重離子技術(shù)治療腫瘤的研究進(jìn)展

重離子技術(shù)治療腫瘤的研究進(jìn)展

0重離子治療腫瘤的臨床應(yīng)用優(yōu)勢重離子是帶負(fù)電荷的碳離子，碳離子是一種高度專業(yè)化的光束。相較于電子,重離子這一粒子更重,屬于一種基本粒子。重離子射線治療癌癥指的是通過使重離子加速,而達(dá)到高能狀態(tài),進(jìn)而治療惡性腫瘤。重離子屬于高LET(Linearenergytransfer)射線,射程末端是重離子在人體中的劑量損失集中地,重離子在劑量隨射程分布曲線末端形成高劑量的布拉格(Bragg)峰,不過劑量損失在沿途是非常小的。如果對(duì)入射離子的能量、方向進(jìn)行調(diào)節(jié),布拉格峰準(zhǔn)確落在腫瘤靶區(qū)這種情況是可以實(shí)現(xiàn)的,故會(huì)最少損害沿途健康組織以及周圍健康組織。高劑量重離子束于腫瘤靶區(qū)形成的損失密度是高能量的,極容易導(dǎo)致病灶癌細(xì)胞的DNA出現(xiàn)雙斷裂的情況,產(chǎn)生非常顯著的殺傷作用,使癌細(xì)胞極少有可能修復(fù),完成治療也不會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞核發(fā)生存留情況,故采用重離子療法進(jìn)行治療獲得的效果甚為理想。再者,重離子技術(shù)的臨床應(yīng)用也突破了常規(guī)放射治療腫瘤的局限性,使軟組織肉瘤、惡性黑色素瘤等一批難治的腫瘤得到進(jìn)一步的治療,取得較好的治療效果。下面本文參考相關(guān)文獻(xiàn)資料,圍繞重離子治療腫瘤展開論述。1國內(nèi)外發(fā)展1.1重離子治療癌的臨床研究20世紀(jì)70年代中期,美國的勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室首先將重離子應(yīng)用于臨床治療,取得了顯著的效果,日本和德國于90年代相繼也開始了重離子治癌,目前對(duì)部分腫瘤的局部控制率已經(jīng)達(dá)到了100%重離子的質(zhì)量比電子和光子重得多,經(jīng)同步加速器加速后,獲得足夠動(dòng)能的高能質(zhì)子和重離子束,其輻射劑量可更多地沉積到人體深部的惡性腫瘤內(nèi),其臨床療效肯定。對(duì)于重離子治療癌,日本政府早在1985年就開始加以重視,并為此撥出大量?？?。自1990年以來,美國歷屆總統(tǒng)都給予抗癌事業(yè)高度的重視,為了使重離子加速器的研發(fā)和臨床試驗(yàn)得以深入開展,美國能源部為此撥出大量的?？睢?993年,日本在千葉縣(Chiba)建造的重離子醫(yī)用加速器用于癌癥治療和放射醫(yī)學(xué)、放射生物學(xué)研究,成立了國立放射醫(yī)學(xué)綜合研究所,并對(duì)相關(guān)配套設(shè)備加以完善,以為專門從事重離子治療腫瘤提供保障。德國重離子研究中心(GSI)聯(lián)合相關(guān)機(jī)構(gòu)建造了一臺(tái)重離子束專用治癌裝置,從1997年開始投入臨床進(jìn)行試驗(yàn),與此同時(shí),還開發(fā)和應(yīng)用了兩大配套治療技術(shù)手段,到目前預(yù)計(jì)每年治療患者大約1000-2000例。1.2重離子治癌研究進(jìn)展我國在國家科委“九五”攀登計(jì)劃(B)項(xiàng)目中納入“核醫(yī)學(xué)和放射治療中先進(jìn)技術(shù)的研究”是從1995年開始的,重要研究的內(nèi)容就包括重離子治癌技術(shù)。1.2.1北京質(zhì)量醫(yī)學(xué)中心1996年幾位民營改革者投資“重離子治療事業(yè)”。1997年以來,在摸索發(fā)展條件下,啟動(dòng)建造兩座醫(yī)用質(zhì)子治療中心的工作,一個(gè)是萬杰質(zhì)子治療中心,另一個(gè)是中日友好醫(yī)院的北京質(zhì)子醫(yī)療中心。但這兩座治療中心最終一個(gè)破產(chǎn),一個(gè)中途停工。近18年的摸索發(fā)展,以失敗告終。因?yàn)榇韲腋呖萍妓降馁|(zhì)子和重離子加速器項(xiàng)目,沒有政府主導(dǎo)和投資難以實(shí)現(xiàn)。有一些諸如中國醫(yī)學(xué)醫(yī)科院腫瘤醫(yī)院、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院、北京301醫(yī)院等醫(yī)院從2005年起產(chǎn)生過有想要將質(zhì)子、重離子的治療裝置引進(jìn)的想法,不過實(shí)質(zhì)性的籌建均沒有實(shí)現(xiàn)。1.2.2重離子加速器項(xiàng)目啟動(dòng)上海市衛(wèi)生局給予了重離子治療腫瘤高度的重視,自2001年起,就已經(jīng)做出關(guān)于將重離子加速器項(xiàng)目啟動(dòng)的決定。于2005年,在《上海市衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》中就已經(jīng)提到了質(zhì)子、重離子加速器項(xiàng)目。上海質(zhì)子、重離子醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目共投資33億人民幣,建造工期約55個(gè)月,2014年5月正式開始運(yùn)營,治療患者1.2.3我國重離子治療肺癌的建設(shè)情況中國科學(xué)院近代物理研究所在2001年就開始承擔(dān)國家“九五”攀登計(jì)劃“重離子治癌技術(shù)”的建設(shè),政府部門對(duì)此也加以重視,并投入了大量資金。蘭州近代物理研究所在重離子治癌方面做出了長時(shí)間的努力,當(dāng)前,蘭州近代物理研究所已經(jīng)將重離子加速器治療癌癥的工作開展起來,且已經(jīng)基本建設(shè)好治療終端,我國在2005年底實(shí)現(xiàn)重離子治療癌癥的重大突破。2006年中國科學(xué)院近代物理研究所(IMP)利用蘭州重離子研究裝置(HIRFL)提供的中能C離子束成功地進(jìn)行了治療淺表惡性腫瘤的臨床治療試驗(yàn)研究,使我國成為應(yīng)用重離子治療腫瘤的第4個(gè)國家。2009年7月,總投資超過15億元人民幣的我國國內(nèi)第一座重離子腫瘤治療中心—蘭州重離子治癌中心被合作建設(shè)完畢,在合作建設(shè)的過程中,蘭州政府起到了協(xié)調(diào)推動(dòng)作用,中國科學(xué)院近代物理研究所給予了技術(shù)支持,甘肅盛達(dá)集團(tuán)給予了資金支持。2012年,甘肅省人民政府、中國科學(xué)院近代物理研究所做出了關(guān)于將第二座重離子加速器放療裝置建立在武威市的決定,并付之行動(dòng),投資金額達(dá)到16億元人民幣。2015年,上述兩座重離子治療中心開始使用。1.2.4香港開發(fā)區(qū)的水質(zhì)加快處理裝置建設(shè)1.2.4.1.臺(tái)灣醫(yī)學(xué)質(zhì)量計(jì)算中心臺(tái)灣大學(xué)癌醫(yī)中心對(duì)于質(zhì)子加速器治療裝置建設(shè)加以重視,相關(guān)項(xiàng)目從2014年開始營運(yùn)。1.2.4.2.香港楊和醫(yī)院的水質(zhì)治療系統(tǒng)通過進(jìn)行長時(shí)間的研究,香港養(yǎng)和醫(yī)院和日本住友重公司合作,將用于進(jìn)行放射治療的先進(jìn)技術(shù)質(zhì)子治療系統(tǒng)引入香港,于2015年啟用。1.2.4.治療乳腺癌工程臺(tái)灣長庚醫(yī)院擁有臺(tái)灣最大的癌癥治療體系,在2011年進(jìn)行了“質(zhì)子放射治療中心”動(dòng)工典禮,預(yù)期要在2012年4月建造完畢中心建筑,進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的安裝,并投入大量資金,對(duì)日本住友公司最新型質(zhì)子治療系統(tǒng)進(jìn)行采購,通過估算,打算在2014年5月開始對(duì)外開放,對(duì)癌癥患者進(jìn)行收治,治療癌癥患者人數(shù)一年將達(dá)到1800人。1.2.4.年—4廣東省質(zhì)子、重離子加速治療裝置的建設(shè)廣東省佛山市對(duì)于質(zhì)子、重離子加速治療裝置的建設(shè)加以高度的重視,于2011年建設(shè)恒廣東健腫瘤?？漆t(yī)院,并為該醫(yī)院配備重離子腫瘤治療裝置,投資金額達(dá)到85億元人民幣。2014年2月深圳市建設(shè)重離子加速器放射治療裝置和技術(shù)的探索調(diào)研階段基本完成,下一步將推動(dòng)深圳市政府正式立項(xiàng)。2患者一般資料及放療后出現(xiàn)的問題主要用于治療腫瘤病人,如果患者屬于這些條件,則認(rèn)定其可以接受重離子束輻射,即腫瘤屬于局部晚期、分化高、增殖慢的患者,患者患有難治性腫瘤且抗拒LET射線放療,患者患有行外科手術(shù)治療困難的腫瘤,腫瘤患者年齡偏大且無法手術(shù)或者臟器功能衰退,患者為青少年患者且處于生長發(fā)育期,患者患有的腫瘤鄰近重要組織器官,腫瘤患者接受常規(guī)放療后出現(xiàn)復(fù)發(fā)、無效或者需要進(jìn)行二程放療3項(xiàng)目年齡測定以現(xiàn)有國內(nèi)的幾個(gè)中心統(tǒng)計(jì),全國每年可收治腫瘤病人約300-400人,參考國內(nèi)外項(xiàng)目相關(guān)資料,以后將以每年5%的比例逐年遞增。由于國內(nèi)重離子治療中心少,需要排隊(duì)1-2年,才能接受治療,大量的病人轉(zhuǎn)而就近去日本重離子治療中心治療,一個(gè)部位40萬人民幣,因日本有幾十家重離子治療中心。4重離子治療腫瘤的臨床應(yīng)用日本對(duì)于重離子輻射治療腫瘤一直給予高度的重視,且采用重離子輻射對(duì)腫瘤患者進(jìn)行治療也取得了顯著的效果,當(dāng)前屬于重離子輻射治療腫瘤累積病例最多的國家。有調(diào)查研究顯示,6000例腫瘤患者在1994年開始臨床試驗(yàn)到2011年8月期間均是經(jīng)由NIRS治療的,在這些患者中,高危的前列腺癌人數(shù)所占比例為25%。5束流輻照進(jìn)行正?；顒?dòng)重離子束輻射治癌是一種先進(jìn)的放射治療技術(shù),適用于局部非擴(kuò)散性腫瘤的治療,其臨床治療的優(yōu)勢為:重離子治療周期較短,一般療程為4-20次;治療期間患者基本沒有痛苦,束流輻照間歇階段患者還被允許進(jìn)行正常的活動(dòng);所使用的劑量是偏低的,嚴(yán)重毒副作用的發(fā)生率是偏低的,即使出現(xiàn)輕微的皮膚色素沉著情況,也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)自行消退,不會(huì)對(duì)患者造成嚴(yán)重的損害;可以使腫瘤所在器官的形貌、功能得到保留,為提高患者的生存質(zhì)量提供可靠的保障;所具有的局部控制率是比較高的,可以使腫瘤的再復(fù)發(fā)幾率大大降低,甚至是避免腫瘤的再復(fù)發(fā);束流斑點(diǎn)發(fā)散比較小,對(duì)于高精度治療是比較適合的;三維適形掃描,且能夠?qū)κ髟隗w內(nèi)的射程和輻照劑量等動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)控6治療裝置的應(yīng)用可以帶來治療毛利潤通過進(jìn)行相關(guān)估算,蘭州重離子加速器于2013年的運(yùn)行總機(jī)時(shí)達(dá)到7896h;每年武威重離子醫(yī)用加速器開機(jī)時(shí)間≥5000h,所治療的患者人數(shù)達(dá)到2000人,如果收治患者的費(fèi)用為20萬元/人,則獲得的年收入可以達(dá)到四億元。通過對(duì)武威重離子醫(yī)用加速器建造費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算,所花費(fèi)的建造費(fèi)用達(dá)到5.5億元。只要所應(yīng)用到的每臺(tái)裝置每年治療的患者人數(shù)達(dá)到670人,就可以將盈虧維持在平衡狀態(tài),每臺(tái)治療裝置的應(yīng)用所獲得的治療毛利潤大約可以達(dá)到2.6億元/a。即使所做的估計(jì)是非常保守的,也可以發(fā)現(xiàn):重離子治療裝置的應(yīng)用能夠帶來非常大的獲利空間。不但獲得的經(jīng)濟(jì)效益是非常豐富的,還可以給廣大患者帶來治療的福音,所產(chǎn)生的社會(huì)效益也是非常明顯的對(duì)于重離子腫瘤治療中心的建設(shè)價(jià)值,有人曾經(jīng)這樣認(rèn)為:加強(qiáng)重離子腫瘤治療中心建設(shè)可以使腫瘤患者的治病需求得到廣泛的滿足,尤其是可以使高端VIP患者治病需求得到滿足,可以使城市的示范和帶動(dòng)作用得到發(fā)揮,再者大量患者和陪同人員來治療,可以對(duì)觀光產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。與此同時(shí),如果實(shí)現(xiàn)以重離子治療腫瘤為核心的集醫(yī)療、科研、教學(xué)、產(chǎn)業(yè)為一體的現(xiàn)代化醫(yī)療衛(wèi)生園區(qū)的建設(shè),可以對(duì)與重離子相關(guān)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到帶動(dòng)作用,提供更多的就業(yè)崗位,解決就業(yè)問題。7對(duì)肝臟的放療的影響不少研究人員在重離子治療惡性腫瘤方面進(jìn)行了不斷的探索,如幾年間,2371名志愿者參與日本有關(guān)重離子加速器治癌(HIMAC)的II期臨床試驗(yàn),得到的結(jié)果為:和常規(guī)射線相比,碳離子束大分割治療模式可以使治療時(shí)間得到顯著性的縮短,使一些放射抗拒腫瘤的局部控制率得到改善,與此同時(shí),不會(huì)對(duì)周圍正常組織造成嚴(yán)重的影響,即使會(huì)產(chǎn)生一些毒性反應(yīng),也是比較輕微的。雖然肝臟對(duì)于放射是比較敏感的,不過肝癌細(xì)胞對(duì)于放療還是比較敏感的。有研究人員通過進(jìn)行相關(guān)研究,發(fā)現(xiàn)肝臟的放射耐受劑量和每次分割劑量的大小、肝臟受照容積存在的聯(lián)系是比較明顯的。實(shí)施全肝臟照射的時(shí)候,1Gy/次時(shí),36Gy為估計(jì)的耐受劑量;2Gy/次時(shí),25-30Gy為估計(jì)的耐受劑量;3Gy/次時(shí),18-20Gy為估計(jì)的耐受劑量。如果照射的容積還沒有達(dá)到全肝的二分之一,那么,放射耐受劑量會(huì)得到提高,且會(huì)超過55Gy。如果照射的容積不到全肝的四分之一,那么,放射耐受劑量得到提高,且會(huì)超過65Gy。在三維適形、調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的背景下,不僅能夠讓肝臟腫瘤達(dá)到比較的高劑量,還可以使正常肝臟組織受量得到最大限度的降低,明顯提高肝癌放療的治療效果,可以使中晚期肝癌患者的生存時(shí)間得到延長,使此類肝癌患者的生活質(zhì)量得到不斷的提高8重離子治療腫瘤研究進(jìn)展中國科學(xué)院近代物理研究所早在1995年就對(duì)HIRFL提供的中能重離子束加以利用,并由此進(jìn)行諸如放射生物學(xué)效應(yīng)研究、醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究等研究,奠定了我國重離子束治療腫瘤的基礎(chǔ)9解決問題9.1束流治療重離