质子治疗

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在医疗领域，质子治疗或质子放疗是一种粒子治疗，它使用质子束来照射病变组织，最常见的是治疗癌症。与其他类型的体外放射疗法（如放射疗法或光子疗法）相比，质子疗法的主要优势在于质子的剂量沉积在一个狭窄的深度范围内，从而实现对附近健康组织的进入、退出或散射辐射剂量最小化。

在评估是用光子还是质子治疗肿瘤时，如果必须向目标组织提供较高的辐射剂量，同时明显减少对附近危险器官的辐射，医生可能会建议质子治疗。

美国放射肿瘤学会质子束治疗指南指出，如果为了尽可能不伤及周围正常组织，同时"以光子为基础的放射治疗不能充分施展"，并且判定患者能因此获益，那么向病人建议质子治疗是合理的。与光子放射治疗一样，质子治疗通常与手术和/或化疗一起使用，以最有效地治疗癌症。

## 描述

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质子治疗是一种使用电离辐射的体外放射治疗。在质子治疗中，医务人员使用粒子加速器，用一束质子瞄准肿瘤。这些带电粒子会损害细胞的DNA，从而阻止肿瘤细胞的正常复制，借此消除肿瘤。癌细胞对DNA损伤特别敏感，因为它们的分裂速度快，而且修复DNA损伤的能力先天不足。一些在DNA修复方面有特殊缺陷的癌症甚至可能对质子辐射更敏感。

质子治疗为医生提供了提供高度塑形光束的能力，即提供符合肿瘤形状和深度的辐射，而不影响周围大部分正常组织。例如，当质子治疗与最先进的光子治疗类型——强度调控放射治疗（IMRT）和体积弧形放射治疗（VMAT）相比较时，质子治疗可以向肿瘤提供类似或更高的辐射剂量，而身体总辐射剂量降低50%至60%。

质子有能力集中能量传输，以符合肿瘤的形状，只向周围组织提供低剂量的辐射。因此，病人的副作用较少。所有给定能量的质子都有一定的穿透范围；很少有质子穿透到这个距离之外。此外，只有在粒子的最后几毫米范围内，输送到组织的剂量才是最大的；这个最大值被称为布拉格扩散峰（SOBP），或扩展射束、高剂量扩散平原区。（见图）。

为了治疗更大深度的肿瘤，质子加速器必须产生具有更高能量的光束，通常以MeV（兆电子伏特）为单位。用于质子治疗的加速器通常产生能量在70至250MeV之间的质子。在治疗过程中调整质子能量可以使质子束在肿瘤内造成的细胞损伤最大化。比肿瘤更靠近身体表面的组织接受的辐射减少，因此损害也减少。身体深处的组织收到的质子非常少，所受辐射剂量甚至可以忽略不计。

不同能量的质子所能达到的深度不同。需要注意的是，尽管肿瘤背部（或比其深）的组织几乎没有受到质子治疗的辐射，但肿瘤前面（比其浅）的组织受到相当强烈的辐射，强度甚至能达到目标治疗剂量的60%，具体参见SOBP曲线。

### 设备

目前大多数投入使用的质子治疗系统使用等速回旋加速器产生质子。回旋加速器被认为操作简单、可靠，而且可以做得很紧凑，特别是使用超导磁铁。也可以使用同步加速器，其优点是在不同的能量下更容易生产。随着尺寸和成本的限制得到解决，用于光子放射治疗的直线加速器也开始商业化。现代质子系统包括用于日常评估肿瘤轮廓的高质量成像，演示三维剂量分布的治疗计划软件，以及各种系统配置，例如，多个治疗室连接到一台粒子加速器。得益于技术进步和不断增加的质子治疗临床实践，越来越多的医院开始提供提供质子治疗。

FLASH放射治疗技术是一种正在开发的光子和质子治疗技术，利用超高的放射剂量(≥40 Gy/s)对肿瘤进行超瞬时的辐照，可在微秒(μs)级到数百毫秒(ms)内完成照射，同时进一步减少对周围正常组织的伤害。

## 副作用和风险

质子疗法是一种从外部照射粒子束的放射治疗，与其它形式的辐射疗法有类似的副作用。与X-射线疗法治疗相比，其辐照深度更可控，对肿瘤背部的正常组织影响相对较小。历经40多年的使用，质子治疗在技术层面已经完全成熟。但不论是质子还是X射线治疗，其与肿瘤和正常组织如何相互作用，目前仍有待厘清。

## 治疗中心

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在2017年四月，全世界有超过74个粒子治疗设施，至少42个仍在建设中。在2015年年底，超过154,203患者已经被治愈。

一个普遍使用质子作为癌症治疗的阻碍在于回旋加速器或同步加速器等装备的尺寸和费用。几个工业化的团队正在努力发展更小的加速器系统，为患者提供更优质的治疗。有关的技术例如 超导 同步回旋加速器 (也称为FM回旋加速器)、超小型的同步加速器，电介质壁促进剂, 和 线性粒子加速器等。

地点｜国家｜最高能量 (MeV)｜首例治疗的年份｜机构

温哥华｜加拿大｜74｜1995｜TRIUMF

利物浦｜英国｜62｜1989｜Clatterbridge Cancer Centre NHS Foundation Trust, low-energy for ocular

海德堡｜德国｜230｜2009｜ Heidelberg Ion-Beam Therapy Center (HIT) Heidelberg

埃森｜德国｜230｜2013｜ Westdeutsches Protonentherapiezentrum Essen

柏林｜德国｜72｜1998｜ Helmholtz-Zentrum Berlin in Cooperation with Charité

慕尼黑｜德国｜250｜2009｜ RPTC Rinecker Proton Therapy Center

德累斯顿｜德国｜230｜2014｜ PTC Uniklinikum Dresden

淄博市｜中国｜230｜2004｜ 淄博万杰肿瘤医院

筑波市｜日本｜250｜2001｜ Proton Medical Research Center University of Tsukuba

千叶市｜日本｜350-400｜1994｜ Research Center for Charged Particle Therapy (NIRS)

奥赛｜法国｜235｜1991｜ Centre de protonthérapie de l'Institut Curie

尼斯｜法国｜63｜1991｜ Centre Antoine Lacassagne

菲利根｜瑞士｜250｜1984｜Paul Scherrer Institute

克拉科夫｜波兰｜60｜2011｜ Instytut Fizyki Jądrowej PAN

克拉科夫｜波兰｜230｜2015｜ Centrum Cyklotronowe Bronowice

特伦托｜意大利｜230｜2014｜ Centro per la protonterapia

帕维亚｜意大利｜250｜2011｜ Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica

布拉格｜捷克｜230｜2012｜ Proton Therapy Center, Prague

上海市｜中国｜230｜2014｜ 上海质子重离子医院

首尔｜🇰🇷大韩民国｜230｜2007｜ Proton Therapy Center, Korea National Cancer Center

桃园市｜台湾地区｜230｜2015｜ 林口长庚纪念医院质子暨放射治疗中心

奥布宁斯克｜俄罗斯｜250｜2016｜ A. Tsyb Medical Radiological Research Centre

代尔夫特｜荷兰｜230｜2017｜ HPTC - Holland Particle Therapy Centre

格罗宁根｜荷兰｜230｜2018｜ GPTC - UMC Groningen

济南市｜中国｜250｜2023｜ 山东省质子中心

## 扩展阅读

- 粒子治疗
- 重粒子放射治疗
- 快中子治疗
- 硼中子俘获治疗
- 电磁辐射对健康的危害
- 电离辐射

## 外部链接

- Proton therapy – MedlinePlus Medical Encyclopedia
- Proton Therapy
- "Proton therapy is coming to the UK, but what does it mean for patients?" , Arney, Kat, Science blog, Cancer Research UK, 16 September 2013