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作者简介： 宋世鹏，上海世鹏实验室董事长，首席科学家。美国哈佛大学麻省总医院戈登医学中心研究员，苏州大学教授放射医疗装备研究所所长，华中科技大学上海理工大学兼职教授。 ------------------------------------------------------------------ 按：本文所述的观点，宋世鹏先生已经发表在《世界医疗器械》杂志的第23卷第10期第46-51页上。本公众号有幸得到宋先生的允许获得发布许可，欢迎转载和转发。 质子和重粒子设备投资该降温了 宋 世 鹏 前言 近些年，国内医疗市场上关于投资质子重粒子治疗设备的热潮一浪髙过一浪！不仅申请安装质子设备的医院越来越多（据说己超过80家）。准备生产质子设备的公司、大学、研究院据说也超过了十家。 质子治疗设备之所以这么热闹，我认为主要是因为有人把质子治疗的疗效大大的夸大了！加之肿瘤本身就是一个因病死亡率最高的大病种（中国每年死亡350多万），世界各国还没有非常有效的治疗手段，大量的患者求生心切，看到了宣传就会不惜傾家荡产去寻求治疗。目前，上海的质子重粒子治疗中心，一个疗程三十多万的治疗费用还排不上队！另外国内还有许多中介医疗机构，他们主要是安排患者去日本、美国接受质子治疗，当然，综合费用就更高了。 由于信息严重不对称，许多肿瘤治疗的大佬们也跟着推进，质子治疗因而被炒作的越来越热，给许多医院和准备进入健康行业投资人的产生错觉：质子未来的市场前景太好了！这就吸引了很多的医疗机构、公司、投资基金纷纷慷慨解馕，大规模进入质子重粒子治疗行业。就这么形成了异常的热闹景象。 对这种异常火爆的现象，国内外的多位学者也在不同场合表示了担心，也发表了各种不同意见，但是并没有引起各界重视。反而许多人对质子治疗的宣传、追棒达到了更加夸张、令人无法接受的地步。为了使医疗机构、投资人能冷静、正确的认识质子重粒子项目投资，也使更多的患者能正确的认识、理解质子重粒子治疗的疗效现状。我在这儿就质子重粒子治疗，从技术和商业层面谈谈我的意见和看法。也是抛砖引玉，盼望有更多的国内外专家、学者、同行参与交流、讨论。使质子重粒子只是做为一种治疗手段，不再是一个神话，正常的展开疾病治疗。使投资人也能冷静正确的认识这类项目投资，而防止盲目投入可能导致的血本无归。 01 放射治疗设备和市场 图1、目前世界放射治疗市场，主流的放射治疗设备分类示意图 从图1可以看到，质子重粒子治疗设备属于远距离外照射治疗设备一类。目前世界放疗界的主流产品是远距离外照射“医用电子直线加速器”，目前世界各国在使用的医用电子直线加速器约11000台，美国市场约4800台，中国市场约2000台。 中国还有约70家质子重离子治疗中心在申请、筹备和建设中，约有10家左右机构在研发生产或筹建质子重离子生产公司，资金来源主要来自于各类投资基金、上市公司，中国科技部和各省市政府资助。 表1 ：截至2015年世界各国质子治疗中心的数量 深圳奥沃是中国最早从事伽马刀设备研发生产的，1995年生产出世界笫一台旋转式头部伽马刀，紧接着又陆续推出填补市场空白的体部伽马刀和全身伽马刀。 在1997年决定自己研发制造质子治疗系统，组织了二十多人的筹备团队，用了二年时间，花了2000多万元前期直接费用，进行该项目的市场、技术和临床应用调研。 调研团队分别去了欧、美、日、俄罗斯等几乎所有涉及质子重粒子技术的公司、研究机构和大学。并和众多合作伙伴一齐分工开展了总体设计、系统模块设计、配套商调研、机房和环境设计、超大件运输、安装工艺研究等大量的前期工作。 国外的合作伙伴有美国阿贡国家实验室、美国哈佛大学等，国内参与的有中科院高能物理所、原子能院（401）、兰州近物所、中国科技大学、南京大学、华中科技大学等十多个单位的研究人员和团队。 但遗憾的是，二年以后，我们才发现该项目不值得再做下去。于是停止项目，解散团队！为什么？大家看过下面的分析后应该可以理解。 02 质子重粒子设备的优势 1、质子重粒子射线的特有优势“布拉格峰”
图2：各种常用放射线深度剂量分布示意图
从这几种不同的射线剂量分布示意图可以清晰的看到，单束质子射线的剂量分布是非常漂亮的！射线进入人体时剂量很低，只有布拉格峰剂量的35~40%，到达设定深度以后射线能量全释放，出现了一个漂亮的剂量峰值“布拉格峰”。更漂亮的是：过了预定深度后能量消失了！布拉格峰后面沒有射线了！ 正是因为质子重粒子射线的布拉格峰优势，才导致欧美日企业和放疗界在几十年前就不惜花费巨资，研发生产、投资建设质子重粒子治疗中心。中国医疗市场上，质子重粒子设备的投资热潮是近五年来才蓬勃兴起，而且迅速就超越了世界上所有国家！
2、质子重粒子射线还拥有放射生物学优势： 质子重粒子与光子的相对生物效应REB（Relative Biological Effect）优势，也是人们看好质子重粒子治疗的因素之一。通俗点说吧：光子射线为1时，质子射线为1.17，重粒子射线为3。这是什么意思呢？打个比方说：用光子射线治疗时，加在目标靶区的射线剂量为30Gy时。而质子射线需要25.6Gy，重粒子射线仅需要10Gy。当然，质子射线的这个优势目前在临床治疗中表现的还不太明显。
03 质子重粒子设备的不足之处 由于质子重粒子射线的布拉格峰优势，世界各国尤其是美国、日本，早在上世纪60年代就己投入了大量的人力财力进行质子重粒子治疗的研究。但是进展非常缓慢，各国企业和科学界都非常谨慎小心！就是因为质子重粒子治疗系统，尽管有布拉格峰带来的剂量分布优势，但还是有太多难以解决的不足之处！ 最关键的是：由于这些不足之处而导致质子重粒子在临床治疗方面，与光子治疗和其他治疗方法相比较，还没有充份的显示明显的疗效优势。 下面就分析一下质子重粒子系统几个明显不足之处，提出来与大家討论。
1、质子重粒子射线的剂量场分布优势将很快消失： 质子重离子射线的剂量分布尽管有优秀的布拉格峰，但是布拉格峰在深度方向的宽度仅几个毫米，所以都需要把“宽度展开”以达到“适形治疗”的目的。 对大部分肿瘤来说都需要在每一个射野展宽5倍以上。而质子重粒子射线的布拉格峰展宽，实际上就是通过能量调节或补偿器来实现的。通过精密加工中心加工出各种能量调节器、深度补偿器。前面己经介绍过，整个过程要求很高、很复杂，所以大多数治疗一般不会超过五个方向的射野设计。但由于要展宽每一个射野的布拉格峰宽度，就使射线进入人体时，前端浅部的剂量因展宽导致的多次迭加而大大提髙了，前端低剂量的优势基本消失。但是由于有布拉格峰后端无剂量的贡献，在十多年前，五个射野所形成的最终综合剂量场还是比光子设备有明显的优势。 但是近十多年来光子治疗设备发展的很快，目前最先进的光子治疗设备所形成的最终综合剂量场分布，己逼近质子重粒子的剂量场。而超越质子和重粒子的综合剂量场分布也只是时间问题，应该只需3~5年。 图3：布拉格峰宽度展开后组织浅部的剂量上升的很快
2、质子重粒子射线布拉格峰的位置精度控制非常困难： 从事放射治疗的业内人士都非常清楚一个原则：位置精度是放疗系统最重要的指标！没有位置精度就没有一切！其次是剂量精度。 而从事放射物理的人们也都应该知道，质子重粒子射线的布拉格峰进入人体的深度与組织的密度成反比，低密度組织时布拉格峰的深度就穿越的比较深，组织密度髙时布拉格峰的深度就浅。如果在密度均匀的水中，布拉格峰的深度控制就比较容易，精度可以很髙。而在人体组织中密度变化是很复杂的，射线从表皮经肌肉、血管、脂肪、骨骼、空腔等到达靶区组织的路径很复杂，如果射线从多个角度进入人体，每个射野面积内的每一点组织密度计算都不能大意！所以路径射野面积内的组织密度计算精度就直接影响布拉格峰的深度！这成为几十年来世界各国科学家的天大的难题。直到目前也沒有找到一个滿意方法！这严重制约了质子重粒子的临床应用。 尽管由于CT、MRI影像技术的进步，使位置精度这个难题基本可以解决了，但是治疗过程中效率又太低了！每个病例治疗的前期准备工作均需要好几天时间。因为仔细计算后加工全套附件也非常重要！每个入射方向均需要根据肿瘤三维形状，肿瘤前方质子射线入射方向的组织密度变化，来认真计算密度变化再据此加工各种补偿器。去参观过美国、日本的质子治疗中心时都可以看到，每一个治疗中心均配备一个现代化的小加工车间。用于加工精心设计的一个个束流散射、能量调节和深度适形等部件。但是尽管如此，质子重离子治疗系统的位置精度一般只能达到毫米级，很难达到光子治疗设备的亚毫米级。更无法达到伽马刀或ⅹ刀0.12~0.3mm系统精度的水平。
图4：质子重粒子治疗时每个入射野均要加工的各种适形器和射程补偿器示意图 图5：质子治疗中心配备的精密加工中心之一
3、笔形束扫描治疗的优劣分析： 为了提高质子治疗的位置精度，提高治疗效率。于是，人们又选用了另外一种照射方法：采用单束小直径射线（笔形束），逐点（行）扫描靶区組织的一个点(面)，然后再换一层，再逐点（行）扫描另一个面。就这么一个个点（线）组成一个面，再一层层的完成整个病灶組织的扫描照射。为了提高位置精度，笔形束的直径就选择的比较小。如图6所示。
图6：质子射线笔形束扫描示意图（仅仅是示意图）
这种照射方式，布拉格峰的深度控制要比多角度面照射的方式简单许多，可以滿足大多数部位肿瘤治疗的精度要求。最主要的是，可以不需要体积庞大的旋转机架了，这就大大缩小了设备的体积和大大降低了机房和设备的造价。 但是这种照射方式却出现了另外一个致命的不足！由于射线束只从一个方向进入人体，多层扫描时射线必然在肿瘤前方重复迭加，导致了射线入射方向剂量的急剧提高！几乎完全失去了布拉格峰的剂量分布优势。如何优化？是一个必须解决的难题。 图7 ：射线入射方向剂量急剧提高 4、光子治疗设备中伽马刀、X刀的剂量场优势介绍： 所以，这种笔形束扫描照射方法仅适用于体积很小的病灶。否则就完全失去了布拉格峰优势！但是体积很小的病灶治疗又是各种伽马刀、X刀这类光子设备的优势，否则象质子重粒子这么庞大贵重的设备，去和光子治疗设备去比拼中小病灶治疗市场就太不划算了！
5、质子与光子治疗对比，没有发现明显的临床疗效优势： 正是因为质子重粒子有这么多不足之处，欧美企业和学术界都非常谨慎，但在十多年以前光子治疗设备还非常落后时，质子射线的布拉格峰优势还比较明显。所以，质子重粒子治疗的治疗和研究仍在继续，只是发展的极为缓慢而己，直到目前各公司推出的最新质子重粒子系统，照射方法仍然是几十年以前的技术，唯一可以展示的进步就是体积可以大大缩小。但是这一点如果从商业角度看，我恰恰认为是最大的失败，这儿就不展开介绍了。 前面己介绍过，近十多年来光子治疗设备发展的很快，再加上光子治疗系统在图像引导方面，利用多层CT、核磁共振做影像引导的放疗系统会在近几年内快速兴起，用于替代外科手术的“放射外科治疗设备”发展更快！ 而质子重粒子治疗系统利用CT、核磁共振做影像引导，实施同步实时治疗的难度更加巨大。所以几年以后，质子重粒子的临床治疗效果会更加没有比较优势！
图9：质子和光子综合剂量场比较示意图
6、美国医疗市场上关于质子治疗的情况介绍： 放射物理师们都应该清楚，质子重粒子的布拉格峰再好，只用单束射线去进行治疗的病种己经非常少了(大概只有眼底瘤、儿童脑瘤等少数几个病种)。所以还强调质子重粒子单束射线的布拉格峰优势，其实己经没有实际意义了！除非每个人口大国安装一二台专门用于眼睛肿瘤等光子治疗尚没有优势的病种治疗，绝大多数病种都需要笔形束扫描或多束、多角度合成最终的综合剂量场来实施治疗。而此时的质子重粒子射线合成的综合剂量场优势和光子相比较，己基本没有优势了，这点在美国专家组所做的疗效对比上更能充份反映出来。 美国的保险公司委托第三方专家组所做的质子与光子治疗前列腺癌的疗效对比，己再次证明了“质子与光子治疗比较，没有发现任何明显的优势”。（附件：美国市场质子和光子治疗的不同意见）
美国放射肿瘤学会ASTRO (American Society of Radiation Oncology)建议，质子治疗必须在临床试验下进行，以收集临床实证资料，以达成适用病人的治疗共识。它明白表示：质子治疗在前列腺癌的成效，尚需与其他放射治疗方式做比较。 美国国家癌症中心期刊 (Journal of the National Cancer Institute) 的论文：质子治疗与强度调控放射治疗对於摄护腺癌病人疗效的比较，最後的结论是，质子治疗除了明显比较贵以外，跟强度调控放射治疗的治疗效果，没有什麽不同。
7、质子重粒子设备的不足部分小结 疗效对比无明显优势，治疗过程复杂收费昂贵，设备体积巨大造价昂贵 质子重离子设备的体积巨大、造价髙昂，是美、日、欧企业和医疗界对质子重粒子谨慎投资的一个重大因素！从前面的分析可以知道，由于质子重粒子在肿瘤的临床治疗方面并没有显示出非常明显的疗效优势，而每一例病人的治疗过程又非常复杂，但是设备的造价又髙居不下，这就使治疗收费也居髙不下。这些因素都是导致质子重粒子设备的发展在中国以外非常缓慢的主要原因。也是我们在1998年底，果断终止质子设备生产的主要原因。 但是，目前在中国质子项目投资为什么还这么热？
04 从商业角度看质子重离子设备投资 1、质子重离子热潮兴起的原因 前面己介绍了中国以外的国家质子重粒子发展的非常谨慎缓慢，而中国为什么这么热呢？ 一方面中国经济髙速发展，大部分人的生活水平大辐度提高，医疗消费水平提高的更快！人们用于医疗的消费能力大大提高了。 经济髙速发展的同时也带来人文和自然环境恶化，肿瘤等多种慢病的发病率大辐度上升。加之诊断设备进步的很快，肿瘤的发现率也大辐度提高。 中国医疗改革市场逐步开放，向各类投资人开放了巨大的健康产业市场，国内外的资金大量进入健康产业。而进入健康产业的各路投资大军，大部分都把目光指向了因病死亡率排笫一位的肿瘤治疗领域。但是中国的健康产业因历史原因可投资的目标非常有限，在“信息严重不对称”的状态下，许多投资人都选择了投资质子重粒子设备！ 奇怪的是，尽管美国己运行多年的十多个质子治疗中心都在亏损！但是美国近年来新崛起的质子治疗中心和质子设备生产公司，其主要投资人仍然也是中国大陆的投资者。 我曾经和多位准备投资质子的投资人交流，他们一致的说法就是“质子重粒子是当今世界上最先进的肿瘤治疗设备！质子治疗设备是非常成熟的”。这种严重的信息不对称导致大部分投资人和医院领导层产生错觉，当然某些人好大喜功、攀比心理也是重要原因之一。这些因素形成了近年来中国市场上一窩疯的质子重粒子设备投资热潮。
2、肿瘤治疗机构和设备将严重过剩 肿瘤目前是因病死亡率排笫一位的大病种，但也是资金投入最多的一个领域。中国医疗市场开放以后，进入健康产业的大部分投资人都把投资重点放在肿瘤治疗产业中，按照目前的投资规模和进度，五年以后在中国从事肿瘤治疗的医疗机构和设施就会严重过剩，同质化竞争就会很惨烈！届时将会有一大批肿瘤治疗机构关门。 3、肿瘤治疗趋势分析 把近百年来，世界各国的肿瘤治疗手段分析下来，手术、化疗、放疗三大手段进步虽然很大，但是对肿瘤五年期生存率贡献最大的，反而是诊断设备和技术的进步。诊断设备的进步使肿瘤的早期发现率大大提高了，才导致了肿瘤五年存活率的大辐度提高。而在晚期肿瘤的治疗方面五年存活率仍然非常低！这己证明了传统的手术、化疗、放疗三大手段的局限性。很显然投资超大型的质子治疗系统也完全改变不了这个被动。 但是世界各国的企业、政府、科技和医学界在肿瘤的治疗和预防领域，经过几十年来无数的人和资金的投入，近年来己开始看到曙光。乐观一点预测：5年左右肿瘤的预防和治疗会有革命性的突破，尤其在肿瘤治疗领域，新的治疗手段会陆续浮现。届时现在投入的重装备己无用武之处。 所以，如果投资健康产业而根本看不到未来的这个趋势，将是挺遗憾的。许多专业的医生也一样，将来淘汰大部分医生的决不仅仅是“机器智能”的普及，未来的许多新技术也会淘汰原有的多个传统专业。 以上观点只是想用最通俗的表达方式，从原理分析和国内外质子重离子发展的过程分析，给中国质子重粒子过热的市场现状一个提醒。给各类健康产业投资人和医疗机构管理层一个诚挚的忠告。同时也是抛砖引玉，希望放疗行业的同行们，有更精僻更深入的意见和建议完善我的分析，并希望指出我文章中的错误以供修正学习，不甚感谢！  本文得到多位同行好友的修改、支持、帮助，在此对严玉龙教授、薛卫、田新智、周云等好友表示衷心感谢！ --------------------- |
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