腫瘤放射治療技術(shù)的“前世今生”:從探索物質(zhì)起源說起
作者:科學(xué)大院  2016-06-24 18:45:27
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   “癌癥”已經(jīng)成為人類健康的第一殺手。
    根據(jù)中國腫瘤登記中心最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2015年我國預(yù)計(jì)有429.2萬新增腫瘤病例和281.4萬死亡病例。如此高的新增病例和死亡率使得人們談“癌”色變。那么癌癥有哪些有效的治療方法呢?
    目前惡性腫瘤治療主要依賴放射治療、手術(shù)治療和化療。下面我們就講講腫瘤放射治療技術(shù)的“前世今生”。

WilliamHenry Bragg
 
  放射治療作為一種物理治療手段已有100多年歷史。自1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象之后的第8年,也就是1903年,英國物理學(xué)家威廉·亨利·布拉格William Henry Bragg與克里曼Kleeman在實(shí)驗(yàn)中觀測到:帶電粒子束在射入物質(zhì)時(shí),根據(jù)其能量大小會在某個(gè)深度形成一個(gè)劑量高峰?茖W(xué)界將這一偉大發(fā)現(xiàn)(估計(jì)這哥倆根本沒意識到他們的這個(gè)發(fā)現(xiàn)有多牛掰多偉大~)稱之為“Bragg峰”(中文譯為“布拉格峰”)。
  科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn),這種帶電粒子束與傳統(tǒng)射線(就是X射線,γ射線什么的~)相比優(yōu)勢相當(dāng)明顯。

Robert R. Wilson
 
  1946年美國物理學(xué)家威爾森Robert R. Wilson(這哥們可是參與曼哈頓計(jì)劃的著名核物理學(xué)家)大膽提出,可將這種具有物理優(yōu)勢的射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
  威爾森認(rèn)為,帶電粒子束或可在治療腫瘤領(lǐng)域有突出表現(xiàn),他的依據(jù)是:傳統(tǒng)高能X射線穿越人體時(shí),沿途會不斷釋放大量能量,腫瘤前后的正常組織也受到了相當(dāng)劑量的照射。而帶電粒子束有獨(dú)一無二的“布拉格峰”,射線進(jìn)入人體后,高能帶電粒子束在射程前段僅會釋放較少能量,直至射程末端,巨大的能量才會徹底釋放,從而大幅減少了腫瘤周邊正常組織的照射劑量。

各種放射線在體內(nèi)的劑量分布對比圖

  在該理念提出不到10年,也就是1954年,美國的勞倫斯伯克利(LBL)實(shí)驗(yàn)室就開始啟動粒子束治療研究,此后瑞典、日本、德國的研究機(jī)構(gòu)相繼開展質(zhì)子及重離子治療研究……
    蘭州重離子加速器作為核物理學(xué)領(lǐng)域非常重要的研究工具,主要用來探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、物質(zhì)起源和宇宙規(guī)律等基礎(chǔ)物理研究,中國科學(xué)院近代物理研究所的科研人員利用蘭州重離子加速器國家實(shí)驗(yàn)室得天獨(dú)厚的有利條件,于上世紀(jì)90年代初,在國內(nèi)率先開展重離子治療腫瘤基礎(chǔ)研究,進(jìn)行了放射物理、放射生物學(xué)實(shí)驗(yàn)以及一些治癌技術(shù)的初步預(yù)研,為重離子臨床治療積累了一些必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
  在2006年-2013年期間,共完成了213例前期臨床實(shí)驗(yàn)研究,包括皮膚鱗癌、惡性黑色素瘤、神經(jīng)纖維瘤、前列腺癌、原發(fā)性肝癌等。試驗(yàn)患者大部分為常規(guī)治療復(fù)發(fā)或無效病例,經(jīng)過1個(gè)療程(12-16次治療)的試驗(yàn)研究治療,大部分患者4年腫瘤局部控制率和存活率均達(dá)到60%以上,成功治療了許多位于重要器官的惡性腫瘤,療效十分顯著,使我國成為繼美國、日本和德國之后全球第四個(gè)掌握重離子治癌技術(shù)的國家。
  重離子治療技術(shù)使腫瘤放療的精確性達(dá)到當(dāng)今最高水平,既能有效殺滅腫瘤細(xì)胞,又能最大限度保護(hù)周圍健康組織,既能有效殺滅乏氧的或者放療抵抗的腫瘤細(xì)胞,又對各個(gè)細(xì)胞周期的腫瘤細(xì)胞都具有不可逆性殺傷作用。重離子治療的優(yōu)勢簡單粗暴地概括起來就是四點(diǎn):精度高、療程短、療效好、副作用小。因此無論是生物學(xué)效應(yīng)還是物理學(xué)特性,重離子都被譽(yù)為是面向二十一世紀(jì)最理想的放療用射線。
  目前,世界各國都在競相發(fā)展重離子腫瘤治療設(shè)備的研制與相關(guān)機(jī)構(gòu)的建設(shè)。但是重離子放療因其設(shè)備復(fù)雜,建造和維護(hù)成本較高,目前全世界只有9家重離子醫(yī)院。
  中國科學(xué)院近代物理研究所研發(fā)設(shè)計(jì)的完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的醫(yī)用重離子加速器,也是目前世界上最小的重離子治療專用加速器示范裝置,已通過了科技部、環(huán)保部、商務(wù)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局組織的國家重點(diǎn)新產(chǎn)品認(rèn)定,并已于2012年先后在武威離子治療示范中心和蘭州重離子醫(yī)學(xué)創(chuàng)智產(chǎn)業(yè)園區(qū)投入建設(shè)。其中武威重離子腫瘤治療中心于2015年12月成功建成出束,即將開始臨床試驗(yàn)治療。

武威重離子治療示范裝置

    這標(biāo)志著我國第一臺完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的醫(yī)用重離子加速器裝置投入運(yùn)行,也標(biāo)志著我國大型醫(yī)療設(shè)備的國產(chǎn)化取得了重大突破。醫(yī)用重離子加速器是我國大科學(xué)裝置回饋社會、造福于民的典范,必將在人類征服癌癥的奮斗過程中做出重要貢獻(xiàn)。(中國科學(xué)院近代物理研究所供稿)
  參考文獻(xiàn)
  [1]葉飛 李強(qiáng)《重離子治癌相關(guān)研究》 原子核物理評論 第7卷第3期 2010年9月
  [2]王嵐 戴小亞 全球質(zhì)子重離子醫(yī)院現(xiàn)狀與展望 China Academic Journal Electronic House
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