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1. 前言 2002年日本HIMAC公布一批碳离子的临床治疗效果，起到轰动的效应。随后中国放疗医学界掀起一个“重离子治疗”热，也引起一场“质子治疗”和“重离子治疗”之争。至今为止，谁优谁劣，谁争第一，看法还没统一。但公认“质子治疗”和“重离子治疗”都是各具有优缺点的先进肿瘤治疗方法，都是21世记的肿瘤放疗好方法。谈到“质子治疗”不能忘了“重离子治疗”。 2.“重离子治疗”的基本情况 在文献中，往往有“粒子治疗”、“重离子治疗”、“离子治疗”、“轻离子治疗”、“质子治疗”等说法，看后难以区分。这兒稍加説明：“粒子治疗”是泛指用核物理中的粒子，如负π介子、质子、中子、各种离子等治疗的方法；重离子是指一切由夸克组成的粒子。因此除去电子、轻子以外，凡在元素周期表上，从氢离子直到铀和铀以上的离子，若用此来治疗肿瘤，都属“重离子治疗”。以上均是从理论上的说法，並没有实用价值。 在治疗实践中，人们认识到在所有的重和軽离子中，只有一小部分才能用于肿瘤治疗。考虑用于肿瘤放射治疗的重离子是下述几种：重氢(1H2)、氦(2He4)、锂(3Li7)、铍(4Be9)、硼(5B11)、碳(6C12)、氮(7N14)、氧(8O16)、氟(9F19)、氖(10Ne20)、硅(15Si28)、氩(18Ar40)、和氙(54Xe132)。美国LBL和日本HIMAC在临床实验研究基础上达成共识，氖元素以上的重离子，会直接给肿瘤前的正常细胞带来难以容许的伤害，不适用于肿瘤治疗。在上述情况下，通常又将较軽质量的离子，如重氢(1H2)、氦(2He4)、锂(3Li7)算“轻离子治疗”。又将利用较重质量的离子，如碳(6C12)、氮(7N14)、氧(8O16)算“重离子治疗”。从定义讲质子也是离子，质子治疗也是“軽离子治疗”。但由於质子治疗的普遍和特殊性，特称“质子治疗”。 判断重离子是否适合于肿瘤治疗，还必须考虑重离子照射对正常组织的伤害程度。伤害过大不用。 1994年放疗研究界普遍认为碳离子是最佳的治疗用重离子。不论日本HIMAC和德国GSI都用碳离子作为重离子治疗的唯一粒子。人们也似乎认为重离子治疗即是碳离子治疗。从1994年6月到2009年2月日本HIMAC用碳离子治疗了4504名患者。德国GSI从1997年到2007年10月用碳离子治疗了384名患者。但从上述碳离子治疗中人们发现，由于碳离子重量还是过大，使被治疗的肿瘤及其边缘区，即使从宏观上来看剂量是均匀的，但从微观看，存在某些癌细胞没有照射到的冷点。这种冷点处的癌细胞在以后有复发的可能。此效应称为后效应 。2001年瑞典Karolinska肿瘤研究所提出选择微观不均匀度较轻、冷点少、比碳离子更轻一点的重离子，比如选择氦、锂、铍等较轻的重离子，可以克服这种令人担忧的后效应。因此人们不再认定碳离子是最优的治疗用重离子，而寄希望于锂、铍, 那种更轻的重离子。但至今尚没有條件利用这些离子做这些临床试验。由此可见重离子治疗还在发展中，远未成熟。 3. 质子和碳离子治疗的物理特性和生物特性 质子和碳离子都具有Bragg峰物理特性，凡原子系数越大，其Bragg峰宽度越狭，后沿下降越快，剂量分布越好，每单位行程的游离能量越大， 散射小。 因此从原理上讲，碳离子的后沿和横向阴影都稍好于质子。而实际效果上二者基本相似。质子的RBE基本上与X射缐和电子缐的RBE相同，RBE=1.1-1.2，只具有间接杀死肿瘤细胞的切断DNA单键功能， 难于对抗阻型、 缺氧型肿瘤进行有效治疗。碳离子RBE值在2-3，具有直接杀死肿瘤细胞的切断DNA双键功能，还有一个较小的氧增比(OER)。二者相比以碳离子为佳。因此单从物理和生物特性来看，碳离子优于质子。但除上二点外，碳离子还具有质子所不具有的优缺点，从而使二者比较复杂化。 4.碳离子的特有优缺点 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。 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。 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。 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。 5. 国际上放疗界对重离子治疗的看法 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。 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。 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。 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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