上一期為大家?guī)砹诉~阿密癌癥研究所質(zhì)子治療中心的Dr. Minesh Mehta對未來十年質(zhì)子治療發(fā)展的預(yù)測，詳情請見質(zhì)子中國往期報道《質(zhì)子治療未來十年發(fā)展預(yù)測》。本期為大家?guī)?span style="font-size: 16px;text-align: left;text-indent: 32px;">Dr. Minesh Mehta對2020年質(zhì)子治療發(fā)展現(xiàn)狀的分析。

質(zhì)子治療的起源可追溯到20世紀40年代。最初的臨床研究工作主要在物理研究實驗室中進行。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，安裝于醫(yī)院的新型治療系統(tǒng)，特別是具有筆形束掃描(pencil beam scanning)功能的系統(tǒng)，擴大了質(zhì)子治療的適應(yīng)證。其中的關(guān)鍵進展包括設(shè)備小型化、筆形束掃描技術(shù)、容積圖像引導(dǎo)(volumetric image guidance)和運動管理的束流引導(dǎo)(beam guidance for motion management)技術(shù)的發(fā)展。

設(shè)備的小型化使質(zhì)子治療成為癌癥治療中一個更可行的選擇。

在許多制造領(lǐng)域，不僅包括醫(yī)療設(shè)備，還包括汽車、航空航天和光學(xué)等領(lǐng)域，滿足日益增長的消費者和市場需求以及適應(yīng)快速變化的環(huán)境的需求推動了新興的微型機電系統(tǒng)的發(fā)展。在醫(yī)療領(lǐng)域，這種小型化趨勢使得醫(yī)療工具和技術(shù)的安裝空間小得多，為有多種復(fù)雜需求的患者擴展了治療選擇。

現(xiàn)在質(zhì)子治療設(shè)備不需要局限于大型高能物理研究設(shè)施，可以方便地安置在醫(yī)院和專業(yè)的醫(yī)療中心。雖然安裝和維護質(zhì)子治療設(shè)備需要大量費用，但小型化設(shè)備在規(guī)模上更容易管理，有助于擴大質(zhì)子治療在全球范圍內(nèi)的可用性和可及性。我們已經(jīng)從以回旋加速器為基礎(chǔ)的研究型實驗室發(fā)展到以醫(yī)院為基礎(chǔ)的多室質(zhì)子治療中心，再到可安裝在放療診所內(nèi)的單室治療中心。 

邁阿密癌癥研究所質(zhì)子治療中心是南佛羅里達州首家質(zhì)子治療中心

筆形束掃描技術(shù)的發(fā)展使點掃描治療成為可能，擴大了質(zhì)子治療的應(yīng)用范圍。

質(zhì)子治療使用的是一種稱為“擴展布拉格峰”(spread-out Bragg peak)的方法。質(zhì)子束在兩個軸向上移動能夠模擬3D打印機的操作特性，在腫瘤的長度和寬度上逐點進行劑量沉積；不同深度的劑量沉積通過允許“層切換”(layer-switching)的能量剪裁(tailoring energy)實現(xiàn)。由此產(chǎn)生的劑量沉積與腫瘤的3D構(gòu)形相匹配。借助這項技術(shù)，目前可以控制腫瘤每個點照射劑量的強度和空間分布，不僅可以提高患者的治療效果，還可以減少副作用，尤其是對于復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性的腫瘤。

容積圖像引導(dǎo)的加入進一步提高了束流遞送的精度。

傳統(tǒng)的患者擺位是基于在模擬和治療過程中，用室內(nèi)激光對準患者身體上放置的皮膚標記；而使用筆形束掃描時，劑量以大量微小射束的形式沉積，此時質(zhì)子治療需要更先進的校準和驗證技術(shù)。借助容積圖像引導(dǎo)，通過計算機斷層掃描(CT)對腫瘤進行3D成像，醫(yī)生和技術(shù)人員可以在每一次治療前，在治療臺上對患者進行精確擺位和腫瘤的精準定位，大約需要花費5~10 min，定位精確度可達1~3 mm。

束流引導(dǎo)技術(shù)有助于減輕患者無意識的運動帶來的影響，避免降低治療的準確性。

雖然治療前的定位可以通過體積成像進行驗證，但筆形束質(zhì)子治療的準確度很容易在束流遞送過程中因患者的運動而受到影響。

雖然通常會用一些固定方式使患者在治療期間的位置不會發(fā)生移動，但此類方法仍然存在局限性。束流引導(dǎo)技術(shù)有助于減輕患者束流遞送階段的移動。高精度、連續(xù)追蹤的攝像機可以記錄患者的體表或運動變化導(dǎo)致的位移，甚至可以整合到反饋回路中，當病人的位移超過預(yù)先定義的閾值時，反饋回路將停止束流遞送。從而提高束流遞送的精確性。

通過將這些技術(shù)納入日常工作流程，質(zhì)子治療的精確度和準確性得到了很大提高，從而避免正常組織受到不必要的照射，患者的短期和長期副作用較少，生活質(zhì)量得以提高。