质子重离子治疗肿瘤,质子治疗和重离子治疗的区别,质子放疗和重离子放疗的区别

　　质子治疗的历史

　　1946年，Robert率先提出质子具有物理学优势，可用于治疗肿瘤。1954年伯克利实验室首次采用质子治疗晚期乳腺癌，1990年利弗尼亚Loma Linda大学建立了第一家具有高能质子束的医疗中心，至2013底，全球共有超过50家质子治疗中心。2004年山东万杰医院建立了我国第一家质子治疗中心，上海质子重离子医院也于2014年开始治疗患者。2019年，由中国科学院近代物理研究所及其控股公司兰州科近泰基新技术有限责任公司研制的重离子治疗肿瘤医疗设备——“碳离子治疗系统”获批第三类医疗器械产品注册，安装于甘肃省武威肿瘤医院，具有自主知识产权，是国内首台由国家药品监督管理局批准注册的国产碳离子治疗系统。2021年，我国首台国产质子治疗示范装置(由瑞金医院、上海联和投资有限公司和中国科学院上海应用物理研究所合作，于2013年开始研发)已在瑞金医院肿瘤(质子)中心进入临床测试阶段。(下图为瑞金医院肿瘤质子中心布局图)

　　质子治疗的技术发展

　　物理学：之前在运行中的质子设备多采用固定散射技术生成治疗野，大多数发表的临床研究中也是采用该种技术。其有射野较小，适形性较差，多野治疗时输出慢等的缺点。目前随着技术的发展，调强质子放疗(IMPT)和180/360度的旋转机架越来越多。(下图为360度旋转机架治疗机房)

　　Flash治疗技术：具有超高剂量率(>40 Gy/s) 的电离辐射被称为Flash照射，与常规剂量率照射相比，除了治疗时间大大缩短之外，它在有效抑制肿瘤生长的同时显著降低了对正常组织的辐射损伤。

　　生物学：有初步临床证据显示质子治疗在儿童肿瘤、中枢神经系统肿瘤、颅底肉瘤、眼球黑色素瘤、肝肿瘤和其它一些肿瘤中优于X线。

　　质子放疗和普通放疗的区别

　　常规放疗使用不带电的光子，例如X射线(加速器)或者γ射线(伽马刀等)，而质子带正电(氢原子核)。两者在生物效应上区别不大，但物理效应差别很大，质子的LET高，布拉格峰尖锐，这也就意味着可以把剂量集中在肿瘤位置，而对于周边正常组织的损伤较小。需要注意的是，肿瘤本身是有体积的，所以实际应用中，布拉格峰也需要展宽(SOBP)后使用。　　

　　质子治疗的优劣势

　　优势：前面已经说的差不多了，主要就是物理效应好所以对正常组织的伤害相对较低，身体副反应少。

　　劣势：一是不可回避的成本问题，占地面积巨大，机器至少几个亿，而且还没包含维保费用。另外，我多说一嘴，不管是几室的质子机房，同一时间永远只能有一个机房在实际出束，运行成本也比较高。对病人来说的话，以已运行多年的上海质子重离子医院为例，一个疗程大概在30万人民币左右，自费。二是对于很多常规病种，光子治疗已经很成熟，和昨天说的一样，更好的剂量分布并不意味着更好的临床获益，又或者说，再好个10%的效果需要付出100%以上的成本。(下图为上海质子重离子医院同步加速器)

　　不过我也知道，很多事情不是这样算的，一来科技是第一生产力，但凡能往前走一小步都是很大的进步;二来质子项目是我们国家目前重点发展的内容之一，是我们实现弯道超车一个很好的标的，有些国产质子设备已经实现装机(瑞金医院肿瘤质子中心)，很快就能在临床上见到。(下图为甘肃武威重离子中心同步加速器)

　　质子治疗和重离子治疗的区别

　　重离子就是比质子重的带电粒子，通常包含带电的氦、碳及氖离子等，目前临床上在应用的主要是碳离子。

　　前面我们提到了质子治疗和常规放疗相比：物理效应有了明显提高，但生物效应相似。而重离子放疗和质子放疗相比则：物理效应相似，但生物效应有了明显提高。这是因为光子和质子破坏的是肿瘤细胞的单链，而重离子破坏的是肿瘤细胞的双链。如果X线的相对生物学效应是1，那质子大概是1.1，重离子则可以达到3左右。所以重离子在乏氧细胞的杀伤、辐射不敏感肿瘤的放射治疗上有更大的发展空间。

　　另外，得益于相对生物学效应的增加等因素，重离子治疗一般分次更少，疗程更短，减少了治疗时间。

　　多线束复合治疗技术(采用常规光子治疗或者质子治疗先将辐射敏感性肿瘤细胞杀灭，然后采用碳离子等杀灭乏氧细胞等辐射抗拒细胞，有可能取得更为理想的临床治疗效果)也在进行逐步研究和成果产出。

　　不过重离子的成本比质子放疗更高，而且没有更充分的证据能带来比质子治疗更好的临床收益，目前应用比较少。

　　内容来源:苏七 LA技师