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质子重离子治疗可对肿瘤“立体定向爆破”

供稿人:姚恒美  供稿时间:2015-12-10   关键字:质子重离子  癌症治疗  
何谓质子重离子治疗

所谓质子,就是指氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子。用质子加速器产生高能质子束,在精确控制下摄入人体,将能量准确地释放到病变部位,达到治疗效果,便是质子治疗。而重离子就是比电子重的粒子,应用于放射线治疗的重离子通常是指碳素离子。

如今,肿瘤的三大治疗方法分别是外科疗法(手术)、化学疗法以及放射线疗法。其中,放射线疗法的最大优点是无需切除器官,能够保持器官的形态与功能的完整。肿瘤放射治疗中使用的放射线主要可分为光子束和粒子束,传统放疗使用的是光子束(X射线及伽马射线),而质子与重离子治疗使用的是粒子束。

发达国家很早就开始研究将质子用于临床治疗的可能性。直至1990年,美国罗玛琳达(Loma Linda)大学医学中心首先启用了医学专用质子装置,正式宣告质子治疗进入临床医学领域。

质子重离子治疗肿瘤的优势

质子重离子治疗技术是当前国际公认最为先进的放疗技术。质子重离子放疗的原理为:质子或碳离子经由同步加速器加速至约70%的光速时,这些离子射线被引出射入人体,在到达肿瘤病灶前,射线能量释放不多,但是到达病灶后,射线才会瞬间释放大量能量,形成名为“布拉格峰”的能量释放轨迹,整个治疗过程好比是针对肿瘤的“立体定向爆破”。质子重离子放疗利用射线良好的物理剂量分布和优越的放射生物学效应可对正常组织实施最大程度的保护,大大降低放疗的毒副作用,而有效实现对肿瘤的杀灭。

质子有比光子强1.2倍的放射生物学损伤效应,而碳粒子有更强的放射生物学损伤效应。特别是碳粒子对抗放射的肿瘤组织有更强的杀伤力,这一点表现在对缺氧细胞、P53突变的肿瘤、抗放射的S期细胞、固有抗放射的肿瘤细胞、肿瘤干细胞有更强的杀伤力,具有抑制肿瘤的浸润和转移的潜力。

全球质子重离子放疗技术的发展情况

过去20年,越来越多的发达国家正投入质子重离子肿瘤技术研发,各国均由政府主导,发起抗击肿瘤的“国家战略”。但目前也仅在美国、日本和德国等少数发达国家拥有质子重离子放疗技术,全球范围内作为医疗用途的粒子装置有40余台,绝大部分为质子装置。

20世纪70年代中期,美国的劳伦斯伯克利实验室首先将重离子应用于临床治疗,取得了显著的效果。但伯克利加速器建设主要用于高能量物理实验,在能源部不愿意投入之后,美国国家癌症中心认为他们无法独自负担高昂的加速器运行费用,决定暂停该项目。美国从而将目光转向质子,因为质子相对重离子更易被加速,建造费用也较低。质子项目已在美国加州罗玛琳达大学医学中心、波士顿的麻省总院运行。目前,美国科学家正急于把重离子项目重新全面引入美国。

日本在1983年提出“抵抗癌症”国家战略,并于1994年全面启动重离子医用加速器治疗中心,这是世界上第一个专用于肿瘤临床治疗的重离子医学中心。该项目由日本国立放射研究所主导,医学中心坐落于东京近郊千叶县。此后,大学和大型企业相继加入千叶重离子医用加速器治疗中心的研发队伍。2002年兵库县的两家碳离子企业加盟,2010年群马大学加入。

德国经过多年积累,于2004年建立了海德堡重离子与质子治疗中心,由海德堡大学附属医院和德国州政府共同投资1.19亿欧元。中心于2009年正式开始接受病人,2012年建造了世界上第一台360度质子刀和重离子刀治疗一体机,并已广泛用于临床治疗。

截止2013年底,全球已有12.5万例患者接受了质子重离子治疗,这一技术的治疗领域已经扩展至包括肺癌、前列腺癌、头颈部肿瘤、乳腺癌(尤其是左乳,因传统放疗可能损伤心脏)在内的常见肿瘤。

过高的成本仍是阻碍质子重离子治疗普及的最主要因素,因此探索廉价的质子束癌症疗法是国内外该领域科学家的方向之一。2013年,欧洲核子研究中心与名为“先进肿瘤治疗”的英国公司合作,力求降低新型替代技术的成本。

国内质子重离子治疗技术发展现状

2014年6月,上海市质子重离子医院成功完成首例临床试验,为一名71岁的前列腺癌患者进行首次针对肿瘤病灶的“立体定向爆破”治疗,标志着这家“十年磨一剑”的医院正式步入临床阶段,并成为中国第一家、全球第三家拥有质子重离子放疗技术的医疗机构。

相比国外,我国的质子重离子治疗起步并不慢。我国从1995年起,将“核医学和放射治疗中先进技术的研究”列为国家 “九五”攀登计划项目,“重离子治癌技术”是重要的研究内容之一。2004 年国内第一台质子治疗设备在山东万杰肿瘤医院质子治疗中心投入使用。2006年,中国科学院近代物理研究所与兰州军区兰州总医院合作利用碳离子束,对4例浅层恶性肿瘤患者进行了首次临床治疗试验,使中国成为国际上第四个进行重离子临床试验的国家。

2011年国务院发展研究中心召开质子、重离子肿瘤治疗系统专题研讨会,提出未来10年在中国建立不少于20家质子重离子肿瘤治疗中心,同时加紧研发实现国产化。目前国内在建及拟建的质子重离子中心有南京军区福州总医院、解放军301医院等。


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