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天啊,全球质子重离子医疗机构原来是这么发展的~

 昵称30265258 2016-07-11


粒子放疗(质子/重离子放疗)是当今最先进的肿瘤放疗技术,粒子放疗在疗效以及副反应方面明显优于常规光子放疗,因此,近年来各国纷纷建设质子重离子机构。全球质子重离子医院建设概况如何?接下来,小编就来扒一扒它的发展历史和现状!

优越性


同射线的剂量深度曲线的分布图

目前,恶性肿瘤治疗主要依赖于三大手段,即手术、化疗和放射治疗。放射治疗作为一种物理治疗手段,已有 100 多年的历史。然而当前常规的放疗技术如立体适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)已进入瓶颈阶段。质子和重离子放疗的出现,使得现代放射治疗迈入了一个崭新的发展时代。目前肿瘤放疗界普遍认为质子重离子治疗通过集成高能物理、加速器制造、计算机、自动控制等新技术应用于肿瘤的影像成像、放疗计划、设计、实施和质量控制,使肿瘤放疗的精确性达到当今最高水平,既能有效杀灭肿瘤细胞,又能最大限度保护周围健康组织,具有精度高、疗程短、疗效好、副作用小等优势,明显优于目前其它放疗技术。

原理概述

常规放疗的射线是光子(如高能 X 射线、60Co射线等),在穿透人体组织后能量会大量衰减,这既影响了肿瘤靶区剂量分布,也导致周围组织受到较大辐射损伤。而质子和重离子射线在进入人体的过程中剂量释放很少,但到达肿瘤靶区时能量全部释放,形成所谓的 Bragg 峰(图 1),类似于在肿瘤区域进行“立体定向爆破”,即肿瘤靶区接受了较大放射剂量,而周围组织的损伤则降到最低。其中重离子放疗使用的是比质子具有更高能量的粒子射线(目前最常用的是碳离子),能有效杀灭乏氧的或放疗抵抗的肿瘤细胞,并且对各个细胞周期的肿瘤细胞都具有杀伤作用,因此比质子束更有优势。

发展概况

1

19世纪30年代,美国欧内斯特·劳伦斯(ErnestLawrence)在研究原子结构时发明了回旋加速器,并因此获得 1939 年诺贝尔物理学奖。回旋加速器产生的高能粒子射线不仅对高能物理研究非常重要,其剂量分布曲线与普通光子有明显差异,具备潜在的医学价值。


2

1946年,美国罗伯特·威尔逊(RobertWilson)在此基础上首先提出了利用高能粒子束治疗肿瘤的设想。


3

1952年,科尼利厄斯·托比亚斯(CorneliusTobias)在美国加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)开展了最初的质子和氦粒子放疗实验,1954年该实验室利用质子射线对晚期乳腺癌患者进行了治疗。至此,拉开了人类利用高能粒子治疗恶性肿瘤的序幕。(这间实验室在 19541957年间共进行了质子放疗临床试验30例,19571992年间进行氦粒子放疗临床试验2054例。可惜由于经济等各种原因,这个项目在1992年被终止了。)

1954年以后,世界各国纷纷在加速器物理实验室内开展一些研究探索不同粒子束的临床试验。

4

1957年,瑞典在乌普萨拉大学斯维德伯格实验室(UppsalaSwedberg Lab)进行质子治疗的研究。


5

1961年哈佛大学的回旋加速器实验室(HarvardCyclotron Laboratory)开始进行质子放疗的试验。


6

1967年,前苏联在杜布纳联合核子研究所(JointInstitute for Nuclear ResearchDubna)进行质子束放射治疗临床研究。


7

1979年,日本国立放射医学综合研究所(NIRS)开始利用加速器进行质子放疗的医学临床试验。


8

1980年,瑞士原子研究所/PSI研究所(SwissInstitute for Nuclear Research/Paul Scherrer Institute, Piotron 开始进行π-粒子放疗临床研究,从1984 年起开始质子放疗临床研究。


9

1990年,美国罗玛琳达大学医学中心(LomaLinda University Medical CenterLLUMC)建成了全球第一家设在医院的质子治疗中心(hospital-based),开创了现代质子治疗医学中心的时代

相对于质子放疗来说,重离子放疗的技术、设备要求更高,投入更大,因此重离子的放疗临床试验起步比较晚。

10

1993年,日本NIRS在千叶县(Chiba)建 器(Heavy-Ion MedicalAccelerator in ChibaHIMAC),1994 年起开始重离子(碳离子)放疗临床试验。


11

1997年,德国国家重离子研究中心(GSIHelmholtz Centre of Heavy Ion Research)开始进行重离子放疗临床研究,其在重离子治疗前期的临床研究和推广方面作了大量的工作。

根据国际粒子治疗协作委员会(PTCOG)汇总统计:截至2015年10月,国际上已有16个国家和地区的55个粒子中心开展了质子/重离子治疗。全球范围内接受质子治疗的人数为 106756人,接受重离子治疗的人数为 15279人。     

全球主要质子重离子放疗机构概况

随着美国、日本、德国等国家在质子重离子放疗领域研究的不断深入,世界各国和地区也纷纷跟进探索本国的质子重离子放疗发展之路。如中国、俄罗斯、意大利、英国、法国、瑞士、韩国等都建成运营了粒子放疗机构。其中大多数国家拥有的均为质子放疗机构,到目前为止,全球仅有中国、日本、德国、意大利拥有重离子放疗机构。

1

美国

1990 年,罗玛琳达大学医学中心(LLUMC)成为世界上第一家建立在医院的质子放疗中心,该中心在前列腺癌质子放疗领域处于世界领先的地位,积累了最多的病例。目前收治的病种包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌、儿童肿瘤、眼部肿瘤以及头颈部肿瘤等。截至 2014年12 月,该院共收治质子放疗患者18362位,是目前世界上质子治疗病例最多的医院。


美国MD安德森肿瘤中心

虽然美国是最早进行质子重离子放疗试验的国家,但由于重离子放疗投入成本远高于质子,而美国政府对于医疗领域的高技术发展创新采取完全市场化的自由政策,依靠社会投资为主,所以目前运营中的粒子束放疗医院均采用质子放疗,共17家质子治疗机构。截至2015 年10月,美国进行质子放疗的患者累计50913位。

2

日本

日本是世界上拥有最先进、最多的质子和重离子治疗专用设施的国家之一。1984年日本政府发起《攻癌十年总体规划》,作为规划的重要组成部分,1993年NIRS在千叶县建造了重离子医用加速器,1994 年起开始重离子(碳离子)放疗临床试验。千叶县的 HIMAC 是全球最早建成并运营的重离子医院,是重离子放疗的先驱,积累了全球最多的重离子放疗病例。


日本千叶放射医疗综合研究所重离子中心

目前收治的病种主要包括:前列腺癌、骨与软组织肿瘤、头颈部肿瘤、肺癌、肝癌、直肠癌术后、胰腺癌、妇科肿瘤、眼部肿瘤、脑肿瘤、颅底肿瘤、食管癌等。截至2014年12月,该医院用碳离子束治疗各种肿瘤患者8841位。日本NIRS基于这个技术平台,在重离子医学基础研究领域处于国际领先地位。对于不同肿瘤的重离子放疗最佳剂量以及精确放疗的模式,该中心积累了大量经验。


日本兵库县粒子束治疗中心(Hyogo IonBeam Medical Center, HIBMC)成立于2001年,是世界上第一家可以同时进行质子和重离子放疗的医疗机构。截至2014年12月,该医院共收治质子放疗患者4652位,重离子放疗患者2146位。


目前日本已经建成并且运营的质子或重离子治疗中心共12家,其中质子治疗中心8家,重离子治疗中心3家,另有一家能同时提供质子和重离子治疗。截至2014年12月,日本共收治质子放疗患者16773位,重离子放疗患者13020位。

3

德国

德国 海 德堡 质 子重 离 子肿 瘤 治疗 中 心(HeidelbergIon-Beam Therapy Center,HIT)是欧洲第一家同时拥有质子和重离子技术的医疗机构,由德国政府和海德堡大学共同出资建设,2009年建成,2012 年起正式运营,其肿瘤治疗水平世界领先。


德国海德堡质子重离子中心

该治疗中心主要治疗病种为脑部肿瘤、甲状腺肿瘤、肺部(远离心脏一侧)肿瘤、肝脏肿瘤、前列腺肿瘤等。截至 2014 年 12 月,该中心共收治质子放疗患者 824 位,重离子放疗患者 1723 位。


目前,德国已经建成并且运营的质子重离子治疗中心共6家,其中质子治疗中心为4家,重离子治疗中心为1家,同时拥有质子重离子治疗的为1家。截至2015年10月,德国共收治质子放疗患者5845位,重离子放疗患者1724位。

4

中国

上海市质子重离子医院(暨复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心),是中国首家、全球第三家拥有质子重离子放疗技术的医疗机构。医院于 2014年 6 月起开展了严格的临床试验治疗,由国家食品药品监督管理总局(CFDA)组织国内最具权威的放疗临床、物理及卫生统计等多方面专家共同论证,以验证质子重离子系统设备的安全性和有效性,并观察放疗相关不良反应。目前所有35例临床试验病例均未发生3级及以上与放疗确定相关或可能相关的不良反应(不良反应共分5级)。随访结果表明临床疗效与国际先进水平一致。


2015年3月,经CFDA审查通过后,在我国首次批准注册了上海市质子重离子医院的质子碳离子治疗设备。2015年5月,医院正式对外运营,半年来诊治工作平稳进行,已收治近 200 名患者,根据个体化放射治疗计划,大部分患者进行了重离子射线治疗,其余患者则根据不同病情,分别实施“重离子+质子”、“重离子+光子”、质子治疗等。


目前收治的病种主要有:鼻咽癌、脊索瘤、软骨肉瘤、早期和局部晚期肺癌、部分胸腺癌及胸部转移性肿瘤、肝癌、胰腺癌、前列腺癌等。上述收治患者无论在治疗阶段还是出院随访阶段,肿瘤病情控制情况均好,患者疾病指征平稳,总体情况良好。医院的目标是打造世界一流的肿瘤临床放疗中心,使质子和重离子的放射生物学和放射物理学达到国际先进水平。

 


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