质子治疗原理

　　放射治疗的发展史已经有一个多世纪，截止到目前，放射治疗仍是恶性肿瘤重要的局部治疗手段。据世界卫生组织(WHO)统计，大约70%的癌症病人在治疗癌症的过程中需要放射治疗的参与。传统放疗的主要技术是直线加速器的光子放疗，利用高能X线或Γ射线等来治疗肿瘤的技术。近20年来，国际医学界发现并应用了一种全新的放射治疗技术，称为粒子放疗。实验研究和临床治疗证明，粒子放疗的疗效明显优于光子放疗，放疗的毒性和不良反应明显低于光子放疗。

　　质子治疗又称为质子线放射治疗或质子刀治疗，是粒子放射治疗最重要的组成部分。它是目前世界上最先进的无创治疗肿瘤的方式之一。欧美等发达国家从二十世纪60年代开始将质子治疗应用到肿瘤临床治疗，并取得了非常好的效果。质子治疗由于其超好的保护性和有效率已经成为美国、西欧乃至全球放射治疗最前沿的治疗方法，更是儿童肿瘤放射治疗的最优选择。

　　一、质子治疗的原理

　　质子，是指氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子。质子治疗中使用的质子来于离子源，在那里氢原子被分解为电子和质子。质子被注入回旋加速器进行加速，使其成为穿透力非常强的电离放射线，这些射线以极高的速度进入人体，通过特殊形状的设备进行引导，最终到达靶向肿瘤部位进行治疗。

　　质子治疗使用的是具有电离辐射的高能量射线。所谓电离辐射是指质子进入人体并达到肿瘤细胞所在位置时，带正电子的质子会吸引癌细胞中的电子，从而诱导肿瘤细胞发生“辐射游离”(细胞失去电子的过程)。因为癌变细胞的高分裂率以及修复受损的DNA能力降低，使得其DNA特别容易受到攻击，所以这种辐射游离特别容易发生在肿瘤细胞的DNA上，当DNA上大量的基因被破坏到无法修复的程度，肿瘤细胞就会停止分裂或者死亡。

　　二、质子治疗的特性

　　质子治疗(质子射线)与传统放疗(高能光子束)相比，最主要的区别在于射线进入人体后的辐射剂量分布。

　　光子射线在照射路径中全程分散释放能量(沿途爆破)——即进入人体后辐射剂量迅速增加达到最大，随后缓慢降低。这使得放射路径上，处于肿瘤之前的正常组织受到了比肿瘤处更大的照射剂量，而处于肿瘤之后的正常组织也要受到相当大剂量的照射。这些正常组织在接受大剂量照射后就可能引起肿瘤早期或晚期的并发症，包括恶心、呕吐、组织功能减弱或缺失、甚至继发肿瘤。

　　与传统放疗不同，质子射线的特点是在照射路径的末端才释放大部分能量(定点爆破)——即质子射线在进入人体后只会释放极低能量，而在达到肿瘤区域后辐射剂量迅速升高，形成超高的能量峰，并释放剩余所有能量，穿越肿瘤区域后质子线的剂量陡然降低至零。这种以极快的速度穿透到人体内部，到达癌细胞所在的特定部位，速度突然降低并停止，释放出最大能量的特性在医学上被称为“博拉格峰效应”(BRAGG峰)。

　　博拉格峰效应是质子及极少数粒子独有的医学物理特性。这种优良的剂量分布特性允许高辐射剂量集中于肿瘤部分，即将博拉格峰置于肿瘤灶上。博拉格峰的深度是可调可控的，临床上可以通过调节质子射束的能量，并且按肿瘤大小恰当地扩展峰的宽度，使高剂量区集中在不同深度和不同大小的肿瘤部位。

　　由此，在质子治疗过程中肿瘤前部的正常组织受到的辐射剂量微乎其微，而肿瘤后方的正常组织几乎不会受到任何辐射，这便从整体上提高了肿瘤的受辐射剂量而降低了周围正常组织遭受的损伤。

　　内容来源:肿瘤放疗专家申戈