導放射治療(image-guided radiation therapy, IGRT)技術,避免因病人體位改變或腫瘤移動導致影響治療效果。

        近年來,在放射治療技術持續進步下,更發展出高精準度的質子治療,使其能夠在腫瘤處釋放最大能量,同時降低對周圍健康組織的輻射傷害。雖然放射治療的精準度與效果大幅提升,但仍有一些挑戰,例如:部分患者對放射線較為敏感或產生抗性,這些有待學者們持續研究為患者帶來福音。

醫學影像技術

        醫學影像技術有許多種,其中,常見的有X光、CT、跟MRI,而他們也都有各自不同的原理與用途,以下來詳細介紹。

📌X光

        大量帶負電的電子,經由高壓電場的加速後,高速撞擊由重金屬製成的陽極,在陽極內部,高速電子的能量會被轉換,其中99%會轉換成熱,僅約1%的能量轉換成X光,這些能量轉換就在X光管球內部發生。當這能量轉換成X光後穿透人體後,密度較高的組織吸收較多的X光,使得到達影像成像板所接收到的X光劑量較少,會使得影像IP板上呈現白色。相反的,密度較低的組織吸收較少的X光量,則會在IP板上呈現黑色。

📌CT掃描

        CT(電腦斷層掃描)同樣利用X光去成像,然而CT是環繞身體的方式去進行旋轉掃描,完成後再輔以電腦重建三維的影像,比起單純的X光,CT能夠呈現更精確與更細微的影像。然而,相較於X光,他的單次輻射劑量較高。

📌MRI磁振造影

        人體內各部分組織皆含有水分或其他有機物質。而不同分子內部的氫原子核磁矩大小皆不相同,在透過無線電波脈衝使得人體內組織中的氫原子產生共振,並釋放可被儀器接收的無線電波,由於該信號在體內不同結構環境中會有不同的衰減,便可藉由回傳之訊號解析訊號差別,進而組成影像。

        每一項突破背後,總有某個人默默的努力和堅持。

        1895年,威廉·倫琴的X光發現,開啟了醫學影像的新紀元。然而,一些技術的發展過程並不那麼順利。電腦斷層掃瞄的發明者Howard Hounsfield,原本只是一位電機工程師,他在探索醫學影像的過程中,因為被同行認為影像重建方法難以實現,遭到懷疑,面臨了極大的挑戰。但最終,他的堅持讓CT掃描成為醫學界的突破,為無數患者帶來希望。

        對於在求學階段的人們,這些科學家們的故事能夠帶來很好的借鑑,決定一個人能走多遠的,不是他一開始的背景或別人對他的看法,而是他是否願意相信自己的想法並堅持到底。自己可能會遇到挫折,甚至被質疑,但真正的突破往往來自那些不被看好的地方。即使現在對未來感到迷茫也要記住,每一次努力都不會白費,而自己的堅持,或許正鋪就了未來某個重要發現的道路。

        醫學影像技術的影響力很廣泛。首先,它讓醫生得以提高醫療診斷的準確度,醫生不再需要憑感覺判斷病情,而是能夠清楚地看到內部器官的狀態,X光攝影使得許多早期乳癌患者能夠在未出現症狀之前被發現。除此之外,對於需要外科手術的患者,MRI與CT掃描的3D影像使得外科醫生能夠提前了解病灶的位置、形狀及周圍組織,進而精確的規劃手術與進行手術,並大大提高手術成功率。

標靶治療

        標靶治療的概念為將癌細胞賴以生長或存活所須的特定分子或訊號傳遞路徑阻斷,藉以減少癌細胞的突變、增殖或擴散,進而抑制癌細胞生長、促進癌細胞死亡、並防止癌細胞擴散。

        HER2是一種細胞膜上的受體蛋白,負責調控細胞生長與分裂。在正常情況下,HER2 會接受來自生長因子的訊號,促進細胞正常增殖。然而,當 HER2 基因發生擴增(gene amplification)或突變,受體的數量遠超正常範圍,細胞便會接收過多的生長訊號,進而失控地增殖,成為惡性腫瘤的一部分。1980年代,乳癌的治療方法主要是手術、化療和放療,但HER2 陽性乳癌對傳統化療反應不佳。然而這時,一位名叫Dennis Slamon的醫生,為乳腺癌患者帶來了希望。Dennis Slamon在UCLA進行研究時,發現了HER2基因的異常。他注意到,約30%的乳腺癌患者中,HER2基因的表現量異常的高,導致HER2蛋白細胞生長與分裂失控,使腫瘤快速增長。他便萌生了一個想法:藉由抑制 HER2 活性,能阻止癌細胞的生長。因為標靶治療的概念在當時仍在萌芽階段,製藥公司對這項研究的投資興趣低落,資金一度陷入困境,但Slamon 並未因此放棄,他與Genentech公司的科學家合作,中間又經歷了許多資金困境的波折,最終經歷千辛萬苦,開發出一種名為Herceptin的單株抗體,而其能夠特異性地結合並抑制HER2受體,從而阻止癌細胞的增殖。正是Herceptin,奠定了現代標靶治療的基礎。

        Herceptin作用機制簡單來說如下幾點。首先,Herceptin 能夠專一性地結合在 HER2 受體上,抑制其下游訊號傳遞,如此一來,癌細胞的增殖便會受到抑制。另外,Herceptin能透過細胞媒介免疫作用,招募免疫系統的自然殺手細胞,針對表面有 Herceptin 的癌細胞進行攻擊,使其凋亡。