肿瘤放射治疗技术的“前世今生”:从探索物质起源说起
作者:科学大院  2016-06-24 18:45:27
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   “癌症”已经成为人类健康的第一杀手。
    根据中国肿瘤登记中心最新统计数据,2015年我国预计有429.2万新增肿瘤病例和281.4万死亡病例。如此高的新增病例和死亡率使得人们谈“癌”色变。那么癌症有哪些有效的治疗方法呢?
    目前恶性肿瘤治疗主要依赖放射治疗、手术治疗和化疗。下面我们就讲讲肿瘤放射治疗技术的“前世今生”。

WilliamHenry Bragg
 
  放射治疗作为一种物理治疗手段已有100多年历史。自1896年贝克勒尔发现天然放射性现象之后的第8年,也就是1903年,英国物理学家威廉·亨利·布拉格William Henry Bragg与克里曼Kleeman在实验中观测到:带电粒子束在射入物质时,根据其能量大小会在某个深度形成一个剂量高峰。科学界将这一伟大发现(估计这哥俩根本没意识到他们的这个发现有多牛掰多伟大~)称之为“Bragg峰”(中文译为“布拉格峰”)。
  科学家们很快发现,这种带电粒子束与传统射线(就是X射线,γ射线什么的~)相比优势相当明显。

Robert R. Wilson
 
  1946年美国物理学家威尔森Robert R. Wilson(这哥们可是参与曼哈顿计划的著名核物理学家)大胆提出,可将这种具有物理优势的射线应用于医学领域。
  威尔森认为,带电粒子束或可在治疗肿瘤领域有突出表现,他的依据是:传统高能X射线穿越人体时,沿途会不断释放大量能量,肿瘤前后的正常组织也受到了相当剂量的照射。而带电粒子束有独一无二的“布拉格峰”,射线进入人体后,高能带电粒子束在射程前段仅会释放较少能量,直至射程末端,巨大的能量才会彻底释放,从而大幅减少了肿瘤周边正常组织的照射剂量。

各种放射线在体内的剂量分布对比图

  在该理念提出不到10年,也就是1954年,美国的劳伦斯伯克利(LBL)实验室就开始启动粒子束治疗研究,此后瑞典、日本、德国的研究机构相继开展质子及重离子治疗研究……
    兰州重离子加速器作为核物理学领域非常重要的研究工具,主要用来探索物质微观结构、物质起源和宇宙规律等基础物理研究,中国科学院近代物理研究所的科研人员利用兰州重离子加速器国家实验室得天独厚的有利条件,于上世纪90年代初,在国内率先开展重离子治疗肿瘤基础研究,进行了放射物理、放射生物学实验以及一些治癌技术的初步预研,为重离子临床治疗积累了一些必要的基础数据。
  在2006年-2013年期间,共完成了213例前期临床实验研究,包括皮肤鳞癌、恶性黑色素瘤、神经纤维瘤、前列腺癌、原发性肝癌等。试验患者大部分为常规治疗复发或无效病例,经过1个疗程(12-16次治疗)的试验研究治疗,大部分患者4年肿瘤局部控制率和存活率均达到60%以上,成功治疗了许多位于重要器官的恶性肿瘤,疗效十分显著,使我国成为继美国、日本和德国之后全球第四个掌握重离子治癌技术的国家。
  重离子治疗技术使肿瘤放疗的精确性达到当今最高水平,既能有效杀灭肿瘤细胞,又能最大限度保护周围健康组织,既能有效杀灭乏氧的或者放疗抵抗的肿瘤细胞,又对各个细胞周期的肿瘤细胞都具有不可逆性杀伤作用。重离子治疗的优势简单粗暴地概括起来就是四点:精度高、疗程短、疗效好、副作用小。因此无论是生物学效应还是物理学特性,重离子都被誉为是面向二十一世纪最理想的放疗用射线。
  目前,世界各国都在竞相发展重离子肿瘤治疗设备的研制与相关机构的建设。但是重离子放疗因其设备复杂,建造和维护成本较高,目前全世界只有9家重离子医院。
  中国科学院近代物理研究所研发设计的完全拥有自主知识产权的医用重离子加速器,也是目前世界上最小的重离子治疗专用加速器示范装置,已通过了科技部、环保部、商务部、国家质量监督检验检疫总局组织的国家重点新产品认定,并已于2012年先后在武威离子治疗示范中心和兰州重离子医学创智产业园区投入建设。其中武威重离子肿瘤治疗中心于2015年12月成功建成出束,即将开始临床试验治疗。

武威重离子治疗示范装置

    这标志着我国第一台完全拥有自主知识产权的医用重离子加速器装置投入运行,也标志着我国大型医疗设备的国产化取得了重大突破。医用重离子加速器是我国大科学装置回馈社会、造福于民的典范,必将在人类征服癌症的奋斗过程中做出重要贡献。(中国科学院近代物理研究所供稿)
  参考文献
  [1]叶飞 李强《重离子治癌相关研究》 原子核物理评论 第7卷第3期 2010年9月
  [2]王岚 戴小亚 全球质子重离子医院现状与展望 China Academic Journal Electronic House
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