综述肿瘤质子和重离子治疗技术

质子技术

放射治疗经过几十年的发展有了很大进步，从最早的X线发展到目前的适形和调强，通过技术的改进、影像技术的发展，逐步得到了提升。放疗作为肿瘤治疗的三大基本手段之一，其应用几乎覆盖从鼻咽癌到淋巴瘤等所有肿瘤谱，质子束治疗应该说是目前放射性治疗手段里面最好的一种。质子是由ErnestRutherford1919年在Manchester大学实验室发现，1946年Harvard物理实验室的RobertWilson提出了用质子进行放射治疗的建议，1954年在加州的Berkeley实验室进行了第一例质子治疗。逐渐在欧美的一些实验室开始治疗，这些病例都是集中在发达国家的大型实验室，因为那时的粒子治疗，包括质子治疗，加速器非常庞大，价格昂贵，占地面积非常大，一般的医院买不起，也无处可放。随着技术的进步，有一些公司开发出一些可以批量生产的相对小型化的质子系统，使得医院能够放得下、买得起。1990年美国Lomalinda中心建立了世界第一家医院用的质子治疗中心，陆续有哈佛大学MGH、美国东北质子治疗中心、日本的NNC也开展了质子治疗。

质子是构成原子核的微小粒子，带一个正电荷，可以经电场使之加速，达到极高的能量。在治疗过程中，使用质子加速器产生高能质子束，经过加速的高能量质子束，通过定位系统的精确控制下射入人体，将能量准确地释放到病变部位，达到治疗效果，这就是质子治疗。

质子治疗系统是一套庞大、复杂而又极其精密的高科技设备。全套设备由质子加速器、束流输运系统、束流配送系统、剂量监测系统、患者定位系统和控制系统构成，占地长达70米。其核心之一是回旋加速器，用以产生高能质子射束；加速器磁铁直径434厘米，重210吨。它发出质子束能量高达230兆电子伏，足以用于治疗体内任何深部的肿瘤。临床治疗时，质子束经一系列装置引入到专用的治疗室，进入旋转治疗架。治疗架是控制投射的庞大旋转装置，占据三层楼空间，它可以在病人静卧的舒适条件下，从任意方向投射到病人的肿瘤区域，并保证准确性在一毫米以内。治疗用的质子束，还需要根据病人病变的情况进行精细的调整，使之符合治疗的需要，以达到最佳剂量分布的目的。因此，质子治疗装置还设有调节和变换射束的照射系统。此外，为了使如此庞大而精密的复杂设备准确可靠地运行，质子治疗装置带有完善的安全与控制系统，以保证病人与工作人员的安全。

质子治疗是目前疗效最好，副作用最少的放射治疗方法。质子治疗系统是目前世界上最先进、也是最昂贵的超大型尖端医疗设备。质子治疗优势突出。放射治疗的最理想效果是给予肿瘤细胞根治剂量，而不损伤正常组织。传统放射治疗技术所使用的x射线或r射线是以指数形式衰减，其射程无法控制，所以对正常组织的损伤较大，这就限制了肿瘤的治疗剂量，肿瘤无法得到根治性治疗。而质子射线在能量释放过程中会出现博拉格峰，用自动化技术可人为控制其能量释放的方向和部位，我们称其为“定点爆破”技术，这就显著提高了肿瘤的治疗剂量，对肿瘤组织以外的正常组织损害极小，此外质子还有半影小，旁散射少等优良特性，从而提高了肿瘤治疗的精确度。因而与常规放射治疗相比可以使肿瘤的剂量提高20~30%，大大提高了肿瘤的局部控制率和治愈率，减少并发症的发生。可以说，质子治疗是目前世界上放射治疗领域最为精确和副作用最小，最先进、成熟的高科技治疗手段，具有非常良好的应用前景。

与传统放疗相比，质子治疗至少有四个方面的优势：提高肿瘤照射水平、提高局部控制率、减少并发症，以及加强放化疗的效果。所有适合放疗的肿瘤患者都是质子治疗的适应人群。质子治疗系统作为目前世界上最先进放的肿瘤放射治疗设备之一，目前在欧美等国家建有多个质子治疗中心，日本、韩国也建立了医院专用的质子治疗中心。在美国，每年有上万人接受质子治疗。所有适合放疗的肿瘤患者都是质子治疗的适应人群。尤其对于早期肿瘤患者，质子治疗的五年生存率达到80%以上。由于儿童放射线敏感性高于成人，传统的放射治疗会造成儿童肝脏、肾脏、脊髓、卵巢或睾丸等重要器官的放射性损伤。质子治疗可以通过精确“定向定点爆破”技术，使重要器官和组织免受损伤，从而解决了儿童患者放射治疗中的难题。对于有重要器官包绕的肿瘤来说，质子治疗也显示了极大的优越性。质子放射治疗在未来20-30年内将会成为肿瘤放射治疗的主流手段。据国外临床资料报道，经过质子治疗早期肿瘤患者的五年生存率达到80%以上。前列腺癌用于质子治疗的5年生存率为88%；对视神经胶质瘤，用质子治疗可在保存视力的情况下，直到治疗后3年无复发。对肝癌治疗，据报道，7年生存率达94%；对于身体状况较差的老年肿瘤和儿科肿瘤，经临床检验，治疗效果较好。眼黑色素瘤过去的治疗方法是摘除眼球，患者痛苦至极。质子治疗可以90%以上保存眼球，5年局部控制率为96%以上。

重离子技术

重离子束以其对健康组织辐射损伤小、对肿瘤靶区杀伤力大、可准确定位和精确控制照射剂量等独特优势。重离子束治癌是当今放射治疗中最科学、最先进、最优越的手段。重离子束治癌的发展是衡量一个国家放射治疗整体水平是否进入国际前列的重要标志。它的临床应用不仅会影响放疗领域，而且还会带动相关科学技术的大发展，其中包括医学、生物学、物理学、影像学、加速器技术、自动控制技术等。

目前世界上拥有大型重离子加速器的癌症治疗中心的国家包括美国，德国，日本。他们倾注了大量的人力和物力，进行重离子束治癌装置的建造和治癌技术基础及临床应用研究，重离子束治癌研究已成为放射治疗领域的前沿热点。

重离子束治癌的先驱性研究起源于美国的劳伦斯伯克利实验室（LBL），尽管当时的束流配送系统及治疗计划系统并不完善，但对于收治的2478例肿瘤病人，局部控制率较电子、X射线等治疗提高了2～3倍，与常规放疗相比具有明显的优越性。

在欧洲，重离子束治癌装置HITAG已于1996年在德国重离子研究中心（GSI）建成。GSI开展的一系列临床治疗试验取得了显著的成绩，GSI联合海德堡大学医院、德国癌症研究中心等机构，向德国政府建议在海德堡（Heidelberg）建造一台重离子束专用治癌装置。该项目获得德国政府批准，并得到了政府1.417亿马克投资。2002年5月，该装置动工兴建，现已建成运行，2008年起进行患者治疗，预计年治疗患者1000-2000例。

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《瑞金医院肿瘤质子中心即将开工 盘点和综述国内质子重离子医院现状和产业发展趋势》

来源：医谷综合整理