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關於另一種常見的癌症藥物療法，請見「標靶治療」。化學療法（英語：Chemotherapy），簡稱化療（Chemo），是用化學合成的藥物來治療疾病，為目前治療腫瘤及某些自身免疫性疾病的主要手段之一，是透過干擾細胞中的 DNA、RNA 或蛋白質合成來影響癌細胞的生成[1] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）。不過在治療中，普遍會為患者帶來明顯的噁心及嘔吐等副作用，為患者帶來不適感。
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化療中應用的可殺滅腫瘤細胞的藥物有時被稱為細胞毒藥物。許多化療藥物是天然的，比如植物，其他則是人工合成的。目前已有超過50種化療藥物，常用的有：表阿黴素、阿黴素、柔紅黴素、絲裂黴素、5-氟尿嘧啶等。這些藥物經常以不同的強度聯合應用。[來源請求]
化療是一種全身性治療手段。對原發灶、轉移灶和亞臨床轉移灶均有治療作用，但是化療治療腫瘤時，不僅會殺傷腫瘤細胞，也可能將正常細胞和免疫（抵抗）細胞一同殺滅，所以化療是一種「兩害相權取其輕」的治療手段。[原創研究？][1]
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由於癌細胞的增殖比正常細胞快，抗癌藥物的作用原理通常是阻斷細胞分裂以抑制癌細胞生長，如一些藥物可以抑制去氧核醣核酸的複製。
當然，化療也用於非腫瘤治療，比如用來殺滅病菌（抗菌化療）。從這個意義上講，首先將化療劑應用於病菌的是保羅·埃利希，他於1909年用含砷化合物治療梅毒。其他化療方法還有用於治療自體免疫性疾病，如多發性硬化症、類風濕性關節炎和抑制器官移植後的排斥反應等。
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西德尼·法伯，現代化療之父 -
| 癌症類型 | 藥物 | 縮寫 |
|---|---|---|
| 乳癌 | 環磷酰胺（Cyclophosphamide）、氨甲蝶呤（methotrexate）、5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil） | CMF |
| 阿黴素（Doxorubicin）、環磷酰胺（cyclophosphamide） | AC | |
| 霍奇金淋巴瘤 | 鹽酸氮芥（Mustine）、長春新鹼（vincristine）、甲基芐肼（procarbazine）、潑尼松龍（prednisolone） | MOPP |
| 阿黴素（Doxorubicin）、博來黴素（bleomycin）、硫酸長春鹼（vinblastine）、達卡巴嗪（dacarbazine） | ABVD | |
| 非霍奇金氏淋巴瘤 | Cyclophosphamide、阿黴素（Doxorubicin）、長春新鹼（vincristine）、潑尼松龍（prednisolone） | CHOP |
| 生殖細胞瘤 | 博來黴素（bleomycin）、依託泊苷（etoposide）、順鉑（cisplatin） | BEP |
| 胃癌 | 泛艾黴素（Epirubicin）、順鉑（cisplatin）、5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil） | ECF |
| 泛艾黴素（Epirubicin）、順鉑（cisplatin）、卡培他濱（capecitabine） | ECX | |
| 膀胱癌 | 氨甲蝶呤（Methotrexate）、長春新鹼（vincristine）、阿黴素（doxorubicin）、順鉑（cisplatin） | MVAC |
| 肺癌 | 環磷酰胺（Cyclophosphamide）、阿黴素（doxorubicin）、長春新鹼（vincristine） | CAV |
| 大腸癌 | 5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil）、亞葉酸（folinic acid）、奧沙利鉑（oxaliplatin） | FOLFOX |
目前有許多化學療法相關的治療策略。化學療法的目的可能是治癒疾病，也可能是延長病患壽命或是和緩醫療。
- 誘導化療（Induction chemotherapy）是用化療藥物第一線的治療方式，這種化療目的是為了治癒癌症[3]。
- 化療結合的綜合性治療方案（Combined modality chemotherapy）是合併利用化療以及其方式來治療癌症，會使用的方式有外科手術、放射線療法及/或高溫療法。
- 鞏固性化學治療（Consolidation chemotherapy）是在癌症症狀緩解後進行，為的是延長整體無病時間，提高生存率。鞏固性化學治療會和之前的誘導化療使用相同的藥物[3]。
- 增強性化學治療（Intensification chemotherapy）和鞏固性化學治療一様，但會使用和之前誘導化療時不同的藥物進行治療[3]。
- 聯合化療（Combination chemotherapy）是在病患身上同時使用幾種化療藥物進行治療，這些藥物的原理及副作用都不同，最大的好處是減小隻使用一種藥物時會出現的抗藥性，而且藥物使用的劑量也會比較低，降低毒性[3][4]。
- 前導性化療（Neoadjuvant chemotherapy）是在進行其他局部治療方式（例如手術）之前先進行的化療，其目的是在使腫瘤縮小[3]。若是癌症有高度的微轉移風險，也會進行前導性化療[5]。
- 輔助型化療（Adjuvant chemotherapy）是在放療或是手術後進行，若是治療後癌細胞存在的證據並不充份，但癌症復發率又高，就會進行輔助型化療[3]。輔助型化療也可以殺死擴散到身體其他部位的癌細胞。因此可以用輔助型化療來治療癌細胞的微轉移，也減少這些傳播細胞造成的復發率[6]。
- 術前後化學治療（Perioperative Chemotherapy）：在手術前後皆進行化學治療
- 維持性化療（Maintenance chemotherapy）是為了讓癌症緩解的效果可以持續，之後重覆進行的低劑量化療[3]
- 救援性化療（Salvage chemotherapy）或姑息性化療（Palliative chemotherapy）的目的不在治癒癌症，而是在減少腫瘤負荷以及延長預期壽命，一般而言，這類的化療方案毒性可能會有比較理想的毒性特徵[3]。
所有化療方案的前提都是病患可以承受治療過程當中不適及副作用。一般會先評估病患的日常體能狀態，來確認病患是否可以進行化療，以及化療的劑量是否要降低。因為在每一次的療程中，腫瘤中只會有部份細胞死亡（fractional kill），因此需重覆進行數次療程，讓腫瘤可以繼續縮小[7]。目前的化療方案是定期的藥物治療，而其頻率以及用藥持續的時間會受到藥物對病患的毒性所限制[8]。
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