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质子和重离子放疗原理

时间:2019-08-03     作者:山东质子治疗中心   阅读

       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。质子和重离子技术是放疗中的一种,是国际公认的放疗尖端技术,质子和重离子同属于粒子线,与传统的光子线不同,粒子线可以形成能量布拉格峰,能够在对肿瘤进行集中爆 破的同时,减少对健康组织的伤害。

       相对于开展百年之久的传统放疗,质子重离子治疗代表了放疗的最高技术和未来趋势,由于技术和价格因素,仅在德国、日本和美国以及我国等少数国家开展,全球范围内作为医疗用途的粒子装置仅有数十台。

       放射治疗,作为一种经典的肿瘤物理治疗手段,已有100多年的历史,目前最常见的放射治疗技术有:立体适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)。大约有70%的肿瘤患者在其病程的某一阶段需要接受放射治疗,可以说,放射治疗已经成为肿瘤治疗不可或缺的手段之一。

       而质子和重离子放疗的出现,使得现代放射治疗又迈入了一个崭新的发展时代。此前常用的放射治疗,使用的是X线,也就是电子线;而质子重离子治疗,则使用质子线或重离子线,射线的粒子质量更大,对肿瘤的杀灭效应也更为强大。质子,是氢原子失去一个电子的粒子;重离子,是碳、氖、硅等原子量较大的原子失去一个或几个电子后的粒子。

       目前肿瘤放疗界普遍认为质子重离子治疗通过集成高能物理、加速器制造、计算机、自动控制等新技术应用于肿瘤的影像成像、放疗计划、实施和质量控制,使肿瘤放疗的精确性达到当今最高水平,既能有效杀灭肿瘤细胞,又能最大限度保护周围健康组织,具有精度高、疗程短、疗效好、副作用小等优势。

       常规放疗的射线是光子(如高能X 射线、60Co射线等),在穿透人体组织后能量会大量衰减,既影响了肿瘤靶区剂量分布,也导致周围组织会受到较大辐射损伤。而质子和重离子射线在进入人体的过程中剂量释放很少,但到达肿瘤靶区时能量全部释放,形成所谓的Bragg峰,类似于在肿瘤区域进行“立体定向爆 破”,即肿瘤靶区接受了较大放射剂量,而周围组织的损伤则降到最低。

       其中重离子放疗使用的是比质子具有更高能量的粒子射线(目前最常用的是碳离子),能有效杀灭乏氧的或放疗抵抗的肿瘤细胞,并且对各个细胞周期的肿瘤细胞都具有杀伤作用。

质子和重粒子1.png

       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”,能够对肿瘤病灶进行强有力的照射,同时又避开照射正常组织,实现疗效最大化。

质子和重粒子2.png

       国际公认的、最先进的放疗技术是质子重离子治疗技术。其在对实体肿瘤进行射线“打击”时,能对肿瘤病灶进行强有力的照射,同时避开正常组织照射,从而实现疗效的最大化。  根据国际临床资料统计,对头颈部、脑、前列腺、软组织、肺、肝等部位肿瘤有较好疗效,对一些难以手术的癌症、常规放疗难以治愈的癌症有显著成效。质子治疗的适应症比较广泛,对于脑部良恶性肿瘤(脑膜瘤、脑转移瘤、垂体瘤、脑胶质瘤、听神经瘤、颅咽管瘤等)、脊髓肿瘤、脑血管疾病(脑动静脉畸形、海绵状血管瘤等)、头颈部肿瘤(鼻咽癌、口咽癌等)、颅底脊索瘤和软骨肉瘤、眼部病变、胸腹部肿瘤、儿科肿瘤等均有较好的疗效。国外临床治疗数据表明,质子治 疗 肿 瘤有效率高达80%,被高能物理界和医学界评估为疗效最好、副作用最少的治疗方法。

质子和重粒子3.png

       质子装置介绍质子治疗系统是一套庞大、复杂而又及其精密的高科技设备。全套设备由质子加速器、束流输运系统、束流配送系统、剂量监测系统、患者定位系统和控制系统所构成,占地长70米。其核心之一是回旋加速器,用以产生高能质子射束;加速器磁铁直径434厘米,中210吨。它发出质子束能量高达230兆电子伏,足以用于治疗体内任何深度的肿瘤。临床治疗时,质子束经一系列装置引入到专用的治疗室,进入旋转治疗架。治疗架是控制投射的庞大旋转装置,占据三层楼空间,它可以在病人静卧的舒适条件下,从任意方向投射到病人的肿瘤区域,并保证准确性在一毫米以内. 治疗用的质子束,还需要根据病人病变的情况进行精细的调整,使之符合治疗的需要,以达到最佳剂量分布的目的。因此,质子治疗装置还设有调节和变换射束的照射系统。此外为了使如此庞大而精密的复杂设备准确可靠地运行,质子治疗装置带有完善的安全与控制系统,以保证病人与工作人员的安全。 

 

       山东 淄博万杰肿瘤医院质子治疗中心  2004年12月治疗第一例肿瘤患者,目前已治1900余例各类肿瘤患者,拥有360度旋转束治疗室,十年经验,大宗病例,疗效确切,世界公认的尖端技术。何必舍近求远,质子治疗就在身边!  

质子治疗癌症主要优点包括:肿瘤邻近重要器官,病者亦可获得最好的疗效,而重要器官可受到保护;若肿瘤复发,患者还有再次接受质子治疗的机会;显著减少短期及长期副作用;提升癌症患者的生活质量;明显减少对发育中的少年儿童患者生长发育的影响;明显减少次发性癌症的风险 。


质子治疗适应症:

1、头颈部肿瘤:脑膜瘤、脑胶质瘤、颅咽管瘤、垂体肿瘤、颅底脊索瘤、颅底软骨肉瘤、前庭神经鞘膜瘤、鼻咽癌、鼻腔鼻窦恶性肿瘤、腮腺恶性肿瘤、口咽癌、口腔恶性肿瘤、腺样囊性癌、恶性黑色素瘤、软组织肉瘤、血管外皮瘤、复发性头颈部恶性肿瘤、髓母细胞瘤、室管膜瘤、面部纤维肉瘤、海绵状血管瘤、颅内生殖细胞瘤、血管内皮细胞瘤、神经纤维瘤、畸胎瘤、舌根癌、牙龈癌、骨巨细胞瘤、喉癌、淋巴瘤  原始神经外胚层肿瘤PNET。

2、胸 部肿瘤:肺癌、恶性纵膈肿瘤包括恶性胸腺瘤、恶性胸壁肿瘤、恶性胸膜间皮瘤、肺部转移肿瘤、纵膈淋巴结转移肿瘤、食道癌、贲门癌、乳腺癌、上皮样肉瘤、尤文氏肉瘤、非霍奇金淋巴瘤。

3、腹部 盆腔及其他部位肿瘤:肝癌、胆囊癌、胆管癌、肝外胆管癌、胰腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、子宫颈癌、脊髓肿瘤、骶尾部脊索瘤/软骨肉瘤、骨肿瘤、肾癌、卵巢癌、平滑肌肉瘤、软组织肉瘤、复发性腹盆腔肿瘤、原始神经外胚层肿瘤PNET。


       截止到2015年淄博万杰肿瘤医院质子中心对治疗的1500例(以肿瘤Ⅰ、Ⅱ期为样本)肿瘤患者进行质子治疗效果统计,部分统计数据如下: 1、非小细胞肺癌一年局部控制率95 %,5年总生存率61.7 %;2、肝癌一年局部控制率为94.1%,一年的总生存率为88.2%,五年总生存率65.3%;3、胰头癌1年局部控制率45%,3年总生存率30%;4、脑膜瘤1年局部控制率98%,3年局部控制率95%,五年局部控制率85%;5、脊索瘤1年局部控制率97.8 %,3年总生存率88%,5年总生存率75.5 %,10年总生存率46%;6、星型胶质细胞瘤, 5年总生存率85%;间变型星形细胞瘤, 5年总生存率51%。


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