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质子治疗:全球最尖端的放射治疗技术

发布时间:2018-08-29 17:12 作者:携康国际 来源:未知 点击: 字号:

  质子重离子治疗,是国际公认的目前最为尖端、理想的肿瘤放射治疗技术,俗称放疗界中的“高富帅”,但在中国还处于起步阶段,鲜有患者接受质子重离子治疗。今天我们就为大家详细解读何为质子重离子治疗、适应症及如何接受质子重离子治疗。

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  1、质子/重离子治疗相关概念

  1.1 质子的概念

  所谓质子,就是指氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子。质子粒子极其微小,一万亿个质子排成直线只有一毫米长。

  1.2 质子放射线的概念

  氢原子通过加速器高能加速,成为穿透力很强的电离放射线,这就是质子放射线。

  1.3 质子治疗(肿瘤)

  质子带正电,可以经电场使之高速运动,达到极高的能量。所谓质子治疗就是应用质子加速器产生高能质子束(即质子放射线),在精确控制下射入人体,并将能量准确地释放到病变(肿瘤)部位,达到控制肿瘤增殖或促进肿瘤死亡的治疗方法。

  1.4 重离子的概念

  重离子指比a粒子(氦4)重的离子,如碳12、氖22、钙45、铁56、氪84和铀238等。很简单的来理解重离子:原子量比氦原子大的离子,称为重离子。

  1.5 重离子放射线的概念

  加速带电的氦,碳,及氖离子至接近光速,使其处于高能状态。成为穿透力很强的电离放射线,这就是重离子放射线。

  2、质子治疗、重离子治疗及传统放疗相互之间的异同分析

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  如上图所示,用于肿瘤治疗的放射线大体上可以分为光子放射线和粒子放射线两种。光子放射线就是光波,比如用于传统放疗的X射线和伽马射线等都是目前常用的放射线。粒子放射线恰如其名,就是利用氢原子核、碳原子核等粒子产生的放射线。因此,从放射线的性质来分类,质子/重离子与传统的放疗有本质区别。

  那么在肿瘤的放疗过程中,以质子/重离子为代表的新一代粒子放射线与X射线为代表的传统放疗所用到的光子放射线有什么区别呢?

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  如上图所示,传统放射治疗中的射线随机体组织的深入,能量逐渐衰减切不可控,因此在对肿瘤组织进行照射时,正常组织不可避免地会受到损伤。而质子/重离子放射线最大的特征就是当它进入人体内可以形成尖锐的Bragg峰(布拉格峰)。在形成峰之前的地平坦段为坪,峰后则是一个突然减弱陡直的尾。

  这种特殊的物理特性使得粒子放射线可以以极高的速度进入人体,在体内与正常组织或细胞发生作用的机会极低,当到达癌细胞的特定部位时,速度突然降低并停止,释放最大能量,产生Bragg峰,将癌细胞杀死。同时最大程度地减少了正常组织和细胞的损伤。这也是放疗领域所追求的最理想的治疗效果。

  清楚了粒子放射线和光子放射线的区别之后,我们再来比较一下质子治疗与重离子治疗的相同点和差异。

  前面已经谈到,质子和重离子均属于粒子放射线,他们都能在体内产生Bragg峰,因此都可以对肿瘤进行“精确制导”。那么他们的区别是什么呢?首先,从物理性质来说,通过它们的定义,我们不难判断,从质量上来说,重离子是比氦重的离子,而质子又是氢原子的一部分,因此质子比重离子轻。此外,从生物活性的角度来分析,重离子能够对肿瘤细胞DNA产生直接作用,使DNA的双链同时受到损伤,且不受氧浓度的影响,使正常癌细胞或乏氧癌细胞产生不可修复的致死性损伤,从而彻底杀死癌细胞。而质子在对癌细胞DNA损伤的程度不如重离子。因此,这一点上,重离子比质子具有更强的杀灭抵抗放射肿瘤细胞的能力。

  然而,尽管重离子治疗具有良好的物理特性及似乎优于质子治疗的生物特性,但是在重离子放射线照射过程中,产生的离子碎片对肿瘤前部和形成的末端小尾巴对治疗的影响,尤其是对末端横向散射的影响,以及如何进行有效评估等问题的研究,目前还不是很清楚。这也就造成了重离子治疗时,对正常细胞的所产生的后期效应至今评估不一,没有统一的标准。因此在应用方面,重离子治疗的普及远不如质子治疗。而从最初的陌生到现在的熟悉,质子治疗技术在欧美肿瘤医生和病人的心中已逐步扎下根来。现在,全美大约每年都有上万人要接受质子治疗,在这里,质子治疗日渐成为一种常规的治疗手段。

  我们从有关质子/重离子治疗设备的销售角度,也能看出二者目前的在市场的普及情况。据不完全统计,有以下三组数据值得我们注意:

  (1)当前全球商销售出的质子治疗装置是67台,而重离子治疗装置是4台(但不包括非商售,自研的德国汉得堡HIT),质子比重离子多16倍以上;

  (2)近3年中,全球售出质子治疗装置38台,没有售出过一台重离子治疗装置,全球质子治疗具有压倒优势;

  (3)近3年中,全球售出质子治疗装置38台,比前20年的销售总数29台还多;反之重离子治疗装置全球显著下降。

  综上所述可以得知:1、质子/重离子治疗凭借其特有的物理性质及生物活性,较传统放疗有显著的优势及治疗效果,有望成为未来放疗领域的发展趋势。2、目前质子/重离子治疗领域,仍以质子放疗为主,重离子放疗技术尚未完全成熟。

  2、质子能做什么?质子治疗的优势以及未来发展趋势

  质子束自身的性质决定了其在治疗过程中适应症及优势。质子束和传统放疗所用的X线最大区别是它们在体内的剂量分布。质子束的射程终点处有一个明显的局部高剂量区(Bragg峰),针对瘤体实现最佳照射治疗效果的同时,对周围正常组织进行了很好的保护,其后能量陡然降低至零。与传统放疗比较,质子/重离子放疗呈现出显著的优势,目前接受质子/重离子治疗的肿瘤患者大部分已经达到了比较好的效果:Ⅰ-Ⅱ期的肺癌病人进行单纯的质子/重离子治疗,5年生存率为55%,Ⅰ-Ⅱ期肝癌的5年生存率67%,前列腺癌的5年生存率达到93%, 肺癌的5年生存率达到73%,Ⅲ-Ⅳ期宫颈癌的5年生存率达到48%。

  除了以上数据,质子/重离子治疗优势还体现在:

  1、重离子和质子有足够的放射剂量能到达体内更深部位的肿瘤。重离子与质子能到达皮肤下30厘米深的组织

  2、明显提高对肿瘤的控制能力;对比传统放射方式,到达肿瘤部位的放射能量能大大的提高(质子刀能提高20%,重离子刀35%)

  3、明显减轻肿瘤周边正常组织的损害及副作用;

  4、减少放疗和化疗同时应用对正常组织的毒性;

  5、通过提高日照射剂量而明显缩短疗程;

  6、减少第二原发肿瘤的发生率

  3,中国质子治疗现状

  虽然质子重离子放疗对于肿瘤的治疗有多种优势,但在我国还处于起步阶段,较国际顶尖质子中心还有一定的差距,主要体现在以下两个方面:1、病例数量还未积累到一定程度,直接导致我国的质子中心医技人员在治疗方案及仪器调试、维护等方面经验不足。2、收治患者的局限性,目前中国的质子中心收治的患者多以早期或单一病灶的肿瘤患者为主,多发病灶的患者和儿童肿瘤患者收治较少。

  目前我国正在运营的质子重离子放疗中心有2家,但是获得国家CFDA批准的只有一家。而在美国目前已有17家运作成熟的质子治疗中心,不论规模还是技术都处于世界领先水平。

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