最終，威爾遜在從事質(zhì)子束的輻射屏蔽計算工作時得到啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子束用于癌癥放療的潛力。他將自己的一系列想法發(fā)表在「Radiology」雜志上，由此奏響了質(zhì)子重離子放療的先聲[2]。
設(shè)備采購簽約儀式
（圖片來源：和祐國際醫(yī)院）
和祐國際醫(yī)院質(zhì)子重離子腫瘤治療中心效果圖
（圖片來源：和祐國際醫(yī)院）
總的來說，與傳統(tǒng)的光子放療相比，質(zhì)子和重離子射線在療效和副作用控制方面，都具有較大的優(yōu)勢[3-5]。
要知道，以 X 或 γ 射線為代表的光子放療在放療領(lǐng)域扮演了重要角色。不過，光子射線在穿透人體組織過程中，其劑量達到峰值后，會隨著進入的深度加深而逐漸降低，在射線路徑上的正常組織往往會受到不同程度的照射。
這一特性一方面會導致正常組織的損傷，另一方面由于相當一部分劑量被正常組織吸收，導致腫瘤病灶接收到的劑量受限，從而影響放療的療效。
而如何精準地錨定癌細胞，盡可能地減少對正常組織的傷害，一直是癌癥治療領(lǐng)域的研究關(guān)鍵。
圖片來源：參考文獻
Vanderwaeren L, Dok R, Verstrepen K, et al. Clinical Progress in Proton Radiotherapy: Biological Unknowns[J]. Cancers, 2021, 13(4): 604.
質(zhì)子重離子有著獨特的放射物理學和放射生物學特性，其劑量分布與光子完全不同。前者進入體內(nèi)之初，劑量釋放不多，達到射程終末時才會釋放大量劑量（即布拉格峰），之后劑量快速跌落。
利用這種劑量集中分布的特點，在臨床應(yīng)用時令腫瘤病灶正好位于布拉格峰處，從而給予病灶最大程度的殺傷，而病灶周圍的正常組織接收到的劑量明顯小于光子放療，因此治療的副作用也更小。
除了劑量分布特征的不同外，光子射線主要作用于腫瘤細胞 DNA 單鏈，對乏氧腫瘤細胞相對不敏感，且存在一定的細胞周期依賴性。
而腫瘤的異質(zhì)性很強，大都存在不同比例的乏氧細胞群和不同期別的細胞群。單純的光子射線難以完全殺滅這類細胞，存在一定的復發(fā)風險。
相較而言，質(zhì)子重離子射線對腫瘤細胞的殺滅效應(yīng)更為顯著。其中，質(zhì)子放療殺滅腫瘤細胞的相對生物效應(yīng)是光子放療的 1.1~1.2 倍，而重離子放療殺滅能力可達到光子的 3 倍[6]。
想要質(zhì)子重離子的強大殺傷效應(yīng)「物盡其用」，應(yīng)當確保布拉格峰處的高劑量在腫瘤病灶的指定位置處釋放，否則劑量峰一旦偏移，即有可能對周圍正常組織造成較大損傷。
故而在使用時，需要恰當運用精確的放療技術(shù)，以保護好正常組織。
以和祐國際醫(yī)院項目質(zhì)子重離子腫瘤治療中心為例，該中心配備的質(zhì)子重離子一體機在功能和性能方面處于世界先進水平，是極少數(shù)既能提供以碳離子為主的重離子射線，又能提供質(zhì)子射線的放療設(shè)備。
其最大特點在于兼具 360 度旋轉(zhuǎn)機架的質(zhì)子治療和 3 個入射角度的重離子治療，利于高效控制束流橫向位置和縱向位置的能量分布。設(shè)備引入的筆形束掃描調(diào)強照射技術(shù)和實時影像追蹤技術(shù)也可提高照射的準確性。
經(jīng)過近 30 年的探索和實踐，質(zhì)子重離子放療已在非小細胞肺癌、前列腺癌、頭頸部腫瘤、肝癌、顱底和脊柱旁腫瘤及中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤等多種腫瘤的治療中收獲了良好的療效。
且急性和后期放療不良反應(yīng)不嚴重。對于光子放療相對不敏感的軟組織肉瘤、惡性黑色素瘤和含有大量乏氧腫瘤細胞的腫瘤而言，療效提高更為明顯。
據(jù)和祐國際醫(yī)院項目質(zhì)子重離子腫瘤治療中心項目顧問陸嘉德教授介紹，處于復雜組織中的腫瘤，周邊正常組織對射線敏感，需要特別保護的區(qū)域，例如眼睛、腦干、脊髓等部位特別適合質(zhì)子重離子放療大展拳腳；其次，質(zhì)子重離子放射治療還可改善光子放療之不足。
比如對于部分腫瘤患者在接受常規(guī)光子放療后，治療區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)復發(fā)，如繼續(xù)采用光子放療的話，將帶來較大副作用，而且有效性也大大降低。此時采用質(zhì)子重離子放療可以提高治療有效性，并降低毒副作用；
此外，對于有著較多基礎(chǔ)病或高齡無法接受手術(shù)的患者，質(zhì)子重離子放療能夠提供更好的解決方案。
結(jié)合質(zhì)子重離子射線的特點并綜合目前的共識，目前適合質(zhì)子重離子放療的適用人群，主要包括[6]：
l 中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤：如星形膠質(zhì)細胞瘤、孤立的腦轉(zhuǎn)移灶、垂體瘤、腦動靜脈畸形、腦膜瘤、聽神經(jīng)瘤。
l 顱底腫瘤：如脊索瘤、軟骨肉瘤；
l 頭頸部腫瘤：如鼻咽癌、頭頸部癌；
l 不適合手術(shù)的Ⅰ～Ⅲ期肺癌；
l 消化道腫瘤：如無法手術(shù)的原發(fā)性肝癌、胰腺癌；
l 腹盆腔腫瘤：如前列腺癌、腹膜后軟組織肉瘤等。
需要注意的是，質(zhì)子重離子放療作為一種尖端技術(shù)，除了擁有先進的硬件設(shè)備外，「軟件」亦不容忽視，只有打造一支包括臨床醫(yī)生、放射物理師、放射治療技師、設(shè)備維護保養(yǎng)和輻射防護人員在內(nèi)的擁有豐富經(jīng)驗的團隊，才能完全釋放其應(yīng)用價值。
陸教授表示，和祐國際醫(yī)院項目組已經(jīng)充分意識到了這一問題，因此在建設(shè)質(zhì)子重離子腫瘤治療中心項目同時，同步啟動了全面的人才招聘計劃，計劃面向海外及國內(nèi)知名三甲醫(yī)院，招募質(zhì)子重離子放療各級別的骨干。
與此同時，醫(yī)院還會大力推動腫瘤外科、腫瘤內(nèi)科、腫瘤篩查、基因診斷、檢驗病理、影像診斷、核醫(yī)學和康復醫(yī)學等一系列相關(guān)學科的協(xié)同發(fā)展，力求通過包括質(zhì)子重離子放療在內(nèi)的多學科綜合治療帶給患者更好療效和更多臨床獲益。
從 1895 年第一位諾貝爾物理學獎獲得者、德國科學家倫琴發(fā)現(xiàn) X 射線算起，放射治療已走過逾百年的發(fā)展之路。這項療法在拯救無數(shù)生命的同時，自身亦憑借不斷創(chuàng)新而煥發(fā)出新的光彩，質(zhì)子重離子放療的發(fā)揚光大便是這一創(chuàng)新歷程的最好注腳。
相信隨著越來越多像和祐國際醫(yī)院項目一樣有志于在其中大展拳腳的醫(yī)療機構(gòu)的加入，質(zhì)子重離子放療的研究與應(yīng)用必將迎來更加美好的明天。
