【文章內(nèi)容簡介】 射線同重離了束深度劑量分布的比較圖上可以看出，不管是X射線、γ射線，還是電子束，它們均呈指數(shù)衰減型劑量分布，無法控制將其大部分劑量調(diào)整到腫瘤上，而且損傷總是表皮淺層最大，直至較深處健康組織仍能受到較大傷害。離子束布拉格峰位的深度可以通過改變?nèi)肷潆x子束的能量來調(diào)節(jié)，因而治療時布拉格峰位可精確地調(diào)整在腫瘤靶區(qū)上。為達(dá)到對實體瘤的治療，可以實施不同能量離子束對靶區(qū)的照射，從而形成不同布拉格峰在靶區(qū)的疊加，這就是所謂布拉格峰展寬。通過設(shè)計，可以做到展寬區(qū)域的物理劑量或生物劑量分布均勻。盡管它會導(dǎo)致峰坪劑量比減小，但疊加的深度劑量分布仍遠(yuǎn)好于常規(guī)輻射治療。圖36 不同能量及強(qiáng)度碳離子束布拉格曲線的疊加圖35顯示出了布拉格峰的疊加，在碳離子束坪區(qū)上正常組織的劑量仍低于靶區(qū)的劑量。小的射程歧離與橫向散射由于入射離子與介質(zhì)原子碰撞的統(tǒng)計特性，離子束能量損失的漲落會引起在同一深度上的能量歧離，造成射程歧離。某一深度上的能量歧離呈高斯分布，重離子束在貫穿介質(zhì)期間多次散射會導(dǎo)致離子橫向發(fā)散。這種散射不僅主要發(fā)生在小角度上，而且被散射在某一角度上單位立體角內(nèi)的離子數(shù)與入射離子的質(zhì)量或能量的平方成反比。對于深度為15cm左右的腫瘤，重離子束劑量范圍控制的精度可以好于1 mm，質(zhì)子束則為5 mm，而常規(guī)輻射是無法控制的。相對生物效應(yīng)(RBE)高重離子束能量沉積的布拉格曲線反映了入射離子前段坪區(qū)與后段峰區(qū)的傳能線密度顯著不同，這就使得重離子束在坪區(qū)與峰區(qū)對生物體的作用表現(xiàn)出不同的效應(yīng)。入射通道仁的正常組織處在坪區(qū)，其傳能線密度較小，相對生物效率接近于1，類似于低傳能線密度的常規(guī)輻射，它的細(xì)胞存活劑量效應(yīng)曲線呈肩形，有著修復(fù)效應(yīng)。而處在靶區(qū)范圍內(nèi)的峰區(qū)，其平均傳能線密度較大，相對生物效率大于1，它的腫瘤細(xì)胞存活劑量效應(yīng)曲線呈指數(shù)或近指數(shù)型，肩區(qū)消失或被減小，亦即修復(fù)能力減小或消失。這是常規(guī)輻射無法做到的。修復(fù)效應(yīng)的減小圖37 195MeVu12C離子束照射后及照射后3小時DNA雙鏈斷裂產(chǎn)額研究表明，重離子束峰區(qū)與坪區(qū)細(xì)胞失活的相對生物效率比可達(dá)到35 : 1以上，在相同劑量情況下，峰區(qū)較坪區(qū)有較強(qiáng)的細(xì)胞致死作用。一般認(rèn)為細(xì)胞致死與不可修復(fù)的DNA雙鏈斷裂(DSB)直接相關(guān)，重離子束輻照誘導(dǎo)細(xì)胞雙鏈斷裂的研究表明，照射結(jié)束時峰坪雙鏈斷裂產(chǎn)額比約為2：1，而DNA分了修復(fù)3小時后，測得的峰坪雙鏈斷裂產(chǎn)額比約為6:1。可見坪區(qū)照射的DNA分子存在修復(fù)雙鏈斷裂較大的能力，而細(xì)胞在峰區(qū)照射時，雙鏈斷裂修復(fù)能力減小或消失，細(xì)胞存活數(shù)據(jù)與雙鏈斷裂修復(fù)一致，即在坪區(qū)照射時細(xì)胞具有修復(fù)輻射損傷的能力。這種劑量效應(yīng)特征正是腫瘤分次放射治療中所需要的。在分次照射治療之間，坪區(qū)由于存在修復(fù)使得正常組織細(xì)胞輻射損傷得到充分的修復(fù)，劑量效應(yīng)會明顯減弱。而峰區(qū)照射由于修復(fù)能力減小或消失，癌細(xì)胞輻射損傷得不到修復(fù)從而致死。顯然，重離子束這種特有的修復(fù)效應(yīng)有利于腫瘤組織的殺滅和正常組織的保護(hù)。而在常規(guī)輻射采用分次治療中，雖然正常組織在兩次照射之間得到一定的修復(fù)，但腫瘤組織同正常組織一樣也得到了同樣的修復(fù)。因此它的治療效果要明顯差于重離子束的治療。氧效應(yīng)小通常腫瘤細(xì)胞周圍有著較厚的壞死細(xì)胞層，它隔斷了血管中輸送的氧氣，使癌細(xì)胞呈缺氧狀態(tài)。目前認(rèn)為這種乏氧細(xì)胞約占腫瘤細(xì)胞的5%－20%。大量實驗己經(jīng)證明，細(xì)胞在有氧和無氧條件下受射線照射時，其輻射敏感性不同，尤其是受低傳能線密度射線照射時，乏氧細(xì)胞的輻射敏感性顯著下降。這種受照生物細(xì)胞的輻照效應(yīng)隨介質(zhì)中氧濃度的增加而增加的現(xiàn)象稱為氧效應(yīng)。當(dāng)某種輻射照射乏氧細(xì)胞與有氧細(xì)胞達(dá)到相同生物學(xué)效應(yīng)終點（例如10%的存活）時，兩者所需要的劑量比值為氧增比(Oxygenenhancementratio，OER )，氧增比大則氧效應(yīng)強(qiáng)烈。通常采用常規(guī)放射治療時，乏氧癌細(xì)胞對輻射很不敏感，氧增比值約為25－30。若采用高傳能線密度射線治療，可顯著降低氧增比值，如重離子束當(dāng)傳能線密度超過60 KeVμm后，氧增比迅速下降，當(dāng)傳能線密度超過200 KeVμm時，氧增比接近于1，也就是說，此時幾乎沒有氧效應(yīng)。細(xì)胞周期各時相輻射敏感性的差別小癌細(xì)胞屬快增生細(xì)胞，在細(xì)胞周期的不同階段（復(fù)制前期G1，DNA復(fù)制期S，復(fù)制后期G2，有絲分裂期M），對常規(guī)輻射這類低傳能線密度射線的輻射敏感性不同，細(xì)胞有絲分裂期間的DNA復(fù)制S期后期，其抗輻射性較強(qiáng)，而有絲分裂M期細(xì)胞的輻射敏感性最強(qiáng)。對于重離子束這種高傳能線密度輻射，各時相細(xì)胞輻射敏感性的差別減小，這種特性有利于殺死快增生的癌細(xì)胞。重離子放射治療對于頭頸部（包括眼部）、顱底、肺、肝臟、前列腺、骨、軟組織等部位的腫瘤，直腸癌術(shù)后骨盆內(nèi)復(fù)發(fā)等療效顯著。對于一般放療效果不佳的腺癌類，肉瘤類腫瘤療效明顯。包括非鱗狀細(xì)胞癌、唾液腺癌、腦膠質(zhì)瘤、非小細(xì)胞肺癌、骨或軟骨肉瘤、惡性黑色素瘤、軟組織肉瘤、腺樣囊性癌、肝細(xì)胞癌、脊索瘤、神經(jīng)纖維瘤、惡性神經(jīng)元性腫瘤、子宮頸癌、前列腺癌以及晚期復(fù)發(fā)的鼻咽癌等。 圖36 適合重離子放射治療的腫瘤類別目前認(rèn)為重離子束腫瘤治療適應(yīng)癥有：①局部晚期、分化高、增殖慢的腫瘤，或是對低LET射線放療抗拒的難治性腫瘤；②外科手術(shù)困難的腫瘤；③不能手術(shù)的老年患者或臟器功能衰退的患者；④生長發(fā)育期的青少年患者；⑤臨近重要組織器官腫瘤；⑥常規(guī)放療復(fù)發(fā)/無效或需要再程放療者。我國目前所擁有的重離子設(shè)備，射角只有45度，局限了治療。杭州國家癌癥研究治療中心擬引進(jìn)的設(shè)備在功能上是唯一的，射角可達(dá)360度。第四章： 項目效益分析消費結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，從傳統(tǒng)的基本生活消費逐步向發(fā)展型和享受型消費轉(zhuǎn)移。隨著消費水平的提高，城鎮(zhèn)居民生活節(jié)奏加快，工作壓力大、環(huán)境污染嚴(yán)重、食品不安全的因素，造成人體的免疫力下降，致使人類患癌癥的數(shù)量急劇增加，同時年齡也在下降。伴隨著科技的進(jìn)步，醫(yī)療水平的發(fā)展，癌癥已經(jīng)不再是阻礙人類生命的一個難題，及早發(fā)現(xiàn)，及早治療，就可以消除病患，重回健康，延長生命。同時，生活水平的不斷提高，醫(yī)療保健意識的增強(qiáng)，在各項消費支出中，醫(yī)療保健支出快速增長，“花錢買健康”已被越來越多的人們所認(rèn)同。 市場需求分析，60%80%患者需要做放射治療。我國每年用于惡性腫瘤病人醫(yī)療費約1430億元，占衛(wèi)生總費用20%，遠(yuǎn)高于其他慢性病的醫(yī)療藥費，中國惡性腫瘤的醫(yī)療需求及醫(yī)療費用均呈顯著上升趨勢。根據(jù)新發(fā)病人60%—80%需要接受放射治療的比例，考慮到經(jīng)濟(jì)狀況等因素，保守估計放療病人中能負(fù)擔(dān)重離子放療技術(shù)治療的病人占20%，按腫瘤新增病人放療適應(yīng)率70%（中間值）進(jìn)行數(shù)據(jù)推算分析：腫瘤每年增發(fā)病人新發(fā)病人中適應(yīng)放療的病人（按70%計）放療病人中經(jīng)濟(jì)能承受重離子治療的病人（按20%計）全國300萬人60萬人表41 重離子治療潛在患者群規(guī)模推算根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以預(yù)見，以重離子腫瘤治療而言，本項目有巨大的潛在市場。從治療的角度看，患者平均治療花費為25－30萬元，每年以最低5000人計算，即產(chǎn)生治療收入達(dá)14億以上。項目總投入擬為15億元，預(yù)計建設(shè)周期3年。投產(chǎn)后每年開展重離子治療5000例，以每例28（取中間值）萬元計