放射线治疗的原则是:尽可能地将放射线集中在癌症病灶上,并且极力抑制对周边正常组织的影响。 作者:辻井博彦 日本量研机构QST医院(前放医研医院)国际治疗研究中心主任 公益财团法人医用原子能技术研究振兴财团代表理事、副理事长 1895年末发现了X射线,第二年开始用于癌症治疗。从那以后,放射线治疗一直在改善线量分布,以CT登场的1970年代为界,近代放射线治疗拉开了帷幕。20世纪后半期进行了前所未有的技术革新,开发出了定位照射法和强度变调照射法等革新性照射法。另一方面,使用质子线和重粒子线的粒子线治疗的进步也很显著。 自20世纪90年代美国开发出医院设置型质子线装置以来,质子线治疗方法迅速普及。其中,重粒子线治疗除了可以选择性照射病灶外,还具有很高的生物效果,因此对治疗效果的改善和适应疾病的扩大做出了很大的贡献。 重粒子线治疗是从1994年开始的,其使用了从放射线医学综合研究所、重粒子医学科学中心(现已改名为QST医院)在世界上率先建设的重粒子加速装置(High mark:Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba)中获得的碳离子线。 该装置是作为1984年开始的“抗癌10年综合战略”的一环而建设的,是世界上头一个以医疗为目的的重粒子加速器。在日本正式开始的重粒子线治疗,现在在全球十几个力所能及的地方实施。 一、重粒子线治疗的特征:精准照射 重粒子线的特征包括:
这些都是适合癌症治疗的特征,是其他治疗所没有的魅力。下面重点说说重粒子线的生物学剂量分布,为什么说:它更适合癌症治疗? 用于一般癌症治疗的光子线(X射线和伽马射线)在进入物质后,会立即给予较大的能量,越深给予的能量就越少。与此相对,质子线和重粒子线(碳离子线)等带电粒子线(带有正电荷),入射后一段时间内,给予的能量会持续变化较小的平坦线路,达到一定深度后在停止之前达到峰值,接着急剧下降。 因为发现者是威廉·亨利·布拉格,所以峰值部分称为布拉格峰(Bragg peak)(如下图)。这种现象是带电粒子线的共同性质,因为有了它,可以对病灶进行集中照射。而这只是重粒子线的众多优点之一。 各种放射线的线量分布【质子线和碳离子线在体内形成高线量区域(布拉格峰),可以选择性照射病灶】 对于布拉格峰,虽然质子线和重粒子线都是相同的,但相对于氢的原子核质子,构成重粒子线的碳的原子核电荷是其6倍。 根据物理学的法则,速度相同的原子核通过物质时,给物质带来的能量大致与电荷的平方成正比。所以,碳的原子核比质子的能量要大得多,因此,该能量用于电离通过的物质。换个角度来看,可以说重粒子线以质子线数十倍的密度电离物质。 如果物质被放射线电离,就会产生自由基(反应性高的离子),该自由基如下图所示,切断细胞核内的DNA。 放射线造成的DNA损伤的差异【X线和质子线以单链断裂为主,而重粒子线多为双链断裂,因此细胞致死作用(RBE)较高】 电离密度小时,由于自由基的密度小,因此以切断2根中的1根的单链切断为主,DNA相对于单链切断被修复,由于修复困难,导致细胞死亡的双链切断会很少发生。但是,电离密度越大,双链切断就越容易发生,对相同吸收线量的生物效果(细胞致死作用)就越大。 如下图所示,平坦部分为2倍,峰值达到3倍。 重粒子线的线量分布(越深,电离密度越大,生物效果也越大。也就是说,癌病灶的某一峰值部分在物理、生物学上比平坦部分照射的线量高) 因此,在重粒子线治疗中,正常组织所在平坦部分的生物效果较小,用布拉格峰照射的癌病灶用生物作用较大的粒子线照射。 也就是说,对于癌症病灶,与周边的正常组织相比,具有“质的更大生物效果”的放射线,可以用“量的更高线量”进行照射。 另外,重粒子线和质子线的布拉格峰的形状,并不完全相同。严格地说,重粒子线的光束边缘的半影较小,所以线量分布更加尖锐。这是因为作为重粒子线,使用了质量比质子重12倍的碳核,因此在生物体内散射和飞行的波动较小。 其差别越深越明显。对于深在性肿瘤,将充分的线量集中在病灶上,并且想降低相邻正常组织的障碍时,表现为对重粒子线有利的线量分布。 另外,在束路径和生物体内产生的二次中子线量较少,也是重粒子线的特征之一。 二、重粒子线治疗适合哪些患者? 截至2019年10月,在日本,重粒子线治疗的适应疾病总结如下: 01 适用公共医疗保险
02 作为先进医疗实施
03 在先进医疗中作为临床试验实施 在实施先进医疗的疾病中,对于满足肝细胞癌,I期非小细胞肺癌,局部恶化胰腺癌,以及直肠癌术后盆腔内复发等一定适应标准的疾病,需要寻求进一步的证据,正在实施先进医疗B试验。 在QST医院,除此之外,还在实施局部进行食道癌的术前照射,病期0―I乳腺癌·肾癌·前列腺癌的短期4次照射,以及照射后对复发病例的再照射等临床试验。 04 其他
另外,关于脑肿瘤,生存预后的QOL的改善等还没有得到充分的数据,还没有将其看作是积极的适应疾病。 三、重粒子线治疗效果如何? 用碳素线进行重粒子线治疗在世界上率先在日本开始以来,已经有25年以上了。初期副作用主要是对皮肤和消化道的伤害,但是,通过查明原因,进行照射法的改善、开发等,现在已经没有这些问题了。 治疗效果的评价,与副作用一起,局部控制率和生存率也很重要。根据疾病种类的不同,评价标准也不同,因此在此只简单介绍主要疾病的治疗结果:
四、QST医院国际患者接收政策 作为全球率先建设重粒子加速装置的医院,QST医院在重粒子线治疗方面拥有丰富的经验。但是,由于QST是专门治疗的医院,没有感染症的专家,因此,医院在现阶段接收海外患者时,须符合以下限制条件:
参考来源: 本文编译、参考自公益财团法人 医用原子力技术研究振兴财团官网(医用原子力だより 第20号)2019年12月18日发表的《ここが違う重粒子線治療—その特徴と魅力》,原文链接: https://www.antm./08_news/data/koho/antm_news20.pdf |
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