質子治療

在医疗领域的程序、 质子治疗，或 质子射线疗法是其中一种类型的粒子治疗，利用质子束来照射患病的组织，最常用於治疗癌症。首席利用质子治疗超过其他类型的外部照射的是作为一个带电粒子的剂量沉积在一个狭窄的范围和那里是最小的出口剂量。

在明尼苏达州羅徹斯特梅奥诊所的质子治疗设备

描述
在一个典型的治疗计划的质子治疗， 传播出去 布拉格峰 (SOBP，藍色的虚线) 是治疗辐射的構件。 该SOBP的总和的几个单独的布拉格峰(薄蓝线)在交错的深度。 的 深度剂量 的阴谋的一个X-射线光束(红线)提供了用于比较。 粉红色区域表示额外的剂量X射线放射疗法可能会损害正常的组织，并导致次级癌症，特别是皮肤。[1]

质子疗法是一种类型的外部照射使用的 电离辐射的。 在质子治疗，医务人员使用 粒子加速器 加速质子束击打目标 肿瘤 。[2][3]这些 带电粒子 破坏癌细胞的 DNA ，最终通过阻止细胞再生来杀死肿瘤。 由于高度的分裂和低下的修复受损DNA的能力，癌症细胞在受到DNA攻击下特别脆弱。某些癌细胞在DNA修复方面甚至有特别缺陷，它们对于质子射线会更加敏感（即质子疗法会更加有效）。

因为质子相对较大的质量，质子束在体内仅有少量的侧向散射；质子束可以聚焦成肿瘤的外形，并（保留形状）没有大的扩散，因而对于周围的健康细胞只有很小的副作用。当给予质子一定能量时，所有质子能够渗透到的距离也是在对应范围内的；只有很少量的质子会渗透到更深。此外，为了治疗而进入体内的最大剂量的质子束也只会渗透到超过肿瘤几毫米的地方；这个质子束的最大剂量被称为布拉格峰，缩写作SOBP。[4]

若要治疗更深部位的肿瘤，粒子加速器会发射一束更高能的质子束，能量通常在电子伏特（eV）范畴。质子疗法使用的加速器通常可以产生能量在70到100万电子伏特的质子束。调节质子束的能量大小，可以提高对于肿瘤细胞的伤害。靠近体表的细胞组织受到的辐射较小，因而伤害也较小。而相较肿瘤更深处的细胞智慧受到极小量的辐射，因而伤害也可忽略不计。[5]

在多数的治疗中，不同SOBP能量的质子束被用来治疗整个肿瘤。右图中，蓝色线条标示了这些不同的SOBP。总的质子束剂量在右图中用蓝色虚线标示。在质子治疗中很重要的一点是，在肿瘤后方（深于肿瘤）的细胞组织几乎不受辐射伤害；在肿瘤前方（浅于肿瘤）的细胞组织受到的辐射剂量由SOBP决定。

历史

第一项建议，充满活力的质子可能是一种有效的治疗方法是由 罗伯特*威尔逊[6]在发表的一篇论文，在1946年，而他的参与在设计中的 哈佛大学的回旋加速器实验室 (HCL)。[7]第一治疗方法进行 的粒子加速器， 建立对于物理学研究，特别是 伯克利辐射的实验室 在1954年和在乌普萨拉，瑞典在1957年。 1961年，合作开始之间的HCL和 马萨诸塞州总医院 (麻省总医院)的要求的质子的治疗。 在接下来的41年中，这个程序的完善和扩大这些技术同时处理9,116患者[8]之前的回旋被关闭，2002年。 世界上第一个基于医院的质子治疗中心是一个低能量的回旋加速器中心的眼肿瘤在Clatterbridge肿瘤学中心，在英国，建于1989年，[9]随后于1990年在 罗马琳达大学医疗中心 (LLUMC)在 罗马琳达，加利福尼亚州的。 后来，东北部的质子治疗中心在 马萨诸塞州总医院 被带上网，和HCL处理程序被转移到它在2001年和2002年。 到2010年这些设施都加入了由一个额外的七个地区医院为基础的质子治疗中心仅在美国，许多全世界。[10]

应用

医生使用质子对待的条件下在两个宽泛的类别：

  • 疾病的地点，回应以及给较高剂量的辐射，即剂量的升级。 在某些情况下，剂量增加已表现出更高的概率"治疗"(即，当地控制)比传统的 放射治疗的。[11]这些包括，除其他外， 葡萄 黑色素瘤 (眼肿瘤)、头颅基部和旁肿瘤(软骨肉瘤 和 脊索瘤)，并且不能手术切除 肉瘤的。 在所有这些情况下，治疗的质子实现了重大改善的概率地控制了传统的放射治疗。[12][13][14]在治疗眼肿瘤，质子治疗中也具有较高的利率维持自然的眼睛。[15]

第二广泛的一类是那些治疗，其中质子的治疗的更高的精度减少有害的副作用，通过减少剂量为正常组织。 在这些情况下，肿瘤的剂量是一样的，在传统的治疗，因此没有期望的可能性增加治疗的疾病。 相反，重点是在减少整体剂量为正常组织，因此减少不必要的影响。

两个突出的例子是 小儿科 肿瘤 (例如 细胞瘤)和 前列腺癌的。 在这种情况下的儿科治疗，2004年的审查给了理论上的优点，但没有报告任何临床上的好处。[16][17]

在 前列腺癌症的 情况下，问题更不明确。 一些公布的研究发现了一个减少在长期直肠和泌尿生殖损害时，治疗与质子而不是 光子 (义 X射线 或 伽马射线 治疗)。 其他人表现出一个小的差别，限的情况下，前列腺特别是近来某些解剖结构。[18][19]相对较小的改善，找到可能的结果不一致的患者设立和内部器官的运动在治疗期间，抵消大多数的优势增高的精度。[20][21]的一个来源表明，剂量错误的20%左右可能会导致从运动误差仅为2.5 毫米， 和另一种是前列腺癌运动之间是5至10 毫米。[22]

然而，案例数目的前列腺癌每年诊断出远远超过其他疾病上面提到的，这已导致一些，但不是所有设施投入的多数，他们处理的槽到前列腺癌的治疗。 例如，两个医院设施投入大约65%[23]和50%[24]的质子处理能力的前列腺癌，而第三致力于只有7.1%以上。[25]

总体的全球数字难以汇编，但一个例子，在该文献中显示，在2003年约有26％的质子疗法治疗全世界前列腺癌。[26]质子治疗 眼(眼)的肿瘤 是一种特殊情况，因为这种治疗，只需要相对较低的能源的质子(约70兆电子伏的)。 由于这个低能量需求，一些粒子治疗中心中只把眼肿瘤。 的质子，或者更一般地说， 型强子 治疗的组织靠近眼睛能提供复杂的方法来评估准的眼睛，可以有很大差异，从其他病人的位置的核查方法在图像导粒子的治疗。[27]的位置的核查和修正必须确保辐射备件敏感的组织的喜欢神经纤维护患者的视力。

与其他治疗方法的比较

这个问题的时候，是否，以及如何最好地应用这种技术是有争议的。[28]作为2012年没有控制的试验，以证明的质子治疗的收益改善的生存或其他临床结果(包括阳痿在前列腺癌时)相对于其他类型的 放射治疗，虽然五年的研究的前列腺癌是正在马萨诸塞州总医院。[29][30][31][32]质子治疗，远远高于传统的治疗。[33]截至2012年 (2012-Missing required parameter 1=month!) 质子治疗需要一个非常大的资本投资( 美元的100米到超过180米)的。[34][35][36]

初步结果，从2009年的一项研究，包括高剂量治疗，显示了非常少数的副作用。[37]

国民保健制度的选择 已经指出：

We cannot say with any conviction that proton beam therapy is “better” overall than radiotherapy. (...) Some overseas clinics providing proton beam therapy heavily market their services to parents who are understandably desperate to get treatment for their children. Proton beam therapy can be very costly and it is not clear whether all children treated privately abroad are treated appropriately.[38][39]

X射线放射疗法
照射的 鼻咽癌 的光子 (X光) 治疗(左)和质子治疗 (右) 

图在正确的网页显示如何梁的X-射线(放射；左框架)和质子束(右框架)的不同的能量，渗透人类组织。 一个肿瘤，一个相当大的厚度是涵盖通过放射散布拉格峰(SOBP)所示为红色衬分布图。 该SOBP重叠的几个原始的布拉格峰(蓝线)在交错的深度。

高能X射线疗法治疗有少"皮肤疤痕的潜力"于质子治疗：X射线辐射对皮肤，在非常小的深度，是低于用于质子的治疗。 一项研究估计，被动地散质领域有一个稍高入学剂量的皮肤(约75%)相比，治疗高能(MeV)光子束(约60%). 的X射线辐射剂量的下降逐步的、不必要地损害组织更深的体和损伤和皮肤表面组织的相对束的入口。 之间的差异两种方法取决于：

  • 宽SOBP
  • 深入的肿瘤
  • 波束数量治疗肿瘤的

X-射线的优势减损坏皮肤的入口处被部分抵消损坏皮肤在出口点。

因为X-射线治疗通常是完成多次曝光，从相对的两侧，每个部分的皮肤暴露于两者的进入和退出的X射线。 在治疗的质子、皮肤暴露在入口点高，但是组织上的相对侧体的肿瘤会收到任何辐射。 因此，X射线疗法治疗的原因轻微小损伤和皮肤表面的组织，以及质子治疗造成较少伤害更深组织在前面的，并超出目标。

一个重要的考虑因素在比较这些治疗方法是否设备提供了质子通过散射方法(从历史上看，最常见的)，或者一点扫描方法。 点扫描可以调整的宽度SOBP上一点-点的基础上，其减少量的正常(健康)组织内部的高剂量的区域。 此外，点扫描允许强调质子治疗(数据)，它确定个人当场强度的使用优化算法，使用户能够平衡相互竞争的目标的照射肿瘤的同时，不遗余力正常的组织。 点扫描性取决于机器和机构。 点扫描是通常被称为 铅笔束扫描 和上提供 国际律师协会、日立、确(称为hyperscan [40]并不是我们美国食品药品管理局批准为2015年)和Varian的。

手术

医生的基本决定使用外科手术或治疗的质子(或任何辐射疗法)上的肿瘤类型、阶段和地点。 在某些情况下，手术是最优质的(例如皮肤 黑素瘤)，在某些情况下辐射是最优质的(例如，颅底 软骨肉瘤)，并且在某些情况下，他们是可比的(例如， 前列腺癌时)。 在某些情况下，他们是一起使用(例如，直肠癌或早期乳腺癌)。 受益于外部束的质子辐射的在于在 剂量学 差异的外部束的X射线辐射和 近距离放射治疗 的情况下使用放射疗法已经指出的，而不是作为一个直接竞争，与外科手术。 但是，在这种情况下的前列腺癌症，最常见的指示质子束治疗，没有临床研究直接比较的质子治疗手术，近距离放射治疗，或其他治疗方法已经显示出任何临床益于质子束治疗。 事实上，最大的研究，以期表明，调强与质子的治疗与小肠胃 病发病率的。[41]

副作用和风险

质子疗法是一种类型的外部束放射治疗，并分享风险和 副作用 的其它形式的辐射疗法。 然而剂量之外的处理区域可以大大减少深组织肿瘤的比X-射线疗法治疗，因为质子治疗需要充分利用布拉格高峰期。 质子治疗已使用40多年，是一个成熟的处理技术。 然而，如同所有的医疗知识，理解的相互作用的辐射(质子、X-射线，等等。) 与肿瘤和正常组织仍然是不完善的。

费用

从历史上看，治疗的质子已经昂贵。 Goitein和Jermann的[42]分析了先前确定的相对成本的质子治疗大约为2.4倍的X-射线疗法。 然而，新的、更为紧凑的质子束来源可以四至五倍价格，并提供更准确的三维定位。[43][44]因此，成本有望减少作为更好的质子技术变得更加广泛提供。 一个类似的分析，通过该和范登博加尔特[45]确定成本的质子治疗中不是不切实际和不应该的理由拒绝患者访问到这种技术。 在某些临床情况、质子射线疗法显然是最优质的替代品。[46][47]另一项研究于2007年表示关切的有效性的质子疗法用于治疗前列腺癌。[48]虽然，随着新事态发展在质子光束技术，例如改进的扫描技术，并更精确剂量的交付('铅笔束扫描')，这种情况可能会改变很大。[49]阿米塔布拉，一个健康的经济学家在哈佛大学，已被引述说，"质子-射线疗法是如 死亡之星 的美国医疗技术，... 这是一个比喻的所有问题，我们在美国的医药。"[50]然而，另一项研究显示，治疗的质子事实上带来的成本节约。[51]来临的第二代和更昂贵的，质子治疗设备现在正在安装在各种网站可以改变这一状况显着。[52]

治疗中心
在法国奧賽的质子治疗中心，同步回旋加速器的控制面板

在2017年四月，全世界有超过74個粒子治疗设施，至少42個仍在建设中。[53]在2015年年底，超过154,203患者已经被治癒。[54]

一个普遍使用质子作為癌症治疗的阻碍在於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，為患者提供更優質的治療。[55] 有關的技术例如 超导 同步迴旋加速器 (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。

美国

截至2017年，质子治疗中心，美国 (按时间顺序的第一次处理日期)包括：[56]

美国以外
質子治療中心 (部分清單)
機構 最高能量 (MeV) Year of first treatment 地點 國家
TRIUMF[57] 74 1995 溫哥華  加拿大
Clatterbridge Cancer Centre NHS Foundation Trust, low-energy for ocular[58] 62 1989 利物浦  英國
Heidelberg Ion-Beam Therapy Center (HIT) Heidelberg 230 2009 海德堡  德國
Westdeutsches Protonentherapiezentrum Essen 230 2013 埃森  德國
Helmholtz-Zentrum Berlin in Cooperation with Charité 72 1998 柏林  德國
RPTC Rinecker Proton Therapy Center 250 2009 慕尼黑
  德國
PTC Uniklinikum Dresden 230 2014 德累斯顿  德國
Wanjie Proton Therapy Center 230 2004 淄博市  中國
Proton Medical Research Center University of Tsukuba 250 2001 筑波市  日本
Research Center for Charged Particle Therapy (NIRS) 350-400 1994 千葉市  日本
Centre de protonthérapie de l'Institut Curie 235 1991 奧賽  法國
Centre Antoine Lacassagne 63 1991 尼斯  法國
Paul Scherrer Institute 250 1984 菲利根  瑞士
Instytut Fizyki Jądrowej PAN 60 2011 克拉科夫  波蘭
Centrum Cyklotronowe Bronowice 230 2015 克拉科夫  波蘭
Centro per la protonterapia 230 2014 特倫托  義大利
Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica 250 2011 帕維亞  義大利
Proton Therapy Center, Prague 230 2012 布拉格  捷克
Shanghai Proton and Heavy Ion Center 230 2014 上海市  中國
Proton Therapy Center, Korea National Cancer Center 230 2007 首爾  朝鮮半島大韓民國
林口長庚紀念醫院質子暨放射治療中心 230 2015 臺北市  臺灣
A. Tsyb Medical Radiological Research Centre 250 2016 奥布宁斯克  俄羅斯
HPTC - Holland Particle Therapy Centre 230 2017 代尔夫特  荷蘭
GPTC - UMC Groningen <g class="gr_ gr_71 gr-alert gr_spell gr_inline_cards gr_run_anim ContextualSpelling ins-del multiReplace" id="71" data-gr-id="71">Protonen</g> <g class="gr_ gr_72 gr-alert gr_spell gr_inline_cards gr_run_anim ContextualSpelling ins-del multiReplace" id="72" data-gr-id="72">Therapie</g> Centrum 230 2018 格羅寧根  荷蘭

英國

在2013年，英国政府宣布，250万英镑已用作建立两个先进的放射治疗中心作為预算，到2018年在 蒂医院的国民保健制度信托基金会 在 曼 以及 伦敦大学学院医院的国民保健制度信托基金会的。 这将提高能质子治疗，目前不可用于英国，以及其他类型的先进的放射治疗，其中包括 调强放射疗法 (放射)和 图像导的放射治疗 (地).[59]在2014年，只低的能源的质子疗法是提供在英国，在 Clatterbridge癌症中心，国民保健制度信托基金会 在 默西塞德郡. 但是 英格兰国民保健制度 已经支付给有适合的情况下处理在国外，主要是在美国。 这种情况下，已经从18 2008年的122 2013年，99人是儿童。 成本的全国保健服务的平均周围英镑，每100 000名的情况。[60]

在2015年一月，它宣布英国会得到它的第一个高能质子射线治疗中心的一年早于预期。[61]一个公司的名为高级协会理事单位签署了一项协议，与 霍华德瓦尔登湖的地产 要安装一个机器在 哈利街，心的私人医学，在伦敦，准备通过2017年。[62]的公司承诺，它利用一个直线加速器使用的设施，三分之一的较小和五分之一的设施的费用根据现有的回旋加速器的设计。

质子合作伙伴国际 发展三个中心在 纽波特，威尔士, Bomarsund，诺森伯兰郡，并 阅读，伯克希尔 这是预期在2017年开的。[63]

参看

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外部連結
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