学习质子重离子治疗

马来西亚羽毛球一哥李宗伟在确诊鼻咽癌后,在台湾完成了33次质子治疗,共花费924万元,并于今年3月宣布复出。这个新闻一度被推上热搜,质子重离子治疗也被很多媒体誉为“癌症治疗的终极武器”。

在RGA发布的上一篇关于儿童癌症的文章中,我们也曾提到儿童实体肿瘤非常适合使用质子重离子进行治疗...

那么,相信不少朋友一定会有很多疑问:

√ 质子重离子治疗是什么?

√ 真的可以治愈癌症?

√ 哪里的医院可以治?

√ 哪些癌症可以治

√ 费用如何? 

下面一起来学习了解,首先,我们说的质子重离子治疗,其实是两种治疗方式,分别为质子治疗重离子治疗(也被称为质子刀和重离子刀)。

这两种治疗属于放疗的一种,与传统放疗治疗方法相同,都是利用仪器将射线照射到肿瘤部位,通过能量聚集杀死肿瘤细胞。质子重离子治疗与传统放疗的区别在于机器发射出来的粒子不同。

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上图是放射治疗所用到的不同射线类型。

传统放疗:左侧波浪形代表光子射线(是一种电磁波,无质量),例如x射线、伽马射线,常规的放疗就是这种射线;

质子重离子治疗:质子(Proton,来源于氢原子)和重离子(Heavy ion,来源于不同元素,目前主要使用碳原子)则是粒子形态,就是图片中右侧的小球,它们自身带电,同时也有质量。从图中可以看出,质子体积小,重子体积明显大很多。

我们不妨把这两种粒子想象成为杀伤肿瘤细胞的导弹:质子体积比重离子小、杀伤力小,对细胞造成损伤后,细胞有机会可以自愈,一旦照射出现偏差还有修复的可能,可以认为比重离子安全。

重离子的体积大、能量多,杀伤的细胞会彻底死亡,无法恢复,相当于一把外科手术刀,对照射的精准度要求更高。

两种粒子治疗各有优缺点,医生会根据患者具体情况选择合适的治疗方式。比如头颈部肿瘤、儿童肿瘤,可以选择更安全的质子治疗;体积大、恶性度高的肿瘤可以选择重离子治疗;更复杂的病例甚至可以联合治疗……

在很多质子、重离子科普的文章中,都谈到了一个词“布拉格峰”。简单来说,布拉格峰(Bragg Peak)是一个物理名词,是用来形容粒子穿过障碍物时的能量衰减曲线。

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很多科普文章都会用到这张经典图,上图分别列出了5种射线的能量衰减情况,其中伽马射线、中子、x射线(传统放疗)都是先高后低,也就是说随着进入人体的深度能量逐渐衰减。

质子、重离子的能量是先低后高,在某个深度(图片举例为15cm处)时突然形成峰值,然后迅速归零。和上面三种射线的能量衰减路径完全不同。

那么,这和治疗有什么关系呢?我们分为3点来解释:

01

定点爆破

假设一个肿瘤位于身体中央,肿瘤中心距离体表10cm,需要100%的能量才能彻底被杀死。

传统放疗:如果用伽马射线,为了避免射线在进入身体(10cm路程)的过程中能量损失,只能将初始能量调高,尽量让射线在“长途跋涉”到癌细胞时还剩100%的能量。

质子重离子治疗:利用布拉格峰效应,可以通过很低的能量照射进人体,然后在10cm的深度“引爆能量”,从而杀死肿瘤细胞,也称为“定点爆破”。

那么调高传统放疗的初始能量不就可以了吗?理论上没错,但是实际在治疗过程中,射线以非常高的能量进入身体时,会造成健康细胞的损伤,可以说杀敌一千,自损三百。比如肺癌患者在放疗过程中,照射计量过大会出现严重肺炎,一些患者最终因为不能耐受副作用而停止治疗。

因而,放疗科医生将根据对每位患者的评估,来调整照射计量,并不是越多越好。

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实际临床应用中,为避免周边组织出现放射损伤,普通放疗(左图)的照射剂量通常不会太高,并且随着能量消耗,肿瘤部位接受的能量偏低(蓝紫色);质子重离子治疗的能量值可以在肿瘤部位达到最高(红色)。

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02

拖尾效应

拖尾效应,拖尾效应主要是针对质子和重离子两种粒子射线来说。还是这个射线图,我们看画红圈的部份:

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质子在爆破后,能量迅速下降,直至能量值归零。就是说当射线穿透肿瘤后,几乎没有能量了,所以不会损伤肿瘤周边的器官。

重离子射线在穿透肿瘤后,还留存一部分能量。当多次照射之后,积累的这部分能量会对周围组织造成损伤。

别看重离子线在图中存余的能量值很低,实际治疗过程中如果采用人为制造布拉格峰展宽,累积的剩余能量可达平台期能量的10-20%。考虑到重离子射线对细胞的损伤是致死性的(不可逆),那么对于紧邻神经、血管的肿瘤,就需要谨慎使用重离子治疗,比如李宗伟的鼻咽癌就采用的质子治疗。

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03

适形治疗

适形治疗,就是适合(肿瘤)形状来治疗,就像手电的光线一样,放射线从机器中射出来是不会主动转弯的,因此早期的放疗实际上就是二维(2D)技术,保证放疗的射线把肿瘤区域全覆盖(下图)。

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优点是操作简单,缺点就是照射范围太大,周围的健康组织损伤不少(比如后方的心脏)。后来随着放疗技术升级,医生可以设定程序让照射区域根据肿瘤形状进行改变,也就是肿瘤什么形状,射线照射范围就是什么形状,简单说就是放疗界的3D技术。例如三维适形放疗(3DCRT)、适形调强放疗(IMRT)就是传统放疗的3D技术。

比如下图的头CT照片中,黄绿色部分是一个神经肿瘤,形态不规则,深度也不规则。

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利用传统3D放疗技术可以把主要能量(红黄色部份)集中在肿瘤区域。但仍然有一部分低能量(蓝绿色)会波及到周边正常组织。即便3D照射技术很成熟,但由于伽马、x射线的本身特性,这种能量外溢不可避免。

当我们把射线换成质子和重离子线后,问题迎刃而解。调强质子治疗(IMPT)就是利用质子和重离子射线进行适形治疗。

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这样对比下来,可以清楚的看出,对于不需要照到的地方,布拉格峰效应几乎不会损伤周围组织,不仅可以在癌症区域照射最大能量,同时有效地保护周边器官。

癌症是一种全身性疾病,而质子、重离子治疗是放疗的一种,本质是癌症的局部治疗。局部治疗的目的是为了消除癌症病灶,而不是治愈癌症。

我们可以把质子重离子治疗理解成为精度更准确的手术,所以,如果你问质子、重离子治疗可以治愈癌症吗?就相当于在问手术是否可以治愈癌症,那么答案一定是“有可能”。

对于早期的癌症,局部治疗可以做到临床治愈,而对于已发生全身多发转移的中晚期癌症患者,仅仅依靠局部治疗是不够的,需要多学科联合诊疗,以延缓病情发展。

了解到治疗原理,还是很值得信赖的,我们再来看看医疗资源情况。

重离子治疗同样发源于美国,但在日本和欧洲兴起。尽管重离子治疗的研究在迅速发展,但由于投资成本高(重离子中心的建造成本是质子中心的2倍以上),治疗范围又和质子治疗差不多,出于卫生经济学考虑,全世界开展重离子治疗的国家并不多。

根据国际粒子治疗协作委员会的数据,截止到2019年4月,全球有19个国家开展质重治疗,运营的质子、重离子中心共94家;其中,开展重离子治疗的国家有5个,分别为日本、德国、中国、意大利和奥地利,已运营的重离子中心有13家。

我国有目前有5家质子重离子中心,分别位于上海、台湾、山东、和甘肃:

上海市质子重离子医院(复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心)

台湾林口长庚医院质子中心(林口长庚纪念医院 质子暨放射治疗中心)

山东淄博万杰肿瘤医院质子刀治疗中心

甘肃省武威重离子治疗中心

兰州重离子医院

上海质子重离子中心同时可以进行质子、重离子治疗,台湾和山东的两家均为质子治疗中心,甘肃两家重离子中心的设备均为中国科学院近代物理研究所自主研发设备。目前,武威重离子中心处于临床试验阶段,而兰州重离子医院尚无开业消息。

除此之外,我国有22个治疗中心/项目正在建设,50家中心/项目在洽谈中。预计未来,我国将超过美国和日本,成为全球质子重离子中心最多的国家。

中国质子、重离子中心(包含未运营、拟建项目)

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哪些癌症适合质子重离子治疗呢?

一言以蔽之:所有适合放疗的患者都适合接受质重治疗。质子重离子治疗的本质是放疗,根据目前的治疗经验,其优势项目在于:

头颈部肿瘤、肺癌、肝癌、前列腺癌、肉瘤

儿童肿瘤

邻近重要脏器或组织结构的肿瘤

较早期、病灶局限的肿瘤

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根据2019年5月上海市质子重离子医院公布的最新治疗数据,自运营以来,四年共收治1945例患者,其中以鼻咽癌、肺癌、脑肿瘤、前列腺癌为主。

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医院也称未来将主要围绕鼻咽癌、颅内颅底肿瘤、早期肺癌、肝癌、前列腺癌等5个重点病种开展临床治疗,并对胰腺癌开展重点临床研究(“5+1”重点病种)。

不过,上海的中心暂不收治儿童患者,因此儿童肿瘤需要到国外进行治疗。考虑到交通和语言的便利性,可以选择邻近地区接受治疗,例如日本、韩国。

全球质子治疗费用对比(一周期)从全球范围来看,目前欧美地区治疗费普遍高于亚洲,亚洲又以日本价格最低。

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北美 

目前美国仅提供质子治疗,价格按次收费,一个周期的治疗大约花费70-124万人民币。而对于只有一个质子中心的加拿大来说,费用高达102万人民币。

欧洲 

英国国家医疗服务体系NHS的统计显示,2017-2018年英国的质子治疗费用约合人民币97万元;但预计到2022年,费用会下降60%,约合人民币40万元;德国的费用约合人民币38-46万元。

亚洲 

日本的质子治疗费用目前最低,为15-19万人民币,我国上海质子中心的价格为28万人民币。

未来,中国将有大批的质子重离子中心建成,考虑到成本问题,治疗费用在营业初期预计不会太低。长远来讲,中国将成为质子重离子治疗大国。

质重治疗只是放疗的一种,是局部治疗的手段,并不是“治愈癌症的神器”。它并不适合全部的癌症患者,也不能改变癌症整体的治疗策略。

对于质重治疗,其生物学效应优势非常显著,可以明显改善癌症患者的生存质量。但对于同一种癌症,质重治疗与传统放疗相比,生存期是否能明显提高,还有待大型临床试验证实。

以上是关于质子重离子的治疗原理,费用,分布中心,我们还在学习研究的路上,不难发现保险公司走在了前列,不少百万医疗险都把它列入费用报销里面,还有重疾险产品也专门针对重离子治疗的医院范围扩充。

做专业的寿险规划师,我们一直在深耕的路上。

木子青人

践行终身学习,服务好每一位客户!

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