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放射治疗迈入粒子时代

放射治疗迈入粒子时代

  质子重离子放疗技术是世界最先进的放射治疗手段,该技术运用质子或重离子射线在精准杀灭肿瘤的同时,能够有效保护正常组织,堪称打击肿瘤的“定向爆破”——

  日前,首届合肥国际放射医学物理论坛在中国科学技术大学举行。此次论坛由中科大与北美华人医学物理师协会联合主办,中国工程院院士万元熙、何多慧、夏佳文,中国科学院院士方守贤,上海质子重离子医院常务副院长陆嘉德,美国佛罗里达大学质子中心教授李左峰等30余名国际放射医学顶尖专家齐聚合肥,共同研讨“质子和重离子放疗技术在中国的未来”。

  揭开质子重离子“面纱”

  说起放疗技术,人们首先想到的可能是常规射线如X射线、γ射线等光子放射治疗。实际上,放射治疗作为一种物理疗法,已经历了一百多年历史,与手术和化学药物治疗一起成为目前肿瘤治疗的三大主要手段。但由于多种原因,常规射线放疗技术的发展已进入瓶颈阶段。质子和重离子束的出现为放射治疗进一步发展提供了广阔的空间。

  何为质子和重离子?质子和重离子放疗技术又是什么?专家指出,质子即氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子,重离子即碳、氖、硅等原子量较大的原子核或离子。质子和重离子放疗技术,则是指质子或重离子射线在加速器中被加速到光速的70%(约21万公里/秒)时引出,射入人体,一旦到达肿瘤病灶,瞬间释放大量能量杀灭肿瘤细胞,随后能量迅速衰减。粒子射线在整个射程中,犹如“立体定向爆破”,对肿瘤细胞产生强大的杀灭效应,同时又对周围正常组织的损伤相对较小,从而达到杀灭肿瘤又不产生明显放射毒副作用的目的。

  癌症是威胁人类健康和生命的顽疾。世界卫生组织最新发布的《世界癌症报告》显示,截至2012年约有1410万病例,因癌症死亡人数约820万。其中,中国新发癌症病例数约占全世界的20%,癌症死亡人数约占全世界的25%。在本次论坛上,专家们深入介绍了国际和我国放射治疗技术中所取得的经验,着重讨论了我国质子和重离子放疗的目前状况和面临的挑战。

  “质子重离子放疗技术是世界最先进的放射治疗手段,其在精准杀灭肿瘤的同时,能够有效保护正常组织,是肿瘤治疗的‘利器’。 ”在论坛特邀报告中,上海质子重离子医院常务副院长陆嘉德如是说。

  打击肿瘤的“定向爆破”

  治疗更加精准、杀伤力更强、副作用更小……在论坛上,质子和重离子放疗技术的优势被专家多次提及。“质子和重离子放疗,在中国和世界上会有一个光明的未来。 ”本届论坛主席、中科大“千人计划”教授徐榭表示,质子重离子放疗堪称打击肿瘤的 幸运28 “定向爆破”,特别是对某些肿瘤来说,由于其具有能级高和穿透性强等特点,它比传统光子放疗临床疗效更好。

  对于肿瘤来说,越高的放疗剂量,就会越快越彻底的杀死肿瘤细胞。但对于健康器官来说,效果恰恰相反,越高的放疗剂量,就会带来越高的副作用。肿瘤一般在人体内不靠近皮肤的位置,放疗需要穿过健康的器官,这样健康器官就会受到一定剂量的损害。“质子放疗极其精准,可以使质子束拥有特定的能量和速度,精确到达体内特定位置的肿瘤。”德国慕尼黑质子中心院长Hauffe介绍,传统的光子放疗在穿透皮肤之后剂量会被吸收一大部分,进入到身体深处的剂量会降低,随之在肿瘤后方也会有射线穿透,尽管光子放疗可以从多个方向对肿瘤部位进行照射,但无法避免对健康组织更大的损伤;质子放疗在肿瘤部位的剂量比在肿瘤前方要高,并且在肿瘤后方没有剂量穿透,每次照射可以对健康组织有更少的辐射。

  与伽马刀、托姆刀、赛博刀等新兴光子放疗技术相比,质子和重离子放疗的优势是什么?“质子和重离子对肿瘤周边正常组织和器官的保护,比光子要好。”上海质子重离子医院临床技术委员会主任蒋国梁教授指出,这些新兴光子放疗技术有其特别的优势,但质子和重离子放疗副作用更小,而重离子治疗对恶性肿瘤的杀伤性更强,特别是那些抗拒光子放疗甚至质子放疗的,比如黑色素瘤、软组织肿瘤、腺样囊性癌等包含大量乏氧细胞的恶性肿瘤,有更强的杀灭效应。对于肿瘤的杀灭效应,如果光子是1的话,质子的效应可能是1-1.2,而重离子可能是2-3。

  “由于副作用更小,质子放疗更多用于儿童肿瘤治疗。 ”美国佛罗里达大学质子中心教授李左峰说。儿童肿瘤一直是质子放疗重要适应症之一,即使明确反对质子放疗的专家,也对质子治疗儿童肿瘤持赞同与支持态度。除了能够减少对正常器官的伤害之外,质子放疗能够明显减少二次原发肿瘤发生几率,有利于儿童肿瘤患者长期生存与生长发育。对于某些肿瘤来说,由于其对质子重离子更加敏感,因此质子重离子放疗效果也更加突出。 “眼球黑色素瘤、眼底血管瘤、脊索瘤、鼻窦癌,是质子放疗治愈率最高的四类肿瘤。 ”李左峰透露。幸运28

  “粒子时代”的放射治疗

  “从目前全国已计划上马的项目来看,我国质子重离子放疗的趋势势不可挡,很多病人还去其他国家寻求先进的放疗技术。 ”徐榭认为,我国应该制定一个质子和重离子放疗事业的战略发展规划,鼓励产业化和创新精神,集中力量开发国产设备,提高硬件设计和软件集成的水平,最终使我国的放疗设备能够像核电技术、高铁技术一样出口到其他国家。

  目前,世界上拥有大型重离子加速器的国家,都在全力进行质子和重离子治疗装置的建造和治疗技术基础及临床应用研究。在质子方面,美国、日本因起步早、技术成熟,已走在全球质子治疗的前沿。其中,美国各地投入运营的质子治疗中心有14家,另有10家正在建设;日本有12家粒子机构开展质子临床治疗,还有3~4家质子治疗中心正在建设。除了日本,亚洲还有韩国、中国台湾以及沙特已经或即将拥有质子治疗中心。在重离子方面,除了上海质子重离子医院,还有德国、日本、意大利的6个医疗机构拥有重离子设备并使用碳离子治疗患者。

  在中国,中科院近代物理研究所自2006年以来,已研制了重离子治疗的装置并应用到临床;从2014年开始,上海质子重离子医院已进入临床使用阶段;上海应用物理所等单位正在积极研发国产质子放疗装置;合肥市也在计划建立质子重离子肿瘤医院。统计数据显示,截至2014年底,全球共有超过10万名患者接受了质子治疗,超过1.5万名患者接受了重离子治疗。

  “质子重离子放疗,是新型的肿瘤治疗‘利器’,但并不是患者想象中的‘神器’。 ”徐榭说,在加速器设计和图像引导治疗计划等技术方面,质子和重离子放疗还有很多不成熟的地方;相对光子放疗来说,质子和重离子放疗设备非常昂贵,一台国产重离子医疗设备就需5.5亿元;重离子治疗还存在不确定因素,对重离子的放射生物效应需要进一步了解和研究。

  但运用质子或重离子射线治疗肿瘤,杀癌效果好、毒副作用小,是当前世界公认最尖端的放射治疗技术。该技术除对头颈部、脑、前列腺、软组织、肺、肝等部位肿瘤有较好疗效外,对一些难以手术或常规放疗效果不佳的肿瘤疗效也十分显著。目前,世界上仅德国、日本和美国等少数发达国家拥有质子重离子放疗临床技术。

  今年5月8日,国内首家、全球第三家同时拥有质子和重离子治疗技术的医疗机构——上海质子重离子医院开业,标志着国内肿瘤放射治疗正式迈入全球最前沿的 “粒子时代”。 “尽管目前在临床治疗效果、投资回收比例以及医学物理人才培养等方面还存在不少挑战,但中国发展质子和重离子放射治疗已进入一个新阶段。 ”徐榭表示。

  (原载于《安徽日报》 2015-07-07 11版)