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【重离子治疗科普】放射线治疗的主力从X线转向粒子线的时代

发表时间:2020-03-31 09:16作者:辻井博彦


注:本文系重离子之父辻井博彦教授新作《重粒子线癌症治疗——无需开刀的疗法》前言部分内容。

日新月异进步中的粒子线治疗
癌症三大疗法,指的是“手术疗法”、“放射线疗法”和“化学(抗癌药物)疗法”。这三大疗法各有所长也各有所短。就放射线疗法而言,与欧美相比,日本的癌症患者接受放射线治疗的比例是较低的。
这其中的原因,很大程度上是由于患者对于放疗的误解或者说是认识不足而造成的,这一方面需要有更多患者了解放射线疗法,同时,我们这些放疗专业医师也深深感到需要努力进行更多宣传。
有句老话说得好,偏见源于知识匮乏。
这世上的很多事情,知识匮乏往往意味着会吃亏。特别是对于那些背负着宿命直面死亡威胁的癌症患者而言,了解各种癌症治疗方法不仅仅是他们的权利,可能更应该说是他们的义务。
只有履行了这种义务的患者,才更有可能在与癌症的斗争中取得胜利。我们相信,癌症患者最希望找到的疗法是既能够尽量减轻副作用等问题带来的痛苦、同时又能够尽量提高治疗完成后的QOL(生存质量)的疗法。在此方面,本书中介绍的重粒子线技术有望助癌症患者一臂之力!
癌症放疗的主要原则是尽可能将放射线精准地集中于肿瘤部位、同时尽可能降低对肿瘤周围正常组织的影响。
X线发现于1895年年末,次年便开始应用于“人”的治疗(当时仅用于止痛目的)。从那时起,我们的前辈研究者们就开始为了改善放射线的剂量聚集性而积极不断地进行加速器和照射技术的研发,其努力的结果带来了20世纪后半叶至21世纪初期的立体定向放射治疗和调强放射治疗等革命性三维放疗方法的研发成功。
另一方面,带电粒子线的放射线治疗始于1950年代。由于粒子线本身具有极其适合癌症治疗的特性,因此迅速引起广泛关注。同时,随着粒子线治疗在世界上获得众多支持,粒子线治疗设施的数量也在切实不断地增加。
“带电粒子线”其实包含多个种类,虽然曾有若干种不同的粒子线被应用于临床,但是目前粒子线治疗的主流主要是质子线和碳离子线(重粒子线)这两种。





质子线和重粒子线这两者共通的特性是在进入人体后会形成高剂量区域(布拉格峰),因此可以被用来精准地照射肿瘤。碳离子线(重粒子线)是将质量为12的碳原子核加速后形成的射线,其具有高于X线2~3倍的生物学效应(肿瘤细胞杀灭效应),且碳离子线几乎不受肿瘤内氧浓度和细胞周期带来的放射线敏感性问题的影响。具有如此优越特性的粒子线在当今时代被应用于癌症治疗当中,对于癌症患者来说,这可以说是莫大的喜讯了。

碳元素的拉丁语原意为“木炭”。碳元素与我们的生活密切相关:碳素纤维主要由碳元素制成,却具有轻量、强韧的特性,不仅被用作服装材料,也被用作机动车和飞机的轻量化材料以及体育用品和建筑材料,甚至被应用于工业和医疗等多种领域。钻石也是由碳元素单独构成的物质。

由此可见,碳元素作为多种多样制品的材料广泛存在于我们的日常生活中,而这种日常可见的碳元素又被应用于顽疾癌症的治疗之中,笔者感到莫大的欣慰。






接受粒子线治疗的癌症患者人数激增
关于粒子线治疗的具体内容我们将在正文中详细记述,在此仅做简要介绍。
质子线是带电粒子线的一种。质子线治疗的发端几乎与1950年代开始的近代光子线治疗是同步的,最早的质子线治疗是1954年在美国劳伦斯伯克力国家实验室(LBNL)进行的。也就是说,美国是质子线治疗的先驱,随后瑞典、俄罗斯等国开始跟进,后来在日本和欧洲广泛开展,直至今日。
重粒子线是另一种带电粒子线。不同于质子线的是,虽然重粒子线治疗的临床应用同样始于美国劳伦斯伯克力国家实验室,但是当时美国重粒子线研究的主流还是氖离子,碳离子线的临床试验仅仅进行了几例而已。真正开始碳离子线应用的是日本放射线医学综合研究所,时间是在1994年。
广义上的“重粒子线”一般是包括氦离子线、碳离子线、氖离子线等多种粒子线在内的一个总称,碳原子核加速后形成的射线被称为碳离子线。但是在我国(日本)习惯上用“重粒子线”来指碳离子线,本书也遵从此惯例。因此,如无特殊说明,本书中提到的“重粒子线”均指碳离子线。
截至2015年,包括日本在内,世界上实际运转中的粒子线治疗设施共计66家,其中质子线设施56家、重粒子线设施10家(其中5家只有重粒子线、另外5家是质子线和重粒子线并存)其中,日本有10家质子线设施、5家重粒子线设施(其中1家是质子线和重粒子线并存),共计15家。截至2014年,接受过粒子线治疗的患者全世界共有约13万人,其中,日本将近3万人。若按照人口比例换算,无论是在设施数量上还是在患者人数上,日本的粒子线治疗都是世界最大规模的,可以说日本是名副其实的“粒子线大国”。





1988年时,世界上的质子线治疗设施仅有6家(其中2家在日本),当时作者本人就在筑波大学从事质子线治疗。如此想来,粒子线设施发展之快让人感觉恍如隔世。随着治疗设施数量的增多,患者数量也呈现飞跃式增长。
各种疾病当中,特别是在体内深部器官的癌症治疗方面,日本处于领先地位,如今在世界上受到高度评价。
重粒子线治疗为癌症治疗带来了巨大变革,同时,与此相关的企业的蓬勃发展也不应被忽视。日本的重粒子线相关企业不仅在数量上居于世界首位,其技术也处于领先地位。今后,日本的重粒子线医疗设备有望和内窥镜摄像设备一起成为出口贸易的另一大主力。
重粒子线治疗是一种对癌症的杀伤力“更强大”、而对患者却“更温和”的治疗方法,且这种治疗方法还在继续发展之中。很多新技术的开发可能会进一步扩大重粒子线治疗的适应症范围,从而进一步减轻患者的负担。
如果各位读者能够通过本书了解到重粒子线治疗的优越性,将是我们莫大的荣幸!

                                                                                                       


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