质子重离子：重离子放射治疗技术

　　重离子放射改善技术

　　导语：重离子的细胞杀伤作用大，有倒转剂量分布优势，而且具有拓展布拉格峰、高传能线密度、高相对生物效应等特点。将其应用于癌症改善，可使深部区域肿瘤细胞因高剂量辐射而被有效杀灭，而对周围组织因低剂量分布、相对危害较小，能实现精确靶向改善，这也被认为是最有前景的肿瘤放疗技术。

　　癌症作为一种威胁人类生命健康的疾病，具有复杂性、多样化、易转移等难以完全克服的特点，癌症正日益成为致死的重要杀手。改善癌症的有效方法为外科手术、放射改善和化疗。其中重离子放射改善是改善恶性肿瘤的重要手段之一。

　　　重离子放射改善特点

　　1. 物理特点

　　重离子放射改善的物理特点主要包括具有拓展布拉格峰、倒转深度剂量分布、高 LET、剂量验证等特点。重离子放射改善具有倒转深度剂量分布的特性。在癌症改善时所需要 的重 离子能 量范 围内( 80～430 Me V/u) ，重离子在离子进入人体的大部分射程里，巨大的初始能量使离子穿过组织速度很快，因而损失的能量较小，形成一个相对低能量的坪区; 射程末端是重离子在人体中的剂量损失集中地，随着能量损失，离子运动速度减慢，与靶电子碰撞的概率增大，最终在射程末端形成一个陡峭的高剂量峰，即布拉格峰。由于重离子是带电粒子，在磁场作用下会发生偏转。如果一个狭窄的带电粒子束在横向方向偏转，辐射剂量就可“绘制”整个肿瘤的轮廓。这样在改善时，对入射离子的能量、方向进行调节，形成一个拓展布拉格峰，将其准确落在肿瘤靶区，实现束流对肿瘤靶区的三维扫描适形和调强放射改善，最大程度降低对周围健康组织的伤害。放射改善不仅取决于辐射剂量和剂量率，还有辐射质量。重离子属于高 LET 射线，一般情况下相同吸收剂量射线 LET 值越大，生物学效应越大。剂量验证是重离子放射改善的关键一环，可对患者的肿瘤靶区及周围正常组织进行精确剂量评估，提高靶区剂量和局部控制率，降低靶区及周围正常组织的受照射剂量，保证重离子放射改善的改善质量。

　　2. 生物特点

　　生物方面主要包括较高 ＲBE、复杂的 DNA 致死性、乏氧浓度等特点。ＲBE 的确定通常以 250 keV 的 X 射线为标准。临床上质子束的 ＲBE 与光子( ＲBE = 1) 接近，国际辐射单位与测量委员会建议质子 ＲBE 值为 1. 1。相比于其他射线，重离子射线拥有更高的 ＲBE，在临床上比较认可的重离子( 碳离子) 的 ＲBE 值在为2. 5 ～ 3，但也有文献报道其 ＲBE 值到达 5。重离子辐射对于 DNA 造成的损伤是复杂且多重形式的，包括单链断裂、化学基质损伤、碱基对缺失、键间交联、键内交联、双链断裂以及“簇团性”损伤。特别是重离子辐射对 DNA 造成的“簇团性”损伤，让 DNA 的修复变得难以实现，从而达到降低肿瘤细胞 DNA 修复率的目的。由于肿瘤细胞的死亡很大一部分是因为无法修复而造成永久的损害。这也是重离子放射改善优于其他射线的优势，一般的光子/质子只会使得 DNA 单链断裂，由于损害方式单一并且 DNA 的单链断裂在细胞后期很容易修复，使得单链断裂的 DNA 的修复率变高。

　　重离子放射改善在临床上的优势

　　从 1994 年开始改善患者至今，经过 20 多年的发展，重离子放射改善有了一定的研究基础。重离子放射改善也大大提高了对恶性肿瘤放射改善的增益，这种增益势必将使重离子放射改善成为肿瘤改善当中的有力工具。重离子放射改善是一种先进的放射改善技术，适用局部非扩散性肿瘤的改善，其临床改善的优势如下。( 1) 高 LET 能高强度地攻击肿瘤细胞，且布拉格峰尾射线剂量很少，对远离肿瘤的健康组织造成的危害微小。( 2) 束流斑点发散较小，形成更尖锐的剂量半影，能够准确攻击肿瘤细胞，适合高精度改善。临床上利用重离子束的这一优势，离子束放置在更靠近肿瘤组织的侧面，使肿瘤所在器官的形貌、功能得到保留，在提高患者生存质量的前提下高度保留健康组织。( 3) 对于抗放射的肿瘤有效的杀灭效应( 肿瘤特异性) : 对固有抗放射的肿瘤细胞能更好地杀灭，对肿瘤干细胞有强大的杀伤能力。( 4) 抑制肿瘤细胞侵润和迁徙能力，能伤肿瘤血管内皮，阻断肿瘤的血液营养供应。（ 5) 重离子放射改善周期较短，单次照射剂量高、照射次数少。根据放射线医学综合研究所的统计，全部患者的平均改善时间为 3 周，比一般的 X 射线改善( 6～7 周) 要短。特别是肺癌和肝癌，实现了 1 ～ 2次/1～2 d 的超短期改善。子宫恶性肿瘤约为 5 周，颈部恶性肿瘤、骨软组织恶性肿瘤、前列腺癌约为 4周。

　　重离子放射改善癌症的优势是毋庸置疑的，然而其高昂的建设、运行及维护等费用，也大大限制了相关研究和发展。重离子放射改善癌症的机制也仍然需要更深层次的探索与研究。随着研究的深入，无论是设备的造价、改善成本的降低还是癌症的进一步攻克，都将逐步实现，重离子放射改善方式也势必成为肿瘤放射改善的一种主流方式。

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