[科普中國(guó)]-重粒子射線

應(yīng)用原理

放射線是在空間和物質(zhì)中以波粒二象性形式傳播，并且傳播過(guò)程中向周圍釋放能量。在放射線中以波動(dòng)形式傳播的叫光子線，比電子重的粒子構(gòu)成的線束稱為粒子線，粒子線中比氦原子重的粒子構(gòu)成的粒子線束常稱之為重粒子線。在放射線治療方面，以往利用光子線(即電磁波，如X射線、γ射線)治療，而近年來(lái)開(kāi)發(fā)了利用加速帶電粒子獲得的粒子線治療癌癥的技術(shù)，并且取得了劃時(shí)代的成果。

雖然帶有質(zhì)量的粒子加速后獲得的放射線一般稱之為粒子線，但是對(duì)于比氦離子(氦原子的原子核)重的離子構(gòu)成的粒子線，特別地稱之為重粒子線(或者叫重離子線)。粒子線治療方面目前能夠提供的具有實(shí)用性的粒子線治療有利用氫離子的質(zhì)子線治療與利用碳離子的重粒子線治療。2

優(yōu)點(diǎn)重粒子射線治療的最大特征在于它比光子線對(duì)癌病變部位放射線量的聚焦性高。這是由粒子線所具有的物理性質(zhì)決定的。因?yàn)閷?duì)于X射線或γ射線，能量的損失是入射后達(dá)到最大，而后按負(fù)指數(shù)函數(shù)形式衰減,這對(duì)病變部位以外的正常組織存在不可避免的影響。但是利用粒子線照射人體時(shí)，雖然在短暫的時(shí)間間隔內(nèi)單位距離碰撞損失的能量低，但是粒子被靜止之前的瞬間釋放的能量最大。這一能量損失的峰以發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者名命名,稱之為布拉格峰(Bragg peak)。

因入射能量與峰位有關(guān)，因此，該峰的位置可通過(guò)調(diào)節(jié)入射時(shí)的粒子線能量的形式隨意調(diào)節(jié)，所以，有選擇性地照射癌病變部位成為可能。并且，重粒子線和質(zhì)子線對(duì)癌細(xì)胞殺傷性的生物效應(yīng)比X射線強(qiáng)2至3倍。對(duì)于癌的放射線抵抗性，質(zhì)子線生物效應(yīng)的威力發(fā)揮與X射線大致相同。從而，重粒子線照射給與正常組織的影響可以抑制到最小。與此同時(shí)，對(duì)于癌病變部位的強(qiáng)有力的攻擊成為可能，因此，重粒子線癌治療副作用小，可稱之為理想的癌治療方法。

重離子射線治療中心重離子射線治療裝置是日本在1984年開(kāi)始推動(dòng)「10年抗癌綜合戰(zhàn)略」中的首要目標(biāo)。當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)廳，決定在千葉（chiba）縣的放射線醫(yī)療綜合研究所（放醫(yī)研），建造全世界第一部醫(yī)學(xué)專用的重離子加速器，通稱HIMAC（Heavy Ion Medical Accelerator in Chibo）于1993年完成。

在所內(nèi)外的各種專家組成的各種委員會(huì)之協(xié)助下，建立了多種癌癥的治療技術(shù)，并獲得良好的成果?；趦?yōu)良的治療成績(jī)已在2003年10月，獲得日本厚生勞?。ㄏ喈?dāng)于國(guó)內(nèi)的衛(wèi)生署）的認(rèn)可，成為高度先進(jìn)的醫(yī)療事項(xiàng)。從HIMAC開(kāi)始建造，經(jīng)過(guò)20年的歲月，始正式加入一般醫(yī)療的行列。

可預(yù)測(cè)的今后，高齡的癌癥患者必定日益增加，重離子射線治療對(duì)大部分的癌癥患者，其負(fù)荷最小，是一種無(wú)痛又對(duì)身體溫和的治療方法。將來(lái)，其重要性必定與日俱增。不過(guò)，重離子射線并非萬(wàn)能，與手術(shù)同樣是局部療法。對(duì)于已經(jīng)多處轉(zhuǎn)移的癌癥是不適合的。其次，對(duì)于體內(nèi)深層的病灶，可做pin point（集中點(diǎn)式）照射的反面，如果瞄準(zhǔn)差失，照射非必要的范圍，反而引起負(fù)面的效果。

事實(shí)上，在臨床試驗(yàn)之初期，就有部分的病患，在消化道發(fā)生重度的副作用。經(jīng)過(guò)檢討不斷改進(jìn)結(jié)果，現(xiàn)在幾乎已不再發(fā)生類似狀況。然而有了這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)于日后技術(shù)的成熟發(fā)展，幫助很大3。

重離子射線若要針對(duì)體內(nèi)的病灶，實(shí)施正確的照射，則非藉助診斷學(xué)的發(fā)展不可。實(shí)際上，欲充分利用重離子射線的特性達(dá)到治療之目的，有賴于1972年發(fā)明的CT技術(shù)，以決定放射線之照射方向與位置以及劑量強(qiáng)度，并使正確的劑量分布計(jì)算變?yōu)榭赡?。以前，無(wú)法充分利用重離子射線所具有的特性，其治療對(duì)象也僅限于比較良性者。此外更由于MRI及PET的相繼發(fā)展，促進(jìn)診斷質(zhì)量更加提升，使癌癥病灶之浸潤(rùn)部位，得以正確掌握，的確功不可沒(méi)。4