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癌研有明|质子重离子的核心技术

[本文为疾病百科知识,仅供阅读]  发布日期:2019-05-05 12:08   阅读:

  质子重离子射线治疗肿瘤,是当今国际公认的最尖端放射治疗技术。迄今为止,全球仅有12.29万人接受过质子重离子治疗,且主要集中在美国、日本、德国等少数发达国家。

  放射治疗运用放射线“攻击”肿瘤,使肿瘤细胞失去活性,以此来杀灭肿瘤。传统的光子放疗,可有效破坏肿瘤细胞,但照射后沿途不断释放大量能量,肿瘤前后的正常组织都不必要地接受了相当剂量照射,此外,肿瘤细胞损伤的修复率也较高。

癌研有明|质子重离子的核心技术

  质子和重离子这两种粒子相比光子而言,质量较大,在物质内散射少、射线更为锐利,由此进一步减少了肿瘤周围正常组织的照射剂量。重离子射线,还可通过切断肿瘤细胞双键DNA,使肿瘤细胞难以修复。因此,重离子对部分光子、质子射线治疗不敏感的肿瘤,有较好疗效。

  核心技术一:同步加速器,最环保干净的粒子设备

  作为医院最为核心的部分,同步加速器直径达21米,束流能量可以自由调节,其中,质子束流能量幅度在50Mev至221Mev,重离子束流能量幅度在85Mev至430Mev。加速器将上述粒子加速至光速的70%(约21万公里/秒)后,束流进入治疗室,能够治疗人体内30厘米深度的肿瘤。

  相比回旋加速器,同步加速器有两大优势:首先,质子、重离子能量可随时调节;其次,同步加速器发射的射线对机房几乎没有污染,90%以上的射线皆可用于治疗,停机后15分钟即可进难以实现能量的随时调节,停机后24小时方可进入机房。

  核心技术二:呼吸门控技术,“hold住”运动中的肿瘤

  更精准、更锐利,质子重离子在治疗肿瘤时的显著优势,也会遭遇技术难点。肺癌、肝癌、胰腺癌,这些肿瘤运动会随着呼吸运动而稍有移位。运动中的肿瘤如何知晓它进入照射“窗口”?在照射“窗口”的很短时间内,扫描能否完成剂量的全部覆盖?针对这样棘手的技术难点。过去粒子治疗权威专家曾运用呼吸门控技术来解决。

  所谓呼吸门控技术,即用先进的呼吸运动压力感受器,将信号传递给计算机,计算机输出信号到同步加速器,控制同步加速器开启、关闭射线。呼吸门控技术,有效减少了射线对正常器官的放射体积,疗效更精准。

癌研有明|质子重离子的核心技术

  核心技术三:笔形扫描技术模拟分层肿瘤

  如何让质子重离子的治疗更加精准、到位?笔形扫描技术是核心之一。质子重离子所产生的“布拉格峰”能量变化,一般单个宽度仅为几个毫米,而可临床治疗的肿瘤直径,许多都大于几毫米,只有把多个“布拉格峰”叠加起来,方可覆盖肿瘤。医院引进的设备中,可选择的单个布拉格峰宽度为3毫米、4毫米两种,利用笔形扫描技术,可改变能量,使多个布拉格峰叠加,实现更精准到位的治疗。

  具体说来,笔形扫描即通过电子计算机,先将肿瘤模拟分层,再控制射线、改变射线的能量,继而逐点、逐层扫描。2015年6月14日,首个临床试验病例为前列腺癌患者,笔形扫描技术的娴熟应用,将肿瘤模拟分割成3毫米一层,层与层之间有重叠,如此,改变了射线的能量,最终该病例收获较好疗效。

  核心技术四:患者定位和影像验证系统,灵活机械臂击中靶区

  这项技术借助计算机的高速处理能力、影像扫描设备,依托机械臂的灵活,可根据患者的平躺位置,经由影像设备成像、计算机处理后,自动调整机械臂至计划位置,最终保证束流准确无误地击中肿瘤靶区。

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