質(zhì)子重離子治療是什么意思,質(zhì)子重離子可以治療哪些腫瘤,質(zhì)子重離子治療適應(yīng)癥
放療是重要的腫瘤治療方式，但放療的不良反應(yīng)限制了放療的劑量，也限制用于臨近重要器官的腫瘤。近年新興的放療技術(shù)，如質(zhì)子治療、重離子治療經(jīng)常出現(xiàn)媒體報(bào)道之中，這些新興的放療方式跟傳統(tǒng)放療有何不同?為什么這些媒體吹爆的放療技術(shù)一直無法推廣?
傳統(tǒng)放療技術(shù)的缺陷
放療目前常用的是光子和電子，經(jīng)過治療機(jī)或者加速器，產(chǎn)生x射線，和放射性元素產(chǎn)生的阿爾法，伽馬，β射線，利用射線產(chǎn)生的電離輻射對惡性腫瘤和一些良性病變進(jìn)行治療的方法。但傳統(tǒng)放療有個(gè)毛病，就是這些射線隨進(jìn)入身體深度能量遞減，就是看著總體輻射能量大，但能量大的位置通常在人體淺表，到了人體深部的腫瘤反而能量小了。為了克服這個(gè)毛病，治療一般由物理師使用治療系統(tǒng)計(jì)算，設(shè)計(jì)好從多個(gè)方向以較低能量的射線疊加照射癌組織，讓放射能量在人體深部腫瘤處匯聚，以減少對健康組織的影響和保證有足夠的放射能量投射到腫瘤組織上。
但是這些射線穿透力強(qiáng)，像子彈一樣把腫瘤打個(gè)“透心涼”后還能繼續(xù)前進(jìn)，對整個(gè)照射路線經(jīng)過的所有身體組織都造成影響，這就是放療會(huì)產(chǎn)生各種不良反應(yīng)的主要原因。
圖一 普通放療，射線穿透腫瘤后依然有不低的能量，影響身體正常組織
定點(diǎn)爆破的質(zhì)子、重離子治療
如果說傳統(tǒng)放療像子彈，那么質(zhì)子、重離子治療就像定點(diǎn)爆破。質(zhì)子治療，用質(zhì)子束治療，質(zhì)子的能量是電子的1800多倍。這就意味著質(zhì)子的打擊效果相當(dāng)于1800個(gè)電子的效果，如果電子放療是子彈，那么質(zhì)子放療就是炸彈了。重離子治療呢，一般是用碳原子治療，其質(zhì)量比質(zhì)子就更大了，能量上限自然更大了。
雖然質(zhì)子、重離子能量比傳統(tǒng)放療的光子、電子、伽馬射線等要大很多，但不良反應(yīng)卻輕微很多。這是因?yàn)橘|(zhì)子、重離子有個(gè)重要的物理特性叫布拉格峰，其能量釋放并不是像光子、電子等一樣，直來直去，隨著深度衰減，而是在特定的深度釋放大多數(shù)能量，因此對于照射經(jīng)過的健康細(xì)胞影響相對更小。所以質(zhì)子、重離子治療相比傳統(tǒng)放療就是炸彈，而且是可以在腫瘤處定點(diǎn)爆破的炸彈。
圖二 不同射線能量釋放模式，可見質(zhì)子線和重離子線的能量在深部病灶集中釋放后快速衰減，形成的能量釋放高峰即布拉格峰。
那么質(zhì)子治療和重離子治療又有什么區(qū)別呢?前面我們講過重離子的能量比質(zhì)子更高，所以重離子線對腫瘤細(xì)胞DNA的破壞比質(zhì)子線更大，可以把腫瘤細(xì)胞DNA打到雙鏈斷裂。我們知道DNA是由兩條鏈構(gòu)成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，光子、電子、質(zhì)子等一般可以把腫瘤細(xì)胞DNA打到單鏈斷裂，單鏈斷裂相對容易修復(fù)，腫瘤細(xì)胞有更大可能存活，可能九死一生，而雙鏈修復(fù)就難以修復(fù)，腫瘤細(xì)胞基本十死無生。
圖三 X光(X-ray)、質(zhì)子束(Proton beam)、重離子(碳)束(Carbon-ion beam)轟擊DNA示意圖，可見隨著粒子質(zhì)量越來越大，對DNA的破壞越來越大。
雖然重離子治療對腫瘤的殺傷效果比質(zhì)子治療更好，但不良反應(yīng)也可能更大。如果我們細(xì)心觀察圖二，可以發(fā)現(xiàn)重離子在腫瘤病灶釋放能量后，雖然能量也快速衰減，但在腫瘤背面有一個(gè)能量釋放的小平臺(tái)，說明重離子線穿透腫瘤后依然有一定的能量殘余，會(huì)對腫瘤背面的身體正常組織有一定的影響。
此外，質(zhì)子治療中心建設(shè)成本高昂，而重離子治療中心的經(jīng)濟(jì)投入更是質(zhì)子治療中心投入的2~3倍，維護(hù)保養(yǎng)成本更高，也嚴(yán)重限制其應(yīng)用。
質(zhì)子治療、重離子治療適合誰
質(zhì)子治療特別適合于下述患者：兒童腫瘤、有長期生存可能的腫瘤、需高劑量照射但與正常器官臨近需要保護(hù)的腫瘤，如前列腺癌、頭頸腫瘤、腦腫瘤、肺癌、肝癌等。另外，對老年患者，或因并發(fā)心肺疾病不適合手術(shù)的患者，或連常規(guī)光子放療都無法耐受的患者，提供了一種無創(chuàng)治療的機(jī)會(huì)。
重離子治療腫瘤的研究主要在日本國立放射醫(yī)學(xué)研究所(NIRS)和德國國家重離子研究所(GSI)進(jìn)行。NIRS和GSI的臨床試驗(yàn)表明：碳離子治療，對抗拒光子放射腫瘤的殺滅效應(yīng)更強(qiáng)，如骨和軟組織肉瘤、黑色素瘤、包含大量乏氧細(xì)胞的大體積腫瘤、高復(fù)發(fā)危險(xiǎn)的前列腺癌。
質(zhì)子治療、重離子治療為何難推廣
質(zhì)子治療、重離子治療作為新興放療技術(shù)難以推廣主要是成本高昂，性價(jià)比低。投資建設(shè)一個(gè)質(zhì)子治療中心的全部資金投入估計(jì)需要4~5億人民幣，同時(shí)維修保養(yǎng)設(shè)備也需要一個(gè)較大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，所以運(yùn)營一個(gè)質(zhì)子中心的成本較大，而重離子治療中心則比質(zhì)子治療中心更為昂貴。由于建設(shè)維護(hù)成本高昂，質(zhì)子治療的費(fèi)用在15~20萬人民幣之間，而且短期內(nèi)醫(yī)保也不可能覆蓋這個(gè)費(fèi)用。
20多年質(zhì)子治療的臨床經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)：相對于光子放療，質(zhì)子治療能提高腫瘤控制率，減少放療的不良反應(yīng)，但是隨著光子放療技術(shù)的進(jìn)步，從腫瘤放療的適形性而言，光子調(diào)強(qiáng)放療能實(shí)現(xiàn)質(zhì)子治療的大部分功能。雖然光子放療的不良反應(yīng)更大、局部控制療效不如質(zhì)子重離子，然而光子放療被醫(yī)療保險(xiǎn)覆蓋，而質(zhì)子重離子治療的費(fèi)用昂貴，這個(gè)性價(jià)比是患者要考慮的一個(gè)問題，特別是對那些有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移傾向的腫瘤，局部腫瘤的控制并不一定會(huì)轉(zhuǎn)化為生存期的延長。
總之以我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，質(zhì)子、重離子治療偏低的性比價(jià)使其與大多數(shù)患者無緣。
理性看待質(zhì)子治療、重離子治療
目前治療腫瘤較佳的模式是多學(xué)科綜合治療，既要有機(jī)地聯(lián)合全身治療和局部治療技術(shù)才能使患者獲得較佳的療效，同時(shí)又要將治療的不良反應(yīng)控制在較小范圍。全身治療包括化療、分子靶向治療、免疫治療、基因治療、中醫(yī)中藥，還有營養(yǎng)和心理、精神支持。局部治療包括外科、血管介入、各種局部的毀損治療，如物理的高溫、冷凍和化療藥物局部治療。放療只是眾多局部治療手段的一種。不能認(rèn)為單靠質(zhì)子、重離子治療技術(shù)就能解決患者的腫瘤，只有把這個(gè)局部治療融合到綜合治療中去才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
參考資料:
1.蔣國梁 ，《對國內(nèi)質(zhì)子重離子放療熱的評述》，腫瘤防治研究 2017, Vol. 44
http://html.rhhz.net/ZLFZYJ/html/8578.2017.03.001.htm
2.https://www.cancer.net/navigating-cancer-care/how-cancer-treated/radiation-therapy/proton-therapy
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