4.碳离子的特有优缺点
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) @4 p2 z( |& O* F, T# T8 v7 ^& d' S(1)碳离子具有质子所没有的核分裂现象,即能将C12变成C11 或C10。C11 或C10 碳放射性同位素在衰变时,都能发出正电子,利用正电子断层扫描器(PET)就能直接探测碳离子的行程轨迹和治疗终点位置,使实时诊测和精确治疗成为可能。这无疑是一个优点。 但此核分裂现象也带来缺点, 即由此产生的较轻二次粒子有较长的射程,在Bragg峯后形成一个小尾巴,往往对峯值后面的正常(或敏感) 细胞带来小伤害, 也会增加一点横向散射和阴影,给治疗带来不利。1 c* ^& T6 Y8 X5 g4 S2 z) V
& }5 L. e% Q4 o5 x7 a(2)从生物辐射学研究中得出,凡癌细胞越小,照射用的离子越重越大。肿瘤经辐照后,总有一些未能辐照死的癌细胞, 此类位置称为冷点,通常称微观不均匀度。 这种冷点会在今后带来复发的可能, 称为后效应。对这个效应后果,至今不同医生有不同说法和评估。日本HIMAC专家认为不严重,日本兵库专家则认为严重,提出要用C和P复合治疗方法。瑞典Karolinska认为要用X和C 复合治疗方法 ,才能克服后效应。总之都公认有此后效应现象,但对其严重性有不同估价。
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) a! f# {! Q$ j(3)重离子的治疗次数,由于处在临床实验阶段,近年来的报导说明次数有越来越少的趋向。如2003年的HIMAC报导, 肝癌只用1~2次,肺癌2~4次,要比质子少得多。但这些都是实验性数据,正规临床治疗时次数要多不少。2008年日本群马中心的报告中,仍以碳离子治疗平均15次来计划。但相对而言,碳离子治疗平均次数要小于质子治疗平均次数。1 d( S/ U- P p& d5 l& z V
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(4)全世界至今总共质子治疗了近6万名患者, 积累了比较丰富的临床实践经验。 美国己将质子治疗纳入社会保险。 碳离子治疗至今也仅7000名患者,并且都作为临床试验来进行,因此相对不如质子治疗成熟。在2002左右,瑞士PSI分析当时国际上粒子治疗和设备水平后认为,目前的碳离子治疗存在下述缺点:a. RBE 值随穿透深度变化很大, 绝对值也大, 目前研究还不够深入,一旦处理不当,风险较大;b. 适应病例少;c.微观剂量均匀度差, 存在冷点所带来的后效应; d.临床病例实际经验还少;e.经济上目前还不合算。相比之下,质子治疗更成熟稳妥。, o/ }5 ~7 C" f% Z ?" q
2 C- Q1 B8 \- @% f5. 国际上放疗界对重离子治疗的看法8 l# y% v |: {, _. o
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(1)美国的看法:美国既是质子治疗的前驱者,也是重离子治疗的先驱者。当前用的点扫描、调强等都是在美国创造的。他们最有资格和权威作判断。奇怪是美国当前专门发展质子治疗,目前己建和正建十多个质子治疗中心,但不见有建造重离子治疗中心的报导,也不多见评论重离子治疗的文章。% h& X$ S* y2 l& Q& Z2 {8 @4 W
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(2)欧洲的看法:有三派,一派以德国GSI为首的大力赞美重离子治疗;一派以瑞士PSI为首的明确表示质子治疗比较成熟,而重离子治疗由于还存在许多治疗疑点,至今治疗患者的病例和人数也太少,安全性比质子治疗差,推广治疗还不成熟,不宜推广。此外不少人认为质子和碳离子各有特点,都要重视。 后者的思想在欧洲的许多重离子治疗方案中都有反应。
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' i. @. U# b4 u1 e(3)日本的看法:主流派大力赞美重离子,认为冷点后效应等根本不是问题,大部份情况下可代替质子治疗,因此日本重离子治疗发展最快。最新建的群马中心的加速器只有碳离子,不像欧洲的重离子治疗中心都兼有重离子和质子。但也有不少不同意见。- R. ]8 f# P+ v: H
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(4)中国的医界看法:在万杰建成前,中国既无质子治疗,也无重离子治疗。2003年前日本HIMAC 报导重离子治疗报告之前,中国放射医学界全是质子治疗热。而当HIMAC的报告报导后,尤其其中肺癌、肝癌二次治愈的报导征服了中国的不少医界人士,大部分质子治疗热者又转变成重离子治疗热者。2009年上海医界非要碳离子治疗不可,愿用远比质子治疗装置贵3倍的价格,接收从未作过加速器的西门子生产的重离子治疗装置,可见非同一般。在2009年后,国际上碳离子治疗的热度有些下降。多数中国医界人士认为以旋转质子治疗束为主,在此基礎上再适当配置碳离子束治疗才是比较明智的。可喜的是,中国科学院兰州近代物理所已经利用该所的重粒子加速器产生的离子束,成功地进行了治疗癌症的研究,已经为一些患者进行了治疗,有较高的成功率。为我国离子束治癌的发展迈出了决定性的一步。
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三、“质子或重离子治疗”优良性能的奥秘
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1. 改变癌症的治疗观:由“好死不如赖活”到“健康地活着”2 t4 @2 V" h( ? b
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几千年的中国历史造成中国民间的重病治疗观,即“好死不如赖活”的治疗观。这种观点深入民心,恒久不变,似乎成为一种处世的真理。 对於癌症患者,由於不论手术、放疗、化疗,在治疗癌症的同时,不可避免的要伤身、脱发,大损元气,很难恢复患癌症前的健康。因此治疗癌症后,只要不死,己算幸运,管不了太多的健康了。无奈只能完全接受这种“好死不如赖活”的治疗观。
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1 Z i) a. k/ @0 V9 O9 _7 a考其原因在于理想的癌症治疗是杀死全部癌细胞,不伤一个正常细胞。因为只要伤到好细胞,就要伤身体,医学界称副作用。当今的电子、X射綫等放疗,各种大小化疗都不可避免的在杀癌细胞同时,也必杀好细胞,此仍形成天经地义的治癌副作因,导致难以健康活着。非不愿也,仍不能也。而质子治疗,因其特有的物理性能,可以在放疗时不再伤害肿瘤上下、前后、左右的好细胞,可以基本上接近理想的癌症治疗。 副作用很小就不再伤身。一旦癌症治愈,还像过去一样健康,也就能“健康地活着”。
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! p8 R! q$ c; w质子或重离子治疗能使患者由“好死不如赖活”的治疗观改变到“健康地活着”的治疗观,这是质子或重离子治疗深得人心的所有优越性的根源。
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2. 当代治疗癌症的若干特点—“质子或重离子治疗”的优点5 l) J0 K" T$ c# ?& I: F
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当前人类中的癌症虽有千变万化,但都可以用美国联合癌症委员会的TNM系统来分类。简而言之,根据肿瘤体积大小和侵犯组识深度(用T0-4表示),肿瘤侵犯淋巴程度(N1-2),肿瘤遠端扩散程度(M0-1) 三个参数,归纳成軽重分0-4五期。
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4 M- u; a! Z5 B) F- H( T- e治疗癌症的方法也多种多样,但基本归纳二大类型。一是直接设法杀死和去除癌细胞,如手术、放疗和化疗,具有快速、立刻见效、有副作用的特点。至今这三种方法仍是最主要的治疗方法。二是间接创造使癌细胞难以生存條件,将癌细胞活不下去而死亡,具有缓慢、长期见效、副作用少的特点,如生物治疗、中医治疗等。在比較各种治疗方法的有效性后,可见只有质子、重离子具有最广泛的癌症治疗对象,除价格贵缺点外,具有胜过其他方法的相对(非绝对) 优点。. s0 X7 z. t0 K
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和常规放疗(手术、化疗)相比,质子或重离子治疗的优点是明显的。常规放疗(手术、化疗)是:(1)局部癌中有18%治不好;(2)有早期和后期等副作用;(3)多少失去某些器官功能;(4)影响儿童正常发育;(5)存在更多的复发几率;(6)痛苦难受去治疗;(7)治后要美容,还是假美。总而言之,是非全愈,惶惶不安怕复发。
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f& p; F7 y$ ~: o5 a6 d6 r而质子或重离子治疗是:(1)能治常规治不好的18%;(2)无(少)副作用,无后遗症;(3)保持一切正常生理功能;(4)不影响儿童发育;(5)复发几率很少;(6)舒舒服服去治疗;(7)保持女性完美体形。 总而言之是真全愈,癌症患者彻底“平反”。
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! K2 [( T: b0 d$ \: c3. “质子或重离子治疗”可以挽救常规放疗不能治愈的癌症患者: Z: C, d2 D2 E9 d
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全球的各种癌症都可归纳为“局部型”和“扩散型”二大类。根据世界卫生组织的宏观统计,有下列结果:(1)对局部型肿瘤(占全部肿瘤总数的58%),用手术可治愈22%,用目前的X射线放疗可治愈12%,用手术加放疗可治6%,但余下的18% 则不能治愈。对扩散型肿瘤(占全部肿瘤总数的42%),用化疗可治愈5%,但余下的37% 治不好。(2)因此在用常规放疗情况下,有18% 局部型治不好,再加37%治不好的扩散型,总共55%治不好。(3)反之用质子或重离子治疗后,常规放疗治不好的18%局部型肿瘤中,多数可以治愈;在治不好的37%扩散型肿瘤中可能有部分能治愈(当然此是预计,有待今后证实)。而仅此增加治愈的对应癌症患者,对美日二国都涉及每年30万患者,中国会涉及数百万患者的利益。(4)用质子或重离子治疗后,除去将常规放疗治不好的治好,还能将原用常规放疗治好的患者还会大大提高其生活质量。
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4. 解开“质子或重离子治疗”优良治疗性能和效果的奥妙5 x$ Z2 t. Z% z3 A" v5 Y: }9 P1 ~
* a% e6 Z! A# d9 [A. 适型治疗
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在放疗理论中,定义理想的放疗称适型治疗。所谓适型。是指放疗时形成的剂量四维体积D(x,y,z,t)能够和肿瘤的四维体积V(x,y,z,t) 完全相同。这儿的四维是指随时间变化的三维体积。在X射线放疗时,由於X射线本身的物理性能(随深度的指数衰减),即使采用各种专用治疗工具也不可能作到上述适型要求。而质子和重离子的自身物理性能(随深度的布拉格峰性能),即能够做到基本适型的要求。在用散射治疗时,采用可变准直器和后沿補偿器的配合下,用能量调制的束流进行适型治疗的安排。
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; v" R2 v: t QB.优良剂量分布0 A" n F$ `. O5 v) A
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适型治疗必然导致优良的剂量分布。所谓优良的剂量分布是指凡有肿瘤细胞之处就有剂量,此剂量可将癌细胞杀死。凡没有肿瘤细胞之处就没有剂量,也即一切正常细胞处没有剂量,正常细胞不受损害,也就不产生副作用。本质上适型治疗和优良剂量分布仍是一回事,但剂量分布更直观,一看就明白。 可以很直观的看出,在质子治疗时,剂量都集中在肿瘤上,在肿瘤上下左右的正常组识设有剂量,不受损害。但用X射线治疗时,肿瘤上下左右的正常组识都有剂量,必然会产生各种付作用。
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C. 最大限度减少正常组织损伤,定量地迫近理想放疗; q7 `- D0 C/ L
6 h! s/ E8 j* W人们将放射治疗的最终准则定为"实现最大的肿瘤控制几率和最小的正常组织损伤率",但千方百计地设法尽可能接近理想目标。过去在X射线治疗时,这准则只能从定性的角度去争取和理解。但在采用质子治疗后,人们可以定量地,即更精确地贯澈此准则,使逹到最大限度减少正常组织损伤,定量地逼近理想放疗,从而获得最佳的治疗效果。德国慕尼黑RTPC质子治疗中心所进行的一项实验,定量地比较在X射线和质子治疗时,在治疗不同癌症时,正常组织上受到照射体积和总剂量的对比值。 对比结果,用质子治疗脑转移肿瘤时正常组识所受的照射体积比X常规治疗少7.5倍,所受的总剂量少11.7倍。由此明显地看出质子治疗的优点。这仅是RTPC开业一年后的初步成果。今后必然可做到更好的结果,接近理想的治疗。重离子治疗也应该有类似的效果。& F/ \1 l- |4 u" T
" k; I+ ^& e; j U1 I8 ^5. 当代的质子或重离子治疗中心,应具有下列的先进装备:
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(1)医院建筑富有人性,有花有画,有音乐,令人心情安静;(2)先进診断仪器查肿瘤,CBCT、CT/PET、IMR/PET,剂量少、分辨高、快速、精确又有效;(3)采用先进治疗方法: 3D、4D-适形、IMRT、IGRT、DART等;(4)采用多重涂、动态、先进点扫描治疗方法;(5)采用先进、优化TPS进行治疗计划;(6)采用机器人自动、数学图象法精确患者定位;(7)逐项逐条进行精确QA、QC,确保准确和平安;(8)症癌症细胞都杀死,敏感器官无伤害,正常组识少剂量;(9)再有权有钱,整天卧床,开刀打针,总不算福;(10)保持所有生理器官功能正常,还有眼福、口福、旅行娱乐福等才算福。
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