質子治療:醫療領域術語-中文百科頻道

質子的曆史

1980年諾貝爾化學獎得主Ernest Rutherford在1919年發現了質子。哈佛大學的Robert Wilson首先提出用加速的質子和重離子為患者進行放射治療。他在醫學雜志Radiology上發表了自己的這項提議。

1977年，他還對其先導性工作做了個人評論。1899年，Rutherford從鈾元素中發現了α和β“射線”。随後，他宣布α射線就是氦原子的原子核。1911年，他又發現原子的核子有極高的密度，僅占整個原子容積的很小部分，核子帶正電荷，是形成原子模型的基礎。

第一次世界大戰後，他發現用α粒子照射氮氣後會産生氧原子和氫核，後者即為氫的原子核--質子。是有一個單元的正電荷的單粒子。他判斷質子是一個原始粒子，并将其命名為質子。

第二次世界大戰結束後不久，E.Lawrence及其同事創建了一台184英寸的340MeV質子同步回旋加速器。早在1929年，當E.Lawrence在閱讀WiderÖe寫的一篇高能加速器的文章之後，他就提出回旋極速器的概念。

1930年春，他和他的學生Edlefsen創造了一台回旋加速器。随後，1930年秋，他的另一個學生M.Livingston也建造了一台直徑13cm的回旋加速器的模型。此模型具有所有早期回旋加速器的特點，一個半圓形的D型核子上的小于1000V的加速電極将質子加速到80,000eV。

應用于醫學

LBL醫生J.Lawrence和芝加哥大學C.Huggins與C.Tobias合作，用約200~300Gy的質子照射劑量來評估抑制垂體在患者體内産生激素的程度和時程。第一個“患者”是一隻患有廣泛潰爛的乳腺癌的杜賓犬。Tobias用氘核來照射垂體，并觀察到腫瘤明顯縮小。

随後，Lawrence團隊開始了高劑量質子照射垂體的I期臨床試驗。該試驗的原理基于大部分乳腺癌是激素依賴性的，消除垂體激素有利于這些患者的腫瘤消退。放療方案為總劑量140~300CGy，每周照射3次，共照射2周。

治療時使用交叉照射技術，即用若幹個小伎倆的340MeV質子束在垂體處彼此相互交叉，并由顱骨射出，即用每條束流的坪區的最大劑量照射垂體。1954年，首例患者接受了治療。在1992年，Berkeley加速器關閉，粒子束治療的研究随之終止。

在Berkeley的第一例質子治療後的30年後，即1984年，開設了質子治療中心總數為9個，均是附屬在核物理研究實驗室内。質子治療的開展都在核物理實驗室内進行，

原理

質子是一種帶正電荷的亞原子粒子。質子始于離子源，在不到1秒的時間内，氫原子會被分離成帶負電的電子和帶正電的質子。質子治療是一種使用電離輻射的外照射放療。治療期間，粒子加速器用質子束照射腫瘤。

這些帶電粒子破壞腫瘤細胞的DNA，最終導緻癌變細胞死亡或幹擾其繁殖能力。因為癌變細胞的高分裂率以及修複受損的DAN能力降低，使得其DNA特别容易受到攻擊。以亞毫米的精确度瞄準腫瘤而不傷害周圍健康組織，同時還能将副作用降至最低。

區别

主要區别在于射線進入體内的劑量分布。X線：采用光子束，射線接觸體表時的劑量最大，腫瘤前的正常組織受到比腫瘤處更大的照射劑量，靶位後的正常組織還要受到比腫瘤處更大的照射劑量。

普通放射：X射線束由初級光子和二次電子組成的，他們沿着所述光束的路徑沉積他們的能力，瞄準的不僅是靶腫瘤，會輻射到位置腫瘤部位前後的健康組織。這種輻射“出束劑量”可能會在日後導緻健康問題，因為他會損傷腫瘤或目标位置附近的正常組織或器官。

質子治療：質子進入人體後會形成一個獨特的“布拉格峰”，開始進入人體至峰前的劑量較低，峰時劑量迅速升高，峰後能量陡然降低至零。醫生可以控制質子釋放其大部分殺滅腫瘤能量釋放的位置。質子在體内移動時，它們會慢下來、與電子相互作用并釋放能量。其中，釋放最高能量的點叫做“布拉格峰”。醫生會确定布拉格峰的位置，對目标腫瘤細胞造成最大傷害。質子束與腫瘤的形狀和深度一緻，同時不會傷害健康組織和器官。

與适形調強（3D-CRT/IMRT）等其他放射治療方式比較，質子放療具有以下優勢：

1、高精确度，明顯提高對腫瘤的局部控制率；

2、低副作用，明顯減輕腫瘤周邊正常組織的損害及副作用，從而減少治療相關并發症；

3、高治愈率，提高腫瘤照射水平；

4、高安全性，減少第二原發腫瘤的發生率。