顧泳 2015年05月09日
質(zhì)子重離子設(shè)備
質(zhì)子，氫原子剝?nèi)ル娮雍?，帶有正電荷的粒子；重離子，碳、氖、硅等原子量較大的原子核或離子。質(zhì)子重離子，物理學(xué)領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn)，歷經(jīng)大半個(gè)世紀(jì)，蛻變成為射線治療腫瘤的一種手段，它也是迄今為止國際最尖端的放射治療技術(shù)。
上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院臨床技術(shù)委員會(huì)主任蔣國梁教授解釋，質(zhì)子重離子，一定程度上也是放療技術(shù)的一種。目前，放射治療是抗擊惡性腫瘤的三大利器之一，70%的腫瘤患者在治療過程中需要接受放射治療，通過控制局部腫瘤生長、減輕因腫瘤生長帶來的不適（例如咳嗽、局部疼痛等），來延長患者生存時(shí)間或提高生活質(zhì)量。相比傳統(tǒng)放療，質(zhì)子重離子具有獨(dú)特的物理及生物特性，這使得質(zhì)子重離子技術(shù)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。
跨越大半世紀(jì)
質(zhì)子應(yīng)用于人體治療
1904年，科學(xué)家布拉格（Bragg）與克里曼（Kleeman）在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到：帶電粒子束會(huì)形成一個(gè)劑量高峰。形象說來，質(zhì)子射線等帶電粒子束，在射入物質(zhì)時(shí)，根據(jù)其能量大小會(huì)在某個(gè)深度形成一個(gè)劑量高峰?？茖W(xué)界將這一偉大發(fā)現(xiàn)稱之為“Bragg峰”（中文譯為“布拉格峰”）。
科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn)，這種帶電粒子束與傳統(tǒng)射線相比，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。1946年，科學(xué)家威爾森（R.R.Wilson）大膽提出，將這種具有物理優(yōu)勢(shì)的射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。威爾森認(rèn)為，帶電粒子束，或可在治療腫瘤領(lǐng)域有突出表現(xiàn)。他的依據(jù)很在理：傳統(tǒng)高能 X 射線穿越人體時(shí)，沿途會(huì)不斷釋放大量能量，腫瘤前后的正常組織都不必要地接受了相當(dāng)劑量的照射。帶電粒子束有獨(dú)一無二的“布拉格峰”，射線進(jìn)入人體后，高速運(yùn)動(dòng)的高能粒子，在射程前段僅會(huì)釋放較少能量，直至射程末段，巨大能量會(huì)徹底釋放。由此看來，帶電粒子束的射線將更為銳利，它也會(huì)進(jìn)一步減少腫瘤周邊正常組織的照射劑量。
理念提出不到十年，1954年，位于美國加利福尼亞州的勞倫斯伯克利（LBL）實(shí)驗(yàn)室，開始啟動(dòng)粒子束治療；不久，瑞典的烏普薩拉大學(xué)啟動(dòng)質(zhì)子射線治療；1961年，哈佛大學(xué)麻省總醫(yī)院引入回旋加速器，自此開始利用質(zhì)子射線治療患者……
至此，質(zhì)子射線治療患者仍僅局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。
直至1990年，美國洛馬琳達(dá)大學(xué)醫(yī)療中心建成的質(zhì)子治療系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巨大突破：這套系統(tǒng)沒有遵循在加速器研究所內(nèi)應(yīng)用的慣例，而是世界上首臺(tái)與醫(yī)院并行建設(shè)、用于商業(yè)醫(yī)療的系統(tǒng)。據(jù)稱，洛馬琳達(dá)大學(xué)的這套治療系統(tǒng)，由最早啟動(dòng)粒子束人體治療研究的勞倫斯伯克利（LBL）實(shí)驗(yàn)室支持建成。
直至現(xiàn)在，全球共有107555例病例實(shí)施過質(zhì)子治療，美國洛馬琳達(dá)大學(xué)醫(yī)療中心，成為質(zhì)子治療開展最多的機(jī)構(gòu)。專家評(píng)價(jià)，質(zhì)子技術(shù)發(fā)展至今，已相當(dāng)成熟。
重離子療程更短、更精準(zhǔn)
未來發(fā)展前景無限
1974年，位于東京千葉的日本放射線醫(yī)學(xué)綜合研究所，啟動(dòng)質(zhì)子治療研究；1980年，“放醫(yī)研究所”將研究方向轉(zhuǎn)為重離子。素有日本“重離子之父”稱號(hào)的平尾泰男教授認(rèn)為，單從物理和生物特性來看，重離子更優(yōu)于質(zhì)子。質(zhì)子射線可切斷腫瘤細(xì)胞DNA單鍵功能，間接殺死腫瘤細(xì)胞，因此對(duì)抗阻型、缺氧型腫瘤難以進(jìn)行有效治療；重離子卻不同，重離子射線可切斷腫瘤細(xì)胞 DNA 雙鍵功能，可直接殺死腫瘤細(xì)胞。
其實(shí)，在人類所認(rèn)知的所有重離子中，也只有一小部分適用于腫瘤治療。多年以來，日本、德國作為研究重離子治療的主要國家，一致認(rèn)為，碳離子是最佳治療用的重離子。從1994年6月到2009年2月，日本放醫(yī)研究所用碳離子治療了4504名患者；1997年至2007年，德國國家重離子研究所用碳離子治療了384名患者。不過重離子的研究前景仍有待探索。
碳離子有哪些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)？專家解釋，碳離子具有質(zhì)子所不具備的核分裂現(xiàn)象。即，能將C12變成 C11或 C10。C11或C10碳放射性同位素在衰變時(shí)，都能發(fā)出正電子，利用PET就能直接探測(cè)碳離子的行程軌跡和治療終點(diǎn)位置，這使得實(shí)時(shí)診測(cè)、精確治療都成為了可能。此外，碳離子的治療次數(shù)較少。2003年日本“放醫(yī)研究所”的報(bào)告顯示，肝癌患者只需1至2次碳離子治療，肺癌患者為2至4次，這比質(zhì)子治療次數(shù)明顯減少。
相比成熟穩(wěn)妥的質(zhì)子技術(shù)，重離子技術(shù)還有許多未知可以探索。正如所有技術(shù)都不是完美無瑕的，有國際領(lǐng)域?qū)＜冶硎荆蛱茧x子重量過大，被治療的腫瘤及其邊緣區(qū)，從宏觀上來看劑量是均勻的，但從微觀來看，可能存在癌細(xì)胞未能照射到的“冷點(diǎn)”。2001年，瑞典Karolinska腫瘤研究所科學(xué)家們提出，選擇氦、鋰、鈹?shù)容^輕的重離子，或可克服碳離子的這種缺陷。不過因臨床試驗(yàn)難以操作，目前重離子技術(shù)仍有許多潛力可以挖掘。
日本、德國分別于1994年、1998年開始進(jìn)行重離子的臨床研發(fā)，并分別于2005年、2009年開始正式進(jìn)入臨床治療。目前，兩國總計(jì)治療病例達(dá)15296例。蔣國梁教授表示，質(zhì)子技術(shù)更成熟、重離子技術(shù)更具有潛力，綜合兩者，上海引入質(zhì)子重離子技術(shù)，希望能在尖端腫瘤放療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。
治療腫瘤最先進(jìn)技術(shù)
我國持續(xù)不斷探索
我國對(duì)質(zhì)子重離子技術(shù)的探索，起步于上世紀(jì)90年代。1988年底，蘭州重離子加速器建成，并出了粒子束。1991年8月，國家批準(zhǔn)成立蘭州重離子加速器國家實(shí)驗(yàn)室，并向國內(nèi)外開放。作為我國探索重離子實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)，蘭州重離子加速器由中國科學(xué)院近代物理研究所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建造。據(jù)報(bào)道，目前蘭州重離子加速器每年運(yùn)行約5000小時(shí)，完成20項(xiàng)左右的實(shí)驗(yàn)。不過，重離子加速器實(shí)驗(yàn)室針對(duì)人體治療的相關(guān)研究相對(duì)有限。
2002年，作為民營資本投資的山東淄博萬杰腫瘤醫(yī)院，在世界銀行國際金融公司的支持下，投資引進(jìn)國內(nèi)首家質(zhì)子治療中心。這套質(zhì)子治療系統(tǒng)于2004年12月投入臨床使用。
2009年上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院項(xiàng)目正式開工建設(shè)；2012年1月順利完成基建工程；經(jīng)過近兩年半的系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試，2014年6月14日，上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院正式進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，并成功運(yùn)用重離子放射治療技術(shù)，為71歲的前列腺癌患者順利進(jìn)行首次針對(duì)腫瘤病灶的“立體定向爆破”治療。
歷經(jīng)十余年艱辛努力，上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院，最終成為全國首家、全球少數(shù)擁有質(zhì)子重離子兩種治療技術(shù)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)。她的建成，將為更多腫瘤患者帶來福音。
