與傳統(tǒng)光子放射治療相比，質(zhì)子和重離子治療具有較好的相對(duì)生物學(xué)效應(yīng)(RBE)，在深層腫瘤的治療中具有將能量沉積在器官中的布拉格峰特征。全世界目前有許多質(zhì)子和碳離子治療中心在蓬勃發(fā)展中。在中國，有五所粒子放射治療機(jī)構(gòu)已經(jīng)建成并正在接收患者，主要包括萬杰質(zhì)子治療中心(WPTC)、上海市質(zhì)子重離子中心(SPHIC)、甘肅省武威腫瘤醫(yī)院重離子癌癥治療中心(HIMM)、臺(tái)灣長庚質(zhì)子治療中心(CGMH)、上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院腫瘤質(zhì)子中心。許多癌癥患者都從離子治療中獲得與手術(shù)和化療不同的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 截至2020年底，中國有近8,000例患者采用質(zhì)子、碳離子或碳離子與質(zhì)子聯(lián)合治療，但缺少系統(tǒng)回顧來展示質(zhì)子和碳離子治療設(shè)備的臨床結(jié)果。發(fā)表在frontiers in Oncology的一篇文章回顧了中國質(zhì)子和重離子治療的發(fā)展，同時(shí)給粒子治療的發(fā)展提供了代表性臨床資料。對(duì)新的粒子治療中心的設(shè)計(jì)和施工及患者選擇治療設(shè)備具有重要的指導(dǎo)意義。聯(lián)系質(zhì)子中國小編(微信號(hào)：ProtonCN)獲取全文。
根據(jù)最新的癌癥統(tǒng)計(jì)，2020年全球估計(jì)新增癌癥病例1,929萬例，癌癥死亡996萬例。其中，中國新增癌癥病例457萬例，死亡300萬例。手術(shù)、放療和化療是癌癥治療的標(biāo)準(zhǔn)方法。放療是治療原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性實(shí)體瘤、局部癌細(xì)胞擴(kuò)散以及區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移最有效的方式之一。傳統(tǒng)放療(光子或電子)由于腫瘤位置、束流排列、技術(shù)和方式的限制，存在一定的缺點(diǎn)，會(huì)對(duì)腫瘤周圍的重要器官和組織進(jìn)行照射，從而導(dǎo)致某些短期和長期的并發(fā)癥和后遺癥。這些輻射并發(fā)癥嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。為了保證腫瘤周圍正常器官和組織的輻射劑量不超過耐受劑量，必須減少對(duì)靶區(qū)的照射劑量，從而導(dǎo)致局部控制率降低。最近幾十年來，粒子放療在美國、日本、德國等國家的臨床實(shí)踐中得到發(fā)展，包括質(zhì)子和重離子(主要指碳離子)。根據(jù)粒子治療合作組(PTCOG)公布的數(shù)據(jù)，截至2020年底，全球已有超過29萬例患者接受了粒子治療，其中包括近25萬例質(zhì)子和4萬例碳離子。筆形束掃描質(zhì)子治療(PT)的共識(shí)指南，特別是用于胸部惡性腫瘤和前列腺癌的調(diào)強(qiáng)質(zhì)子治療，標(biāo)志著質(zhì)子治療作為標(biāo)準(zhǔn)治療的接受度越來越高。中國從1996年開始探索質(zhì)子放療，在過去的20多年里，多個(gè)質(zhì)子項(xiàng)目被提上日程，但其中一些項(xiàng)目由于資金鏈斷裂或維護(hù)成本過高而被停止。即便如此，中國目前有五家粒子放射治療機(jī)構(gòu)已經(jīng)建成并正在接收患者，主要包括WPTC(淄博萬杰)、SPHIC(上海)、HIMM(甘肅武威)、CGMH(臺(tái)灣林口和高雄)及瑞金醫(yī)院在2021年底建立的質(zhì)子中心。中國是第四個(gè)使用碳離子治療的國家。最近，基于最新研究數(shù)據(jù)的離子治療指南(2020版)的制定，指導(dǎo)了中國離子治療的臨床實(shí)踐，促進(jìn)離子治療的普及和應(yīng)用。本次回顧將簡要總結(jié)PT和碳離子放療(CIRT)在中國的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析臨床病例，并根據(jù)國情和離子放療現(xiàn)狀探討質(zhì)子和重離子設(shè)備在中國的發(fā)展和挑戰(zhàn)。質(zhì)子和碳離子放射治療的物理和放射生物學(xué)質(zhì)子和重離子醫(yī)用加速器的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在高能粒子束在人體組織中的線性能量傳遞(LET)的布拉格峰分布。由于人體組織中的這一特性，我們可以有選擇地將能量主要沉積在腫瘤部位，而較少沉積在正常組織中，從而在不損害或較少損害正常組織的情況下消除癌癥。在中國進(jìn)行了一些光子、質(zhì)子和碳離子放療的治療計(jì)劃研究，這三種方式達(dá)到了相似的靶區(qū)適形。然而，在治療局部復(fù)發(fā)性鼻咽癌(LR-NPC)時(shí)，PT和CIRT明顯減少了危及器官(OARs)的劑量。盡管碳離子和質(zhì)子的物理特性非常相似，但與質(zhì)子相比，碳離子放療有如下特點(diǎn)：橫向散射和射程偏移相對(duì)較小，束流暈較小；需要更高的能量才能到達(dá)深部腫瘤。因此，碳離子設(shè)備需要更大的加速器和束流遞送系統(tǒng)。RBE是指產(chǎn)生相同生物效應(yīng)所需的兩種輻射的吸收劑量比率。RBE受離子種類、劑量、LET、細(xì)胞和組織類型、生物終點(diǎn)和其他因素影響。在一定范圍內(nèi)，RBE隨著LET的增加而增加。與光子或PT相比，CIRT具有更高的LET，根據(jù)被照射的組織和細(xì)胞可估計(jì)CIRT的RBE比光子RT大2~5倍。碳離子束的布拉格峰區(qū)出現(xiàn)在與RBE峰區(qū)相同的位置，這使得照射能量最大限度地作用于靶區(qū)，而正常組織受到照射的影響較小。碳離子利用其引起嚴(yán)重的簇狀DNA雙鏈斷裂的生物特性來殺死腫瘤細(xì)胞(圖1)。處于布拉格峰前端或尾部的大多數(shù)正常細(xì)胞可通過單鏈或雙鏈斷裂修復(fù)機(jī)制進(jìn)行修復(fù)。電離輻射主要引起單堿基、單鏈斷裂和雙鏈斷裂。質(zhì)子和碳離子束對(duì)腫瘤細(xì)胞造成嚴(yán)重?fù)p傷，大部分細(xì)胞不能及時(shí)修復(fù)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。前兩類損傷主要由堿基切除修復(fù)途徑修復(fù)。同源重組和非同源末端連接都參與DNA雙鏈斷裂的修復(fù)。一方面，放療可以殺死雙鏈斷裂修復(fù)缺陷的細(xì)胞；另一方面，放療產(chǎn)生的新抗原可以讓腫瘤細(xì)胞被淋巴細(xì)胞處理而產(chǎn)生作用。同時(shí)，放療可以促進(jìn)細(xì)胞核和線粒體DNA分泌相關(guān)因子，如cGAS-STING介導(dǎo)的先天免疫增加免疫功能，共同促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的死亡。此外，也有報(bào)道說這些照射，特別是二次中子，可能誘發(fā)繼發(fā)性腫瘤。圖1. 質(zhì)子和碳離子放射治療的生物學(xué)原理 除了高RBE外，碳離子還具有較低的氧增強(qiáng)率(OER)。OER指的是乏氧細(xì)胞和常氧細(xì)胞產(chǎn)生相同生物效應(yīng)所需的劑量比例。由于腫瘤細(xì)胞生長快速，周圍的壞死組織阻礙了氧氣的供應(yīng)，所以腫瘤細(xì)胞處于乏氧狀態(tài)。與碳離子相比，光子、X射線和質(zhì)子對(duì)乏氧的腫瘤細(xì)胞具有更高的OERs和更低的致死率。目前，中國有許多臨床前放射生物學(xué)設(shè)施可以做體外和體內(nèi)的研究(表1)。表1.中國臨床前放射生物學(xué)設(shè)施名單 
接下來，小編將繼續(xù)給大家?guī)碇袊|(zhì)子碳離子治療設(shè)備、收入、臨床實(shí)踐等相關(guān)內(nèi)容。(質(zhì)子中國 編譯報(bào)道)
參考文獻(xiàn)：Li Y, Li X, Yang J, et al. Flourish of Proton
and Carbon Ion Radiotherapy in China. Front Oncol. 2022 Feb 14;12:819905.
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