癌研有明|质子重离子的核心技术

　　质子重离子射线改善肿瘤，是当今国际公认的最尖端放射改善技术。迄今为止，仅有12.29万人接受过质子重离子改善，且主要集中在美国、日本、德国等少数发达国家。

　　放射改善运用放射线“攻击”肿瘤，使肿瘤细胞失去活性，以此来杀灭肿瘤。传统的光子放疗，可有效破坏肿瘤细胞，但照射后沿途不断释放大量能量，肿瘤前后的正常组织都不必要地接受了相当剂量照射，此外，肿瘤细胞损伤的修复率也较高。

　　质子和重离子这两种粒子相比光子而言，质量较大，在物质内散射少、射线更为锐利，由此进一步减少了肿瘤周围正常组织的照射剂量。重离子射线，还可通过切断肿瘤细胞双键DNA，使肿瘤细胞难以修复。因此，重离子对部分光子、质子射线改善不敏感的肿瘤，有较好疗效。

　　核心技术一：同步加速器，最环保干净的粒子设备

　　作为医院最为核心的部分，同步加速器直径达21米，束流能量可以自由调节，其中，质子束流能量幅度在50Mev至221Mev，重离子束流能量幅度在85Mev至430Mev。加速器将上述粒子加速至光速的70%（约21万公里/秒）后，束流进入改善室，能够改善人体内30厘米深度的肿瘤。

　　相比回旋加速器，同步加速器有两大优势：首先，质子、重离子能量可随时调节；其次，同步加速器发射的射线对机房几乎没有污染，90%以上的射线皆可用于改善，停机后15分钟即可进难以实现能量的随时调节，停机后24小时方可进入机房。

　　核心技术二：呼吸门控技术，“hold住”运动中的肿瘤

　　更精准、更锐利，质子重离子在改善肿瘤时的显著优势，也会遭遇技术难点。肺癌、肝癌、胰腺癌，这些肿瘤运动会随着呼吸运动而稍有移位。运动中的肿瘤如何知晓它进入照射“窗口”？在照射“窗口”的很短时间内，扫描能否完成剂量的全部覆盖？针对这样棘手的技术难点。过去粒子改善专家曾运用呼吸门控技术来解决。

　　所谓呼吸门控技术，即用先进的呼吸运动压力感受器，将信号传递给计算机，计算机输出信号到同步加速器，控制同步加速器开启、关闭射线。呼吸门控技术，有效减少了射线对正常器官的放射体积，疗效更精准。

　　核心技术三：笔形扫描技术模拟分层肿瘤

　　如何让质子重离子的改善更加精准、到位？笔形扫描技术是核心之一。质子重离子所产生的“布拉格峰”能量变化，一般单个宽度仅为几个毫米，而可临床改善的肿瘤直径，许多都大于几毫米，只有把多个“布拉格峰”叠加起来，方可覆盖肿瘤。医院引进的设备中，可选择的单个布拉格峰宽度为3毫米、4毫米两种，利用笔形扫描技术，可改变能量，使多个布拉格峰叠加，实现更精准到位的改善。

　　具体说来，笔形扫描即通过电子计算机，先将肿瘤模拟分层，再控制射线、改变射线的能量，继而逐点、逐层扫描。2015年6月14日，首个临床试验病例为前列腺癌患者，笔形扫描技术的娴熟应用，将肿瘤模拟分割成3毫米一层，层与层之间有重叠，如此，改变了射线的能量，最终该病例收获较好疗效。

　　核心技术四：患者定位和影像验证系统，灵活机械臂击中靶区

　　这项技术借助计算机的高速处理能力、影像扫描设备，依托机械臂的灵活，可根据患者的平躺位置，经由影像设备成像、计算机处理后，自动调整机械臂至计划位置，最终保证束流准确无误地击中肿瘤靶区。

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