肺癌是全球发病率最高的恶性肿瘤之一,致死率高、治愈率低。非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer,NSCLC）为主要的病理类型,占肺癌患者总数的85%,而五年生存率仅为18%。放射治疗为肺癌的重要治疗方法之一,但辐射敏感性较低、局部复发率较高和易远处转移是其治疗失败的主要原因,因此寻找新的射线,可能是提高NSCLC局部控制率、治愈率、降低远处转移的主要方向之一。重离子因其具有独特的物理学特点和优异的辐射生物学特性,成为放射治疗领域的研究热点;浸润和转移是肿瘤治疗失败的主要原因,电离辐射旁效应可能参与肿瘤浸润和转移过程,对此过程进行探索具有重要价值。为了明确重离子治疗肺癌的优势,本研究采用循证医学研究的方法分析了国内、国际重离子治疗NSCLC的临床研究资料,进行了重离子治疗肺癌的循证医学研究;以常规X射线作为对照,用体外肿瘤细胞模型（肺腺癌A549细胞）为研究对象,采用两种不同射线(X-射线和重离子12C6+)及不同剂量的照射进行了重离子治癌的基础研究,研究内容如下:（1）检索Pub Med、Cochrane library、EMBASE、中国期刊全文数据库、中国生物医学文献数据库、万方数据库,收集了重离子（碳离子）治疗I期NSCLC的研究资料,提取数据,对满足条件的数据采用Meta Analyst Beta 3.13和STATA12.0方法进行合并分析。结果共纳入10个研究（7个临床试验）,Meta分析结果显示,1年、3年和5年的总生存率分别为95.1%、68.5%和45.9%;1年、3年和5年的局部控制率分别为90.2%、76.7%和81.2%;1年、3年和5年的肿瘤特异生存率分别为82.9%、58.5%和57.3%;总复发率和原发肿瘤复发率分别为45.8%和11%;总死亡率、肺癌特异性死亡率分别为52.4%、28.3%;T1和T2期的NSCLC在5年总生存率、总复发、肺癌死亡、皮肤1级和2级不良反应的差异有统计学意义。提示重离子治疗是I期NSCLC一种安全有效的治疗方法,具有广阔的临床应用的前景,作为一种国际标准化的治疗方法应用于NSCLC患者前,尚需进行重离子治癌辐射生物学机制研究及高质量、大样本的临床随机对照研究。（2）观察重离子12C6+、X射线对A549细胞存活、增殖、凋亡的生物学效应差异,探讨两种射线对细胞黏附、迁移和侵袭的影响及相关机制。通过MTS法测定黏附能力变化,用Transwell法检测细胞迁移和侵袭能力,用荧光定量RT-PCR及Western Blot法检测细胞中MMP-2及MMP-9的m RNA及蛋白表达水平。结果显示,与同剂量X射线比较,重离子12C6+能显著抑制A549细胞的存活、增殖和促进细胞凋亡,并随着辐射剂量的增加抑制细胞存活、增殖及促进凋亡能力增强,有统计学差异;两种射线辐照后细胞黏附能力增强,重离子12C6+比X射线更加显著,与X射线比较,重离子12C6+显著降低了细胞的侵袭和迁移;X射线辐照后MMP2和MMP9表达量相应下降,但是重离子12C6+辐照后MMP2和MMP9表达量显著下调（P<0.05）。提示两种射线都能促进A549细胞的黏附能力,相比于X射线,重离子12C6+显著抑制A549细胞的迁移和侵袭能力,可能与MMP-2和MMP-9表达调节有关。（3）电离辐射旁效应可能参与肿瘤浸润和转移的过程,采用代谢组学研究方法探索重离子12C6+射线辐照后辐射旁效应对A549细胞侵袭和迁移影响的可能作用机制。重离子12C6+射线0、1、2、4Gy辐照人正常肺成纤维细胞（WI-38细胞）后继续培养24h和48h后收集培养液,转培养基至生长良好的A549细胞中再次培养24h后用Transwell小室检测A549细胞迁移和侵袭的变化,用代谢组学法分析转培养基中代谢因子的变化差异及构建差异代谢物代谢网络。结果发现在4Gy辐照组无明显抑制细胞侵袭和迁移效应,而2Gy辐照后培养24h和48h时,转培养液对肿瘤细胞的侵袭和迁移有抑制作用,与48h相比,24h抑制效果最强,差异有统计学意义;用液相质谱（LC-MS）代谢组学分析结果表明,2Gy和4Gy两个时间段后的细胞培养液中代谢组学因子有显著差异（p<0.05）,差异代谢因子为糖类、脂肪酸和蛋白质的代谢产物,主要参与色氨酸、糖酵解、氰基氨基酸、鸟氨酸及柠檬酸代谢通路。提示重离子辐照后通过旁效应作用在一定的时间内可抑制肿瘤细胞的转移,这可能与电离辐射改变了受照细胞的代谢产物,间接引起了肿瘤细胞生长微环境的改变紧密相关,从而抑制恶性肿瘤细胞的转移。上述循证医学研究结果为重离子治疗NSCLC提供了临床研究及应用的依据;基础研究结果为重离子治疗肺癌的临床应用提供了理论依据,为探索重离子治癌联合生物靶向治疗,实现精准化治疗预示了方向,有望突破肺癌疗效不高的瓶颈,提高NSCLC患者的放射治疗疗效。