质子束和重离子束疗法来治疗癌症



常规的癌症治疗方法有以下几种:

-手术

-化学疗法

-放射疗法

化学疗法是利用化学药物杀死癌细胞、抑制癌细胞分裂的一种治疗方式。

放射疗法是利用电磁和粒子辐射杀死癌细胞、抑制癌细胞分裂的一种治疗方式。其中,电磁辐射指的是使用X射线或伽玛射线来治疗;粒子辐射指的是通过质子束或重离子束照射方式对癌变组织进行病灶治疗。

X射线和伽玛射线运用在癌症的治疗中已为大众所熟知,但对使用质子束和重离子束来治疗还比较陌生(我们将在以下页面做一些简单的介绍)。

每种疗法都具有不同的优点和缺点,在使用范围上都有一定的局限性,医生通常会根据患者年龄、癌症部位和阶段等诸多因素而相应采取多种的治疗方法。

质子束和重离子束用于癌症治疗的历史

年,原子物理学家罗伯特·威尔森首次建议利用质子照射来治疗癌症。年,美国首次进行了利用质子照射治疗癌症的试验,之后该疗法不断改进并成功用于治疗癌症。

欧洲在癌症领域利用质子照射治疗的先驱是位于瑞士维利根地区的保罗·谢尔研究所,它早在年便开始运用该方法治疗癌症患者。而德国是从年起,医院大范围地利用质子照射来治疗癌症。年,美国加州大学伯克利分校开始尝试利用重离子来治疗癌症。

目前,全世界共有三个医疗机构能够利用碳离子治疗癌症,其中两个位于日本。另一个医疗机构是德国的海德堡离子束治疗中心[HIT],于年12月13日首次利用离子束来治疗癌症患者,这也是整个欧洲范围内首次利用离子束来治疗癌症的病例,同时还是世界范围内首次应用可调整强度的重离子治疗。

从年起,质子束和重离子束疗法纳入常规的癌症治疗手段。

技术难题的攻克

为使质子和重离子有效应用于医学治疗,在技术方面必须克服诸多难题:

1.“离子源”需产生自由质子/重离子,并引入到加速器中。

2.转送到治疗室并进行控制和管理。

3.在质子/离子束治疗过程中,对患者进行精确定位的治疗场所及其配套设施。

以达到最佳治疗效果。

首批治疗中心大多都附属于核物理研究机构,现在的许多治疗中心也仍与他们进行着合作。而现今的一些公共和私人医疗机构也拥有自己的质子和其他离子加速器。

质子和重离子获得越来越多的广泛应用,也归功于加速器建造的便捷化、治疗场所中用质子和重离子从不同方向照射的可能,以及监测和控制系统等方面的不断进步。

质子束/重离子束照射的工作原理

质子束/重离子束照射和电磁辐射[X射线或伽马射线]能在体内释放能量,摧毁癌细胞。由于不同类型的照射具有不同的特点,从而在不同的物质或人体组织内能产生不同的作用。

电磁辐射会很快释放能量,但是随着穿透深度的不断增加而变得缓慢。

而质子束照射最初释放能量的速度比较慢,随着穿透深度的不断增加速度会逐渐变快,达到一个峰值后释放所有能量。因此,位于肿瘤前后的身体组织将很少或几乎不会受到伤害。

重离子束照射的工作原理与质子类似。但传输的能量以及所达到的峰值会高于质子照射,这就是该疗法治疗某些癌症的优势。然而释放之后的剩余能量明显高于质子照射,可能会对位于肿瘤后面的身体组织造成伤害。

照射技术

最新的离子束疗法运用的是“可调制强度的光栅扫描技术”:为了只照射肿瘤,保护周围的身体组织,通过加速器中质子/重离子的能量调节来控制穿透深度,再释放出最大能量,质子/重离子的能量越大,穿透越深,反之亦然。

此外,由于质子束会随着电磁铁发生水平或垂直方向偏转,因此肿瘤上的每个点都会通过所谓的“光栅扫描过程”得到针对性照射。

图:可调制强度的光栅扫描过程工作原理

PolschuederDipolmaganeten偶极极片

Tumor肿瘤

ErstermagnetischerHorizontal-Ablenker第一个磁性水平偏转器

zweitermagnetischervertikal-Ablenker第二个磁性垂直偏转器

letzteSchicht,niedrigsteEnergie最后一层,最低能量

ErsteSchicht,hochsteEnergie第一层,最高能量

具备以上特质的质子和重离子能够适用于多种癌症的治疗。更多关于质子/重离子照射技术及工作原理,请详见[德语]









































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