眾所周知，精準放療是放射治療技術的重要發(fā)展方向之一，為此圖像引導放療(IGRT)技術被研發(fā)出來。所謂IGRT技術，就是指將放療過程中的圖像與模擬放療期間拍攝的參考圖像進行融合配準，并調(diào)整患者的位置及照射束流，以糾正擺位誤差，更精確地實施放療。

質(zhì)子束擁有光子束所不具備的陡峭的“布拉格峰”(Bragg Peak)，當照射腫瘤靶區(qū)的質(zhì)子束行進通過患者時，沿射束路徑先釋放其能量的一小部分，然后隨著射束路徑的延伸，在特定深度處釋放剩余的大部分能量，由此能量釋放曲線首先呈平臺狀，在結(jié)束端之前陡峭地增大到峰值隨后急速降落，形成所謂的“布拉格峰”，使得高劑量的質(zhì)子束沉積在腫瘤靶區(qū)，同時周圍健康組織免受照射損傷。然而這又導致了質(zhì)子治療對于患者位移更為敏感，即使是患者呼吸這樣的小運動也會導致質(zhì)子束遞送的顯著偏差，因此圖像引導放療(IGRT)技術對于質(zhì)子治療具有重大價值。詳情請見質(zhì)子中國往期報道《研究證實圖像引導對于質(zhì)子放療的重要性》。

IGRT技術包括CT、核磁共振(MRI)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)等圖像引導方式。由于MRI具有較好的軟組織成像對比度，可進行功能成像且無電離輻射，光子放療系統(tǒng)正在快速進入MRI圖像引導時代，例如ViewRay的MRIdian于2012年獲得美國FDA認證并于2014年獲得歐洲CE認證，Elekta的Elekta Unity MR Linac于2018年獲得歐洲CE認證和美國FDA認證。但是將MRI集成到質(zhì)子治療系統(tǒng)卻非常困難，主要在于MRI設備和質(zhì)子設備相互之間存在電磁干擾，此外，在磁場中運動的帶電質(zhì)子束會受到洛倫茲力的影響而發(fā)生運動軌跡偏轉(zhuǎn)，因此，在市場上至今還沒有出現(xiàn)將MRI圖像引導與質(zhì)子治療相結(jié)合的系統(tǒng)。更多關于MR引導質(zhì)子治療的信息請見質(zhì)子中國往期報道《德國研制出世界首臺MRI引導的質(zhì)子治療原型機》、《德國OncoRay中心：MR引導質(zhì)子治療的研究進展》、《專家訪談|胃腸道腫瘤最新放射治療技術——MR引導放療和質(zhì)子治療》、《新一代MR-sim落戶香港養(yǎng)和醫(yī)院質(zhì)子中心》。

MRI引導質(zhì)子治療系統(tǒng)在技術上似乎是一條窄道，很多人甚至斷言MRI引導不適用于質(zhì)子治療系統(tǒng)。如何才能洞察質(zhì)子治療技術？作為一名專利代理師，筆者認為專利分析會是一個有力的手段。

由于專利制度要求專利權人以公開換取壟斷，并且要求專利說明書必須做到充分公開，因此從專利文獻中往往可以獲取更多的且更可靠的技術情報。例如，Elekta的X線平板容積掃描成像系統(tǒng)(SynergyXVI系統(tǒng))于2003年10月23日獲得美國FDA認證，而相關的PCT國際申請于2001年8月23日公開(公開號為WO2001060236A2)?？梢?，如果掌握專利分析技能，早在Synergy XVI系統(tǒng)進入市場之前的2001年8月23日，就已經(jīng)能夠從PCT公開文獻中一睹其廬山真面目了。

再回到MRI引導質(zhì)子治療技術，筆者通過專利分析了解到，有多家全球放射醫(yī)療設備領軍企業(yè)都在進行相關研究。例如，比利時的IBA公司于2016年10月向歐洲專利局提交了多件關于MRI引導質(zhì)子治療的專利申請，并且在優(yōu)先權期限內(nèi)在中國、美國、日本等國家申請了同族專利。其中，以下3件中國發(fā)明專利申請尤其值得關注。

包括MRI的粒子治療設備(申請公布號CN107913472 A，申請公布日2018.04.17)：該發(fā)明涉及一種用于以帶電粒子束(15)照射目標(13)的粒子治療設備(1)，所述粒子治療設備(1)包括等中心可旋轉(zhuǎn)機架(3)、磁共振成像系統(tǒng)(5)和無源磁屏蔽(7)。所述等中心可旋轉(zhuǎn)機架(3)被配置為朝向所述機架等中心以及根據(jù)最終束方向來引導粒子束(15)；所述磁共振成像(5)被配置成生成平行于所述最終束方向的主磁場(Bo)；所述無源磁屏蔽(7)圍繞所述磁共振成像系統(tǒng)(5)，所述無源磁屏蔽(7)和所述磁共振成像系統(tǒng)(5)均能夠與所述機架(3)一起關于所述軸線Y旋轉(zhuǎn)。

該發(fā)明通過無源磁屏蔽及其相關設置，降低了MRI設備和質(zhì)子設備之間的電磁干擾，使得MRI引導質(zhì)子治療得以實現(xiàn)。

用于通過磁共振成像對橫穿目標組織的強子射束的布拉格峰值進行定位的設備和方法(申請公布號CN 107913466 A，申請公布日2018.04.17)。

用于通過磁共振成像將橫穿目標組織的強子射束路徑可視化的設備和方法(申請公布號CN 107913467 A，申請公布日2018.04.17)：

專利申請2和3均涉及用于使橫穿有機體的強子射束可視化的方法和醫(yī)療設備。在專利申請2中，圍繞強子射束并且磁化率已被所述強子射束修改的被照射可激發(fā)原子A1的體積作為亞信號被捕獲；在基于不受強子射束影響的可激發(fā)原子A0的激發(fā)來捕獲MR圖像之前，通過使被照射可激發(fā)原子A1的自旋飽和來獲得亞信號。專利申請3的方法則利用了由強子射束照射時可激發(fā)原子的性質(zhì)的變化引起的MR圖像采集中的偽影。通過小心地使強子脈沖與不同的MR數(shù)據(jù)采集步驟同步，可以標識這樣的偽影并且根據(jù)這些偽影的位置來確定強子射束路徑以及布拉格峰的相應位置。

通過專利分析可以看出，雖然將MRI圖像引導與質(zhì)子治療相結(jié)合存在不少技術難題，但是研發(fā)人員一直在努力攻關并且已經(jīng)取得了累累碩果。這些MRI引導質(zhì)子治療設備距離商業(yè)化也許并不遙遠，無論如何，關于MRI引導質(zhì)子治療技術的專利布局，早已在中國落下棋子。

隨著2035年進入創(chuàng)新型國家前列的遠景目標的實施，專利制度對于科技創(chuàng)新的支撐作用毫無疑問將會更加顯著，作為專利代理師中的一員，希望我們的聲音也能夠被越來越多的科研人員關注。(質(zhì)子中國 編輯報道)

參考資料

1. 最新全球已運營質(zhì)子重離子治療中心匯總(截至2020年5月)

2. 《質(zhì)子治療系統(tǒng)的質(zhì)檢和調(diào)試》，劉世耀，科學出版社

3. 質(zhì)子治療發(fā)展簡史