重离子技术治疗肿瘤的研究进展

重离子技术治疗肿瘤的研究进展

0重离子治疗肿瘤的临床应用优势重离子是带负电荷的碳离子，碳离子是一种高度专业化的光束。相较于电子,重离子这一粒子更重,属于一种基本粒子。重离子射线治疗癌症指的是通过使重离子加速,而达到高能状态,进而治疗恶性肿瘤。重离子属于高LET(Linearenergytransfer)射线,射程末端是重离子在人体中的剂量损失集中地,重离子在剂量随射程分布曲线末端形成高剂量的布拉格(Bragg)峰,不过剂量损失在沿途是非常小的。如果对入射离子的能量、方向进行调节,布拉格峰准确落在肿瘤靶区这种情况是可以实现的,故会最少损害沿途健康组织以及周围健康组织。高剂量重离子束于肿瘤靶区形成的损失密度是高能量的,极容易导致病灶癌细胞的DNA出现双断裂的情况,产生非常显著的杀伤作用,使癌细胞极少有可能修复,完成治疗也不会导致细胞核发生存留情况,故采用重离子疗法进行治疗获得的效果甚为理想。再者,重离子技术的临床应用也突破了常规放射治疗肿瘤的局限性,使软组织肉瘤、恶性黑色素瘤等一批难治的肿瘤得到进一步的治疗,取得较好的治疗效果。下面本文参考相关文献资料,围绕重离子治疗肿瘤展开论述。1国内外发展1.1重离子治疗癌的临床研究20世纪70年代中期,美国的劳伦斯伯克利实验室首先将重离子应用于临床治疗,取得了显著的效果,日本和德国于90年代相继也开始了重离子治癌,目前对部分肿瘤的局部控制率已经达到了100%重离子的质量比电子和光子重得多,经同步加速器加速后,获得足够动能的高能质子和重离子束,其辐射剂量可更多地沉积到人体深部的恶性肿瘤内,其临床疗效肯定。对于重离子治疗癌,日本政府早在1985年就开始加以重视,并为此拨出大量专款。自1990年以来,美国历届总统都给予抗癌事业高度的重视,为了使重离子加速器的研发和临床试验得以深入开展,美国能源部为此拨出大量的专款。1993年,日本在千叶县(Chiba)建造的重离子医用加速器用于癌症治疗和放射医学、放射生物学研究,成立了国立放射医学综合研究所,并对相关配套设备加以完善,以为专门从事重离子治疗肿瘤提供保障。德国重离子研究中心(GSI)联合相关机构建造了一台重离子束专用治癌装置,从1997年开始投入临床进行试验,与此同时,还开发和应用了两大配套治疗技术手段,到目前预计每年治疗患者大约1000-2000例。1.2重离子治癌研究进展我国在国家科委“九五”攀登计划(B)项目中纳入“核医学和放射治疗中先进技术的研究”是从1995年开始的,重要研究的内容就包括重离子治癌技术。1.2.1北京质量医学中心1996年几位民营改革者投资“重离子治疗事业”。1997年以来,在摸索发展条件下,启动建造两座医用质子治疗中心的工作,一个是万杰质子治疗中心,另一个是中日友好医院的北京质子医疗中心。但这两座治疗中心最终一个破产,一个中途停工。近18年的摸索发展,以失败告终。因为代表国家高科技水平的质子和重离子加速器项目,没有政府主导和投资难以实现。有一些诸如中国医学医科院肿瘤医院、北京大学肿瘤医院、北京301医院等医院从2005年起产生过有想要将质子、重离子的治疗装置引进的想法,不过实质性的筹建均没有实现。1.2.2重离子加速器项目启动上海市卫生局给予了重离子治疗肿瘤高度的重视,自2001年起,就已经做出关于将重离子加速器项目启动的决定。于2005年,在《上海市卫生事业发展第十一个五年规划纲要》中就已经提到了质子、重离子加速器项目。上海质子、重离子医院建设项目共投资33亿人民币,建造工期约55个月,2014年5月正式开始运营,治疗患者1.2.3我国重离子治疗肺癌的建设情况中国科学院近代物理研究所在2001年就开始承担国家“九五”攀登计划“重离子治癌技术”的建设,政府部门对此也加以重视,并投入了大量资金。兰州近代物理研究所在重离子治癌方面做出了长时间的努力,当前,兰州近代物理研究所已经将重离子加速器治疗癌症的工作开展起来,且已经基本建设好治疗终端,我国在2005年底实现重离子治疗癌症的重大突破。2006年中国科学院近代物理研究所(IMP)利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的中能C离子束成功地进行了治疗浅表恶性肿瘤的临床治疗试验研究,使我国成为应用重离子治疗肿瘤的第4个国家。2009年7月,总投资超过15亿元人民币的我国国内第一座重离子肿瘤治疗中心—兰州重离子治癌中心被合作建设完毕,在合作建设的过程中,兰州政府起到了协调推动作用,中国科学院近代物理研究所给予了技术支持,甘肃盛达集团给予了资金支持。2012年,甘肃省人民政府、中国科学院近代物理研究所做出了关于将第二座重离子加速器放疗装置建立在武威市的决定,并付之行动,投资金额达到16亿元人民币。2015年,上述两座重离子治疗中心开始使用。1.2.4香港开发区的水质加快处理装置建设1.2.4.1.台湾医学质量计算中心台湾大学癌医中心对于质子加速器治疗装置建设加以重视,相关项目从2014年开始营运。1.2.4.2.香港杨和医院的水质治疗系统通过进行长时间的研究,香港养和医院和日本住友重公司合作,将用于进行放射治疗的先进技术质子治疗系统引入香港,于2015年启用。1.2.4.治疗乳腺癌工程台湾长庚医院拥有台湾最大的癌症治疗体系,在2011年进行了“质子放射治疗中心”动工典礼,预期要在2012年4月建造完毕中心建筑,进行相关设备的安装,并投入大量资金,对日本住友公司最新型质子治疗系统进行采购,通过估算,打算在2014年5月开始对外开放,对癌症患者进行收治,治疗癌症患者人数一年将达到1800人。1.2.4.年—4广东省质子、重离子加速治疗装置的建设广东省佛山市对于质子、重离子加速治疗装置的建设加以高度的重视,于2011年建设恒广东健肿瘤专科医院,并为该医院配备重离子肿瘤治疗装置,投资金额达到85亿元人民币。2014年2月深圳市建设重离子加速器放射治疗装置和技术的探索调研阶段基本完成,下一步将推动深圳市政府正式立项。2患者一般资料及放疗后出现的问题主要用于治疗肿瘤病人,如果患者属于这些条件,则认定其可以接受重离子束辐射,即肿瘤属于局部晚期、分化高、增殖慢的患者,患者患有难治性肿瘤且抗拒LET射线放疗,患者患有行外科手术治疗困难的肿瘤,肿瘤患者年龄偏大且无法手术或者脏器功能衰退,患者为青少年患者且处于生长发育期,患者患有的肿瘤邻近重要组织器官,肿瘤患者接受常规放疗后出现复发、无效或者需要进行二程放疗3项目年龄测定以现有国内的几个中心统计,全国每年可收治肿瘤病人约300-400人,参考国内外项目相关资料,以后将以每年5%的比例逐年递增。由于国内重离子治疗中心少,需要排队1-2年,才能接受治疗,大量的病人转而就近去日本重离子治疗中心治疗,一个部位40万人民币,因日本有几十家重离子治疗中心。4重离子治疗肿瘤的临床应用日本对于重离子辐射治疗肿瘤一直给予高度的重视,且采用重离子辐射对肿瘤患者进行治疗也取得了显著的效果,当前属于重离子辐射治疗肿瘤累积病例最多的国家。有调查研究显示,6000例肿瘤患者在1994年开始临床试验到2011年8月期间均是经由NIRS治疗的,在这些患者中,高危的前列腺癌人数所占比例为25%。5束流辐照进行正常活动重离子束辐射治癌是一种先进的放射治疗技术,适用于局部非扩散性肿瘤的治疗,其临床治疗的优势为:重离子治疗周期较短,一般疗程为4-20次;治疗期间患者基本没有痛苦,束流辐照间歇阶段患者还被允许进行正常的活动;所使用的剂量是偏低的,严重毒副作用的发生率是偏低的,即使出现轻微的皮肤色素沉着情况,也会在短时间内自行消退,不会对患者造成严重的损害;可以使肿瘤所在器官的形貌、功能得到保留,为提高患者的生存质量提供可靠的保障;所具有的局部控制率是比较高的,可以使肿瘤的再复发几率大大降低,甚至是避免肿瘤的再复发;束流斑点发散比较小,对于高精度治疗是比较适合的;三维适形扫描,且能够对束流在体内的射程和辐照剂量等动态变化进行实时的在线监控6治疗装置的应用可以带来治疗毛利润通过进行相关估算,兰州重离子加速器于2013年的运行总机时达到7896h;每年武威重离子医用加速器开机时间≥5000h,所治疗的患者人数达到2000人,如果收治患者的费用为20万元/人,则获得的年收入可以达到四亿元。通过对武威重离子医用加速器建造费用进行计算,所花费的建造费用达到5.5亿元。只要所应用到的每台装置每年治疗的患者人数达到670人,就可以将盈亏维持在平衡状态,每台治疗装置的应用所获得的治疗毛利润大约可以达到2.6亿元/a。即使所做的估计是非常保守的,也可以发现:重离子治疗装置的应用能够带来非常大的获利空间。不但获得的经济效益是非常丰富的,还可以给广大患者带来治疗的福音,所产生的社会效益也是非常明显的对于重离子肿瘤治疗中心的建设价值,有人曾经这样认为:加强重离子肿瘤治疗中心建设可以使肿瘤患者的治病需求得到广泛的满足,尤其是可以使高端VIP患者治病需求得到满足,可以使城市的示范和带动作用得到发挥,再者大量患者和陪同人员来治疗,可以对观光产业、服务业的发展起到促进作用。与此同时,如果实现以重离子治疗肿瘤为核心的集医疗、科研、教学、产业为一体的现代化医疗卫生园区的建设,可以对与重离子相关的工业、农业、第三产业发展起到带动作用,提供更多的就业岗位,解决就业问题。7对肝脏的放疗的影响不少研究人员在重离子治疗恶性肿瘤方面进行了不断的探索,如几年间,2371名志愿者参与日本有关重离子加速器治癌(HIMAC)的II期临床试验,得到的结果为:和常规射线相比,碳离子束大分割治疗模式可以使治疗时间得到显著性的缩短,使一些放射抗拒肿瘤的局部控制率得到改善,与此同时,不会对周围正常组织造成严重的影响,即使会产生一些毒性反应,也是比较轻微的。虽然肝脏对于放射是比较敏感的,不过肝癌细胞对于放疗还是比较敏感的。有研究人员通过进行相关研究,发现肝脏的放射耐受剂量和每次分割剂量的大小、肝脏受照容积存在的联系是比较明显的。实施全肝脏照射的时候,1Gy/次时,36Gy为估计的耐受剂量;2Gy/次时,25-30Gy为估计的耐受剂量;3Gy/次时,18-20Gy为估计的耐受剂量。如果照射的容积还没有达到全肝的二分之一,那么,放射耐受剂量会得到提高,且会超过55Gy。如果照射的容积不到全肝的四分之一,那么,放射耐受剂量得到提高,且会超过65Gy。在三维适形、调强放疗技术不断发展和进步的背景下,不仅能够让肝脏肿瘤达到比较的高剂量,还可以使正常肝脏组织受量得到最大限度的降低,明显提高肝癌放疗的治疗效果,可以使中晚期肝癌患者的生存时间得到延长,使此类肝癌患者的生活质量得到不断的提高8重离子治疗肿瘤研究进展中国科学院近代物理研究所早在1995年就对HIRFL提供的中能重离子束加以利用,并由此进行诸如放射生物学效应研究、医学生物学研究等研究,奠定了我国重离子束治疗肿瘤的基础9解决问题9.1束流治疗重离