“肿瘤利刃”癌症治疗神器质子重离子放射疗法

2022-01-30 09:11:57 来源：壹点网收藏

手术疗法、放射线疗法和化学疗法并称癌症三大疗法，这三大疗法各有所长。在癌症治疗中，70%的患者均接受过放射疗法。随着科技的发展，对人体损伤最小，效果最好的粒子线放疗逐渐取代X射线放疗，成为众多患者的治疗方案。粒子线放射疗法可将放射线精准地集中于肿瘤部位、同时尽可能降低对肿瘤周围正常组织的影响。就放射线疗法而言，与欧美相比，日本的放疗技术全球领先。

“重离子之父”辻井博彦教授

辻井博彦教授已有近30年质子重离子放疗临床经验，他在书中写到“重离子治疗让难治性癌症的疗效显著提高。重离子具有良好的剂量聚集性和更高的细胞杀灭效应，因此，如果治疗对症，肿瘤的局部控制率和生存率都可以得到提高。”辻井博彦教授所在的日本放医研医院（QST病院）是日本第一家质子重离子项目医院，截至目前，该所医院质子重离子治疗病例均取得了约80％～90％的良好的局部控制率。

放疗的革命

X射线发现于1895年年末，次年便开始应用于医疗，不过治疗以止痛为目的。从那时起，科学家们就开始为改善放射线的剂量聚集性而积极不断地进行加速器和照射技术的升级研发，20世纪后半叶至21世纪初期的立体定向放射治疗和调强放射治疗等开启了革命性的三维放疗及粒子线放疗。

传统X射线放疗

1950年带电粒子线的放射线治疗登上历史舞台，由于粒子线本身具有极其适合癌症治疗的特性，因此迅速引起广泛关注。随着粒子线治疗在世界上获得众多支持，粒子线治疗设施的数量也在切实不断地增加，应用在临床的质子重离子疗法诞生。

质子重离子治疗室

“带电粒子线”其实包含多个种类，虽然曾有若干种不同的粒子线被应用于临床，但是目前粒子线治疗的主流主要是质子线和碳离子线（重粒子线）这两种。质子线和重粒子线这两者共通的特性是在进入人体后会形成高剂量区域（布拉格峰），因此可以被用来精准地照射肿瘤。

粒子线治疗原理

质子和重离子都属于粒子线，重离子多选用碳离子。质子和碳离子两者的剂量分布都存在布拉格峰，两者的产生都需要使用同步或回旋加速器，两者的适应症基本相同。两者的区别是，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，对于部分抗拒X射线甚至质子线的肿瘤有着更好的效果。杀伤力显然重离子更大，不过这也意味着，重离子治疗对正常组织的损伤会比质子治疗高一些，在穿透肿瘤组织后，还会残留一部分能量给到病灶后方的组织。

根据特性，质子重离子治疗的次数也不相同，相比质子治疗，重离子治疗的次数更少、疗程更短，几天即可完成治疗。而质子治疗，则需要几周的时间。在个体治疗过程中，射线类型的选择需视患者病情而定，每一位患者的病情不同，适合的射线类型也不同，并不是说更强效的就是更好的。所以将质子和重离子搭配使用，可以降低损害，增加治疗效果。

日新月异的质子重离子技术

碳离子同步加速器

最早的质子线治疗是1954年在美国劳伦斯伯克力国家实验室(LBNL)进行的。美国是质子线治疗先驱，随后瑞典、俄罗斯等国开始跟进，后来在日本和欧洲广泛开展，直至今日中国等大国也开展了这项治疗。不同于质子线，重粒子线治疗的临床应用较晚，美国LBNL实验室的重离子线研究用的是氖离子，且只做了几例实验就终止了。1994年，日本放射线医学综合研究所（现QST病院）才将碳离子线放射技术研发成熟并开始应用于临床治疗中。

质子重离子治疗未能普及的最大的问题在于粒子加速器设备的成本和体积上，最初的设备机房，需要近8000平米的两层楼才能勉强装下。随着重粒子线治疗有效性的呈现，为了满足全球癌症患者的治疗需求，2010年日本群马大学附属医院建成了第一台第二代小型化普及型医用重粒子线设备，第二代设备效果相同，但投资减少一半以上，占地面积也约为放医研HIMAC的三分之一左右，在重粒子技术普及方面迈出了关键性一大步。

为提高治疗安全性并达到最佳疗效，旋转机架是必须设备。质子线360°旋转机架成为全球质子治疗中心标配，但重离子实现技术难度更大，直到2016年，在放医研和东芝多年持续不懈的努力下，全球首台超导医用重离子旋转机架落成。在此之前，放医研也相机攻克了三维扫描、动态追踪等关键技术，这标志着医用重离子技术走向成熟，是实验性研究阶段走向临床应用阶段的重大里程碑。

2017年，日本国立放射线医学综合研究所迎来60华诞，放医研向外界公布和东芝、日立、三菱、住友四家企业联合攻关次世代医用重离子设备量子刀。其研发关键在于，采用激光等离子技术替代目前医用重离子设备中体积最大、耗资最多的同步加速器部分，量子刀功能会比现在设备更加强大。

日本质子重离子放射领先技术

同步加速器

直径缩小至20米，加速器可将质子和重离子加速至光速的70%后，束流进入治疗室，能够治疗人体内30cm深度的肿瘤。

动态追踪技术

在对胸腹部肿瘤（例如肺癌、肝癌等）治疗过程中，由于呼吸运动，肿瘤不可避免的会出现位置变化，这样射线可能会照射到肿瘤周围的正常组织。而动态追踪技术会检测患者的呼吸频率、幅度，根据病灶运动的周期自动触发射线或者控制病床的运动，最大程度保证质子全部照射到肿瘤区域。

笔形束扫描技术

笔形束扫描也就是调强质子放疗（IMPT），IMPT及IMRT对复杂形状肿瘤的照射更加精准。传统质子治疗用的是被动散射放疗，而笔形束扫描的治疗过程产生的中子更少，因此对周边正常组织的辐射会进一步降低。

360°旋转机架

有旋转机架，意味着可以从各个角度对肿瘤进行照射，治疗效果会得到很大提高；而没有旋转机架的治疗室只能45°或水平进行照射，不能最大程度的发挥质子的治疗优势。

患者定位和影像验证系统

借助计算机的高速处理能力及影像扫描能力，依托机械臂的灵活性，可根据患者的平躺位置，经影像设备成像和计算机处理后，自动调整机械臂至计划位置，从而保证束流准确无误地击中肿瘤靶区。

接受粒子线治疗的癌症患者人数激增

亚洲先进医学研究院健康管理专家顾问，寰宇上医首席专家张书泰博士介绍，具《亚洲先进医学研究院癌症放疗趋势研究报告》中指出，截至2019年，世界上实际运转中的粒子线治疗设施共计66家。日本占15家，接受过粒子线治疗的患者全球13万人，仅日本将近5万人。若按照人口比例换算，无论是在设施数量上还是在患者人数上，日本的粒子线治疗都是世界最大规模的，可以说日本是名副其实的“粒子线大国”，从诊疗经验还是设备性能都是全球最佳的。

重离子治疗取得辉煌成果

“重离子之父”QST病院副院长辻井博彦教授介绍，日本的前列腺癌5年生存率100%居全球之首，这得益于重离子治疗。前列腺癌患者中高危患者使用重离子治疗的5年生存率也要比使用X线治疗的患者高出10％～15％。肝细胞癌和直肠癌的生存率上，重离子取得了胜过手术疗法的治疗效果。骨与软组织肿瘤的治疗上，原来只有无法手术的病例才可以被接收作为重离子的治疗对象，经日本厚生劳动省先进医疗会议讨论，由于重离子治疗的有效性，决定从2016年开始被纳入保险支付范围，让日本骨肿瘤5年生存率提升近20%。

胰腺癌接受质子重离子放疗变化

胰腺癌向来是难治性癌症的代表，如果无法手术，则患者的5年生存率基本接近于零，因此一般只能统计2年生存率，而重离子联合抗癌药物化疗的疗法取得了2年生存率约50％的良好成果，只有日本可以统计胰腺癌5年甚至10年生存率。此外，头颈部肿瘤包括眼部以及颅底肿瘤、肺癌等肿瘤治疗上，重离子的成果也不负期待。

重离子治疗改写腺癌和肉瘤无法放疗的历史

恶性肿瘤中最多的是上皮性恶性肿瘤中的鳞状细胞癌，多发于口腔、咽喉、食管、肺、宫颈等部位，转移时主要经淋巴管扩散。上皮性恶性肿瘤中，还有在产生分泌物的腺体组织上发生的“腺癌”，多发于消化道、肺、子宫体、乳房、前列腺、胰腺等部位，转移时主要经血管扩散。

脊索瘤接受质子重离子放疗后明显缩小

传统X放射线治疗对腺癌和肉瘤类的肿瘤难以奏效，但重离子线，经过众多临床数据证明，无论是对哪个部位上的腺癌或肉瘤、骨与软组织脚瘤、恶性黑色素瘤等，都有非常好的治疗效果。特别是肉瘤类的恶性肿瘤，一般需要通过手术切除肿瘤和周边组织，但是如果是使用重离子治疗，则无需开刀，且患者治疗结束后的生存质量也可以得到保障。

重离子放疗基本未见重度不良反应

放射线治疗可能引起的不良反应中，全身性不良反应包括身体倦息、食欲缺乏、呕吐等，还有白细胞和血小板的减少、贫血等。仅限于照射部位的不良反应有照射范围内的脏器或器官出现不同程度的功能下降等情况。从1994年起日本QST病院开展重离子治疗，无一例重度不良反应，肿瘤照射周围正常器官和组织的损伤也较轻微，是非常理想的肿瘤治疗手段。

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