走進(jìn)科學(xué)最近刊發(fā)了幾篇有關(guān)癌癥治療和早期發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的國(guó)際最新成果，通過留言就可看到引起了很多粉絲的關(guān)注和熱議，許多粉絲提到上海的質(zhì)子治療，小編查閱了包括《自然》等國(guó)際醫(yī)學(xué)期刊的相關(guān)資料，現(xiàn)做一簡(jiǎn)單介紹。
治療癌癥通常包括手術(shù)、化療、放療和免疫或基因療法等。最近幾年在經(jīng)典放療領(lǐng)域又出現(xiàn)了新式“武器”-質(zhì)子束療法(Proton Beam Therapy)。
提到“質(zhì)子治療”，大多數(shù)人可能首先會(huì)聯(lián)想到化學(xué)原子核中的質(zhì)子，恰恰是這種微小的粒子，將其應(yīng)用于癌癥治療上，能取得意想不到的效果，且已經(jīng)成為目前最先進(jìn)的癌癥治療技術(shù)之一。
近日，國(guó)際權(quán)威期刊《自然》雜志就刊發(fā)了一篇評(píng)述，歸納了質(zhì)子治療腫瘤的現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。文章還開門見山地指出：如果費(fèi)用不是問題，質(zhì)子治療實(shí)體癌癥，且尚未轉(zhuǎn)移，應(yīng)當(dāng)是首選！換句話說，早期發(fā)現(xiàn)實(shí)體癌癥（局限于原位癌），質(zhì)子治療效果最佳！特別是兒童腦部腫瘤。
為了能讓更多癌癥患者獲得質(zhì)子精準(zhǔn)治療，專家們提出了三種建議方案：縮小加速器基建規(guī)模、更加精準(zhǔn)質(zhì)子、拓展醫(yī)保覆蓋范圍，最終把質(zhì)子治療腫瘤作為抗癌首選方案之一，讓更多患者獲益。
?什么是質(zhì)子治療？?
放射治療，作為一種經(jīng)典的腫瘤物理治療手段，已有 100 多年的歷史，目前最常見的放射治療技術(shù)使用的是 X 線，而質(zhì)子和重離子放療的出現(xiàn)，使得現(xiàn)代放射治療又邁入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代。
質(zhì)子重離子治療，則使用質(zhì)子線或重離子線，射線的粒子質(zhì)量更大，對(duì)腫瘤的殺滅效應(yīng)也更為強(qiáng)大。
質(zhì)子，是氫原子失去一個(gè)電子的粒子，質(zhì)子治療是將失掉電子的氫原子原子核，利用回旋加速器或者同步加速器加速到光速約70%，以這種極快的速度穿透到人體內(nèi)部，到達(dá)癌細(xì)胞所在的特定部位，速度突然降低并停止，在射程終點(diǎn)處形成一個(gè)尖銳的劑量峰，稱為Bragg峰，又叫做“布拉格峰”，釋放出最大能量，將癌細(xì)胞殺死。通過調(diào)制能量展寬Bragg峰可以使Bragg峰覆蓋腫瘤，因此，質(zhì)子治療能夠同時(shí)有效地保護(hù)周圍正常組織，且副作用小。比如當(dāng)腫瘤直接與重要器官或結(jié)構(gòu)如脊髓、視神經(jīng)、心臟等相鄰，質(zhì)子治療依然能在有效治療腫瘤的同時(shí)保護(hù)這些重要器官或結(jié)構(gòu)的功能，這在常規(guī)輻射治療中是不可能的。
質(zhì)子治療最早于1946年首次被提出，1954年，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了世界首例腫瘤患者的質(zhì)子治療。此后，美國(guó)、歐洲、日本等相繼開始了質(zhì)子在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究，但直到1988年，質(zhì)子治療才獲得了美國(guó)FDA的批準(zhǔn)，質(zhì)子治療從此開始在腫瘤治療領(lǐng)域大放異彩。
▲美國(guó)的癌癥質(zhì)子束治療中心分布
目前，全美有20多家癌癥質(zhì)子束治療中心，包括MD安德森腫瘤中心、梅奧醫(yī)學(xué)中心、麻省總醫(yī)院腫瘤中心、賓夕法尼亞大學(xué)附屬的癌癥質(zhì)子束治療中心和佛羅里達(dá)州醫(yī)療聯(lián)合機(jī)構(gòu)附屬質(zhì)子束治療中心等。
2015年5月8日，我國(guó)首家質(zhì)子重離子醫(yī)院-位于上海國(guó)際醫(yī)學(xué)園區(qū)的上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院正式運(yùn)營(yíng)，截至到目前，收治患者已突破1000例。
?質(zhì)子治療的優(yōu)勢(shì)?
▲通常的放射治療射線會(huì)穿透腫瘤組織進(jìn)而破壞正常腦部組織（左），而質(zhì)子療法能夠讓質(zhì)子束僅作用于腫瘤組織（右）
質(zhì)子治療最大的優(yōu)勢(shì)就是比常規(guī)放療 X-射線更加精準(zhǔn)地殺傷腫瘤組織。
質(zhì)子束使其具有手術(shù)刀般的精確性。與X射線的光子不同，質(zhì)子以極高速度進(jìn)入患者體內(nèi)后質(zhì)子減慢，它們與人體組織相互作用，這樣一來，大部分光束能量沉積在一個(gè)點(diǎn)上（稱為布拉格峰），故而擁有絕佳的精準(zhǔn)性、對(duì)周圍正常組織器官損傷微小，這對(duì)大多數(shù)需要接受放療的患者來講，質(zhì)子治療可能是最好的治療方法之一。甚至在有些情況下，質(zhì)子治療還可能優(yōu)于外科手術(shù)切除治療。
舉個(gè)例子，比如，對(duì)于早期前列腺癌患者而言，放療是常見的用于局部前列腺癌的根治性治療方法。臨床試驗(yàn)證明，高放射劑量可以取得更好的治療效果。然而，對(duì)前列腺放射劑量的遞增也增加了對(duì)于臨近正常組織損傷的風(fēng)險(xiǎn)。在外照射放療的治療過程中正常直腸的暴露劑量與治療并發(fā)癥相關(guān)，多表現(xiàn)為直腸出血。因此，病灶區(qū)最大劑量同時(shí)周圍直腸最小化劑量是放射治療的理想追求。事實(shí)上，為了限制輻射損傷鄰近正常組織的風(fēng)險(xiǎn)，放療往往達(dá)不到殺死腫瘤的劑量，但質(zhì)子治療就能達(dá)到上述目的。
實(shí)際上，雖然在腫瘤放射治療過程中，癌組織周邊正常組織所接受的射線輻射比癌組織少2-3倍，但是，由于射線輻射本身也會(huì)誘發(fā)癌病變，因此，采用質(zhì)子治療還可以有效地降低二次誘發(fā)癌癥風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)避免損傷白細(xì)胞和機(jī)體免疫功能。
即使是高強(qiáng)劑量質(zhì)子束對(duì)那些深部體位實(shí)體瘤治療，如顱底或肝臟腫瘤，也是相對(duì)安全的。對(duì)于兒童腦部腫瘤來講，精準(zhǔn)治療更加重要，避免治療帶來輻射損傷正常腦組織。
權(quán)威期刊《自然》雜志指出：質(zhì)子治療癌癥對(duì)患者的獲益還是可預(yù)測(cè)的。隨著質(zhì)子加速器等技術(shù)進(jìn)步，從質(zhì)子治療中獲益的患者數(shù)量也會(huì)增加。
?四大問題有待解決?
雖然質(zhì)子治療比較與傳統(tǒng)放射治療有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但是其依然存在幾大問題。
第一大問題就是目前質(zhì)子治療的費(fèi)用高昂！
權(quán)威期刊《自然》雜志指出，相對(duì)于常規(guī)X-射線放療而言，質(zhì)子治療費(fèi)用至少高出2-3倍，比如，目前上海質(zhì)子重離子醫(yī)院一個(gè)療程的費(fèi)用是在27.8萬元。這對(duì)于來自普通家庭的患者來講，這筆高昂的醫(yī)療費(fèi)用是難以承擔(dān)的。尤其在我國(guó)，質(zhì)子治療由于并未全部覆蓋到醫(yī)保，患者最終只能走一些商業(yè)保險(xiǎn)渠道以降低治療費(fèi)用。
即便是在美國(guó)，雖然醫(yī)保覆蓋了部分癌癥質(zhì)子治療，但是保險(xiǎn)公司對(duì)于質(zhì)子治療適應(yīng)癥患者的選擇十分苛刻，有近30%的患者被拒之門外，保險(xiǎn)不承擔(dān)費(fèi)用，主要原因是臨床治療中提供有明顯療效的臨床數(shù)據(jù)太少，這就形成了一個(gè)惡性循環(huán)：患者個(gè)人的醫(yī)療保險(xiǎn)不負(fù)擔(dān)，相關(guān)臨床治療也很難開展下去。
第二，購(gòu)買質(zhì)子設(shè)備的費(fèi)用極其高昂。
曾有媒體驚呼質(zhì)子治療設(shè)備單價(jià)上億！雖然有Mini型質(zhì)子治療系統(tǒng)問世，價(jià)格也要500萬美元以上。不但如此，質(zhì)子治療設(shè)備需要專門的空間，專項(xiàng)管理，這又是一筆巨額的支出。雖然自20世紀(jì)90年代以來，加速器的重量從上百噸降到了20噸，加速器直徑也縮小了3倍，但是，這與旋轉(zhuǎn)機(jī)架和其它輔助設(shè)備加在一起，即使是最小的Mini型質(zhì)子治療系統(tǒng)也要占用幾百平方米面積，多數(shù)醫(yī)院缺乏建造質(zhì)子治療專用機(jī)構(gòu)的資金和空間。
第三，質(zhì)子治療還可以進(jìn)一步提高精準(zhǔn)度。有關(guān)醫(yī)生表示，目前質(zhì)子束能精確在0.5厘米內(nèi)，這與X射線類似，將質(zhì)子束的精密度從厘米精準(zhǔn)到毫米級(jí)將是下一步必要的技術(shù)更新。尤其在治療肺部和肝臟腫瘤時(shí)，腫瘤所處位置是一個(gè)移動(dòng)部位，這將是另一艱難的技術(shù)挑戰(zhàn)。
第四，精通質(zhì)子設(shè)備安裝和調(diào)試的專業(yè)技術(shù)人員以及擅長(zhǎng)質(zhì)子治療技術(shù)醫(yī)生的短缺也是一大問題。
?應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)?
治療費(fèi)用方面，《自然》刊文指出保險(xiǎn)公司應(yīng)建立“參考定價(jià)”模式，為有相似治療效果的不同治療方法建立統(tǒng)一支付標(biāo)準(zhǔn)，這將有助于在新的臨床應(yīng)用中收集質(zhì)子治療臨床數(shù)據(jù)。
在設(shè)備方面，目標(biāo)是把質(zhì)子治療設(shè)備安裝在一個(gè)房間內(nèi)，醫(yī)院可以不另建造治療室，這樣更便于醫(yī)院更新?lián)Q代現(xiàn)有的X射線治療裝置，同時(shí)，如果一臺(tái)質(zhì)子加速器設(shè)備價(jià)能格降低到500萬美元，那么普及應(yīng)用質(zhì)子治療的時(shí)代也就不遠(yuǎn)了，相應(yīng)地治療費(fèi)用也會(huì)不斷降低。
在精度方面，目前已經(jīng)探究出幾種測(cè)量質(zhì)子束的方法，當(dāng)質(zhì)子與原子核相互作用時(shí)，它們發(fā)出可跟蹤的γ射線，當(dāng)組織器官受到質(zhì)子脈沖照射加熱產(chǎn)生膨脹和收縮時(shí)，會(huì)釋放聲波。這種技術(shù)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中可以使質(zhì)子束精確在幾毫米范圍，但尚未在臨床治療中應(yīng)用，克服在臨床治療中的技術(shù)障礙需要醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)生和患者的共同努力。
對(duì)于專業(yè)技術(shù)人員和醫(yī)生的短缺，《自然》刊文提出解決方案之一是使質(zhì)子治療工作流程與傳統(tǒng)的X射線治療類似，可以借用現(xiàn)有的放療醫(yī)生和技術(shù)人員，另一種方法是更多地依靠人工智能和全自動(dòng)化，通過專家指導(dǎo)系統(tǒng)形成一個(gè)AI系統(tǒng)進(jìn)而指導(dǎo)患者治療過程。
?最新進(jìn)展?
值得一提的是，《自然》刊文還提到了質(zhì)子治療的三項(xiàng)最新進(jìn)展：質(zhì)子筆形束可以將輻射劑量準(zhǔn)確地照射到實(shí)體腫瘤上，減少了從多角度照射患者的必要；快速成像方法可以檢測(cè)患者位置的微小變化，進(jìn)而改變光束的精準(zhǔn)區(qū)域；運(yùn)用可延展材料制作的“軟體機(jī)器人”，利用其機(jī)器人手臂，對(duì)患者進(jìn)行快速且舒適地定位，減少醫(yī)生頻繁進(jìn)入治療室的機(jī)會(huì)。
參考資料：
Thomas R. Bortfeld& Jay S. Loeffler. Three ways to make proton therapy affordable. Nature, 25 September 2017.
https://www.nature.com/articles/d41586-017-08492-y
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