質子重離子技術的“前世今生”

質子，氫原子剝去電子后，帶有正電荷的粒子;重離子，碳、氖、硅等原子量較大的原子核或離子。質子重離子，物理學領域的研究發現，歷經大半個世紀，蛻變成為射線治療腫瘤的一種手段，它也是迄今為止國際最尖端的放射治療技術。

上海市質子重離子醫院臨床技術委員會主任蔣國梁教授解釋，質子重離子，一定程度上也是放療技術的一種。目前，放射治療是抗擊惡性腫瘤的三大利器之一。相比傳統放療，質子重離子具有獨特的物理及生物特性，這使得質子重離子技術獨具優勢。

跨越大半世紀 質子應用于人體治療

1904年，科學家布拉格（Bragg）與克里曼（Kleeman）在實驗中觀測到：帶電粒子束會形成一個劑量高峰。形象說來，質子射線等帶電粒子束，在射入物質時，根據其能量大小會在某個深度形成一個劑量高峰。科學界將這一偉大發現稱之為“Bragg峰”（中文譯為“布拉格峰”）。

科學家們很快發現，這種帶電粒子束與傳統射線相比，優勢相當明顯。1946年，科學家威爾森（R.R.Wilson）大膽提出，將這種具有物理優勢的射線應用于醫學領域。威爾森認為，帶電粒子束，或可在治療腫瘤領域有突出表現。他的依據很在理：傳統高能X射線穿越人體時，沿途會不斷釋放大量能量，腫瘤前后的正常組織都不必要地接受了相當劑量的照射。帶電粒子束有獨一無二的“布拉格峰”，射線進入人體后，高速運動的高能粒子，在射程前段僅會釋放較少能量，直至射程末段，巨大能量會徹底釋放。由此看來，帶電粒子束的射線將更為銳利，它也會進一步減少腫瘤周邊正常組織的照射劑量。

理念提出不到十年，1954年，位于美國加利福尼亞州的勞倫斯伯克利（LBL）實驗室，開始啟動粒子束治療;不久，瑞典的烏普薩拉大學啟動質子射線治療;1961年，哈佛大學麻省總醫院引入回旋加速器，自此開始利用質子射線治療患者……

至此，質子射線治療患者仍僅局限于實驗室內。

直至1990年，美國洛馬琳達大學醫療中心建成的質子治療系統，實現巨大突破：這套系統沒有遵循在加速器研究所內應用的慣例，而是世界上首臺與醫院并行建設、用于商業醫療的系統。據稱，洛馬琳達大學的這套治療系統，由最早啟動粒子束人體治療研究的勞倫斯伯克利（LBL）實驗室支持建成。

直至現在，全球共有107555例病例實施過質子治療，美國洛馬琳達大學醫療中心，成為質子治療開展最多的機構。專家評價，質子技術發展至今，已相當成熟。

重離子療程更短、更精準 未來發展前景無限

1974年，位于東京千葉的日本放射線醫學綜合研究所，啟動質子治療研究;1980年，“放醫研究所”將研究方向轉為重離子。素有日本“重離子之父”稱號的平尾泰男教授認為，單從物理和生物特性來看，重離子更優于質子。質子射線可切斷腫瘤細胞DNA單鍵功能，間接殺死腫瘤細胞，因此對抗阻型、缺氧型腫瘤難以進行有效治療;重離子卻不同，重離子射線可切斷腫瘤細胞DNA雙鍵功能，可直接殺死腫瘤細胞。多年以來，日本、德國作為研究重離子治療的主要國家，一致認為，碳離子是最佳治療用的重離子。從1994年6月到2009年2月，日本放醫研究所用碳離子治療了4504名患者;1997年至2007年，德國國家重離子研究所用碳離子治療了384名患者。

碳離子有哪些獨特優勢？專家解釋，碳離子具有質子所不具備的核分裂現象。即，能將C12變成C11或C10。C11或C10碳放射性同位素在衰變時，都能發出正電子，利用PET就能直接探測碳離子的行程軌跡和治療終點位置，這使得實時診測、精確治療都成為可能。此外，碳離子的治療次數較少。2003年日本“放醫研究所”的報告顯示，肝癌患者只需1至2次碳離子治療，肺癌患者為2至4次，這比質子治療次數明顯減少。

相比成熟穩妥的質子技術，重離子技術還有許多未知可以探索。日本、德國分別于1994年、1998年開始進行重離子的臨床研發，并分別于2005年、2009年開始正式進入臨床治療。目前，兩國總計治療病例達15296例。蔣國梁教授表示，質子技術更成熟、重離子技術更具有潛力，綜合兩者，上海引入質子重離子技術，希望能在尖端腫瘤放療領域實現突破。

治療腫瘤最先進技術 我國持續不斷探索

我國對質子重離子技術的探索，起步于上世紀90年代。1988年底，蘭州重離子加速器建成，并出了粒子束。1991年8月，國家批準成立蘭州重離子加速器國家實驗室，并向國內外開放。作為我國探索重離子實驗的先驅，蘭州重離子加速器由中國科學院近代物理研究所負責設計、建造。據報道，目前蘭州重離子加速器每年運行約5000小時，完成20項左右的實驗。不過，重離子加速器實驗室針對人體治療的相關研究相對有限。

2002年，作為民營資本投資的山東淄博萬杰腫瘤醫院，在世界銀行國際金融公司的支持下，投資引進國內首家質子治療中心。這套質子治療系統于2004年12月投入臨床使用。

2009年上海市質子重離子醫院項目正式開工建設;2012年1月順利完成基建工程;經過近兩年半的系統設備安裝調試，2014年6月14日，上海市質子重離子醫院正式進入臨床試驗階段，并成功運用重離子放射治療技術，為71歲的前列腺癌患者順利進行首次針對腫瘤病灶的“立體定向爆破”治療。

歷經十余年艱辛努力，上海市質子重離子醫院，最終成為全國首家、全球少數擁有質子重離子兩種治療技術的醫療機構。她的建成，將為更多腫瘤患者帶來福音。

（摘自《解放日報》2015年5月9日 顧 泳/文）