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重離子束放療研究直逼癌魔

醫(yī)案日記 2023-06-18 19:43:19

2006年11月至今年3月

,中國科學(xué)院近代物理研究所與蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院、甘肅省腫瘤醫(yī)院等醫(yī)療單位緊鑼密鼓地開展了3項腫瘤重離子束治療臨床試驗
,使我國成為繼美國
、日本
、德國之后,世界上第四個開展重離子束抗癌臨床試驗研究的國家
。并且
,可喜的是,28例患者經(jīng)重離子束放射治療后
,初見成效
。參與研究的有關(guān)專家指出
,重離子束目前被公認為是21世紀(jì)理想的放療射線之一,近年來世界上許多國家傾注了大量人力和物力進行重離子束放療技術(shù)和裝置的研究
,而我國的相關(guān)研究一直緊跟國際發(fā)展步伐

有望打破常規(guī)放療局限

據(jù)統(tǒng)計,目前經(jīng)不同方法治療的癌癥患者5年存活率平均達45%以上

,其中近40%是經(jīng)過放射治療的
。然而,值得關(guān)注的是
,常規(guī)放射治療長期以來采用的電子束
、X射線和γ射線等,雖然對某些腫瘤具有較好的療效
,且放射治療設(shè)備設(shè)計嚴(yán)密
,但由于其物理學(xué)和生物學(xué)特性的缺陷,腫瘤周圍的正常組織和器官仍會受到相當(dāng)劑量的照射
。為了避免腫瘤周圍的正常組織(特別是對放射線敏感的重要組織和器官)受到損傷
,有時不得不減少總劑量,然而這樣會導(dǎo)致治愈率降低
。美國每年就有10萬名癌癥患者由于在放射治療后局部腫瘤仍未得到控制而導(dǎo)致治療失敗

為了突破這一局限,醫(yī)學(xué)界開始將目光鎖定重離子束治療

。有關(guān)專家介紹
,重離子束治療癌癥,在物理學(xué)和生物學(xué)上具有一系列優(yōu)勢:一是深度劑量分布好
。重離子貫穿靶物質(zhì)時在其通道上損失的能量較小
,因而可以形成一個相對低劑量的坪區(qū);而在接近其射程末端時會形成一個高劑量的能量損失峰(Bragg峰)
。通過調(diào)節(jié)束流的能量可改變Bragg峰在體內(nèi)的位置
,從而使重離子束Bragg峰定位于腫瘤靶區(qū),而且可以按照腫瘤的厚度展寬Bragg峰
,實現(xiàn)對腫瘤靶區(qū)的均勻照射
。二是能量沉積范圍較精確,劑量邊緣清晰
,有利于精確治療(毫米量級)
。三是傳能線密度(LET)高,可以提高腫瘤內(nèi)乏氧細胞的放射敏感性
。四是利用重離子的帶電性
,可以通過掃描磁鐵來導(dǎo)向束流,使其按腫瘤斷層的形狀精確地進行照射
,做到適形和調(diào)強治療
。五是應(yīng)用正電子發(fā)射斷層成像(PET)裝置可以監(jiān)測核反應(yīng)產(chǎn)物的正電子湮滅輻射
,實現(xiàn)在線監(jiān)控。六是Bragg峰區(qū)的相對生物學(xué)效應(yīng)(RBE)高
,有利于高效殺滅靶區(qū)的癌細胞
。七是在Bragg峰區(qū)細胞的致死效應(yīng)幾乎不受細胞周期時相的影響,即細胞有絲分裂期的DNA合成(S)期后期輻射抗性消失
,表現(xiàn)出同有絲分裂期細胞幾乎一樣的輻射敏感性

相關(guān)臨床研究廣受重視

據(jù)了解,美國的勞倫斯伯克利實驗室(LBL)于1975年率先利用其高能同步重離子加速器(BEVALAC)進行重離子束治療的臨床研究

。到1992年
,其收治的各種癌癥患者達2487例。盡管當(dāng)時的束流配送系統(tǒng)及治療系統(tǒng)并不完善
,但對于選定的腫瘤
,局部控制率較電子束、X射線和γ射線等治療提高了2~3倍
,治愈率明顯提高
。LBL對相關(guān)患者的跟蹤研究仍在繼續(xù)。

日本于1993年在國立放射醫(yī)學(xué)綜合研究所(NIRS)建成重離子醫(yī)用加速器(HIMAC)

。到2006年底
,該機構(gòu)治療腫瘤患者超過3000例,3年局部控制率大于67%
。其中,頭頸部腫瘤的3年局部控制率大于61%
;顱底瘤3年局部控制率大于92%
;肺及肝癌3年局部控制率大于72%;前列腺癌的3年局部控制率為100%
。日本政府于2003年11月接受并承認重離子束抗癌是一種高度先進的醫(yī)療技術(shù)
,計劃在該國興建60個重離子束治療中心,使日本癌癥患者受益于重離子束治療

1996年

,德國重離子研究中心(GSI)建成。GSI借鑒了美國及日本的重離子束的治療特點和治療經(jīng)驗
,開發(fā)和應(yīng)用了先進的柵網(wǎng)掃描束流配送系統(tǒng)和PET治療質(zhì)量保證等兩大技術(shù)手段
,達到了重離子束調(diào)強放射治療和束流實時在線監(jiān)控。2002年
,由于GSI對兩種顱底瘤的各50個病例的兩年局部控制率達到了100%
,德國政府有關(guān)部門頒發(fā)了用重離子束治療這兩種癌癥的許可證,使得重離子束對顱底脊索瘤和粒狀肉瘤的治療在德國成為正式的治療手段
。目前GSI正在開發(fā)更多的重離子束治療適應(yīng)證

此外

,一些擁有重離子加速器的國家,如法國
、意大利
,以及目前還沒有重離子加速器的國家,如比利時
、瑞士
、奧地利等,也在醞釀建立重離子束治療機構(gòu)

20世紀(jì)90年代初到現(xiàn)在

,中國科學(xué)院近代物理研究所在我國率先開展了重離子束治癌技術(shù)的基礎(chǔ)研究,先后承擔(dān)了國家“九五”攀登計劃
、國家自然科學(xué)基金重點項目
、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃、中科院和省部級重點等十多項課題
,進行重離子束輻射物理
、輻射生物學(xué)研究及動物實驗,獲得了一批有重要價值的重離子束治癌的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2000年9月

,在中國科學(xué)院組織召開的第145次香山科學(xué)會議上,30多位不同學(xué)科的科學(xué)家和專家經(jīng)深入討論后一致認為
,重離子束治癌是當(dāng)今放射治療中最科學(xué)
、最先進、最優(yōu)越的一種抗癌手段
;重離子束抗癌的發(fā)展是衡量一個國家放射治療整體水平是否進入國際前列的重要標(biāo)志
;它的臨床應(yīng)用不僅會影響放療領(lǐng)域,而且還會帶動相關(guān)科學(xué)技術(shù)的大發(fā)展
;我國發(fā)展重離子束抗癌的條件已經(jīng)成熟
。據(jù)此,專家們向國家有關(guān)部門提出建議:以蘭州重離子研究裝置(HIRFL)為依托
,盡快在中國科學(xué)院近代物理研究所建立“國家重離子束治癌科學(xué)研究中心”
,以促進我國重離子束抗癌研究的發(fā)展;支持中國科學(xué)院近代物理研究所利用現(xiàn)有的HIRFL重離子加速器增建重離子束抗癌裝置
,盡快實現(xiàn)淺表腫瘤的重離子束治療臨床試驗研究
;支持中國科學(xué)院近代物理研究所申請國家重大科學(xué)工程,在蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR)上建立人體深部腫瘤的重離子束治療裝置

我國相關(guān)治療研究進展令人鼓舞

在國家有關(guān)部門的大力支持下

,近兩年,中國科學(xué)院近代物理研究所成功研制出淺層腫瘤重離子束治療臨床試驗研究裝置,并與醫(yī)療單位一起制定了臨床治療試驗研究的標(biāo)準(zhǔn)
,建立了甘肅省重離子束治療腫瘤臨床研究基地

2006年11月,中國科學(xué)院近代物理研究所在其自主創(chuàng)新研制的淺層腫瘤重離子束治療裝置上

,首次對蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院收治的4例癌癥患者進行了小于皮下1.5厘米腫瘤的一個療程臨床試驗治療
,結(jié)果約10天療程后腫瘤已縮小40%~60%。今年1月
,他們又對甘肅省腫瘤醫(yī)院和蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院收治的10例患者進行了小于皮下2.5厘米腫瘤的臨床治療
。這次科研人員適當(dāng)提高了每天的治療輻射8天療程后腫瘤已縮小40%~60%。這兩次重離子束治癌臨床試驗的絕大部分患者是經(jīng)外科手術(shù)
、化療及其他放射療法(X線
、γ射線和電子束治療)無效的患者。整個治療過程沒有采用任何藥物輔助治療
,患者未出現(xiàn)任何皮膚反應(yīng)
,全身無任何不適,外周血化驗正常
。而3例參與第一次臨床治療研究的患者在治療兩個月后
,腫瘤已經(jīng)完全消失。2007年3月
,中科院近代物理所進行了第三次重離子束治療臨床試驗
,對第三批共14例患者進行了治療?div id="jfovm50" class="index-wrap">?蒲腥藛T在上次分野照射成功的基礎(chǔ)之上
,對病灶面積更大的腫瘤患者進行了分野照射(2~9個野),14例患者共46個照射野
,進一步擴大了可治療腫瘤的范圍
。同時,也增加了單次治療劑量(總劑量不變)
,縮短了患者的治療時間。這次治療的療效觀察正在進行中

據(jù)了解

,目前德國和日本的重離子束抗癌裝置已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。每套年治療1000多名患者的重離子束抗癌專用裝置報價高達1億歐元(約10億人民幣)
。中科院近代物理所承建的國家重大科學(xué)工程HIRFL-CSR已能加速碳離子達到單核子能量7兆電子伏~1000兆電子伏及每束團碳離子數(shù)大于1.5×109~2×109個
,基本可滿足重離子束全身(體內(nèi)任何部位)抗癌所需的單核子能量約80兆電子伏~430兆電子伏和每個束團碳離子數(shù)約108個的要求。我國已具備進行深部腫瘤治療臨床試驗
、實現(xiàn)重離子束抗癌專用裝置產(chǎn)業(yè)化的條件
,這不僅能促進大型醫(yī)療設(shè)備自主創(chuàng)新的跨越發(fā)展,而且將使患者的治療費用大為減少,使重離子束放療進一步造福社會

【相關(guān)鏈接】

重離子是原子序數(shù)大于或等于2的原子被剝掉或部分剝掉外圍電子后的帶正電荷的原子核

。由于重離子特有的物理學(xué)特性以及在物質(zhì)中特殊的能量沉積方式,使重離子在各學(xué)科領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景,尤其是重離子抗癌代表著腫瘤定位放療的發(fā)展趨勢,其相關(guān)的生物學(xué)研究已成為當(dāng)今放射生物學(xué)、放射醫(yī)學(xué)
、放射治療學(xué)與重離子物理交叉學(xué)科研究的熱點和前沿課題

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