质子放疗原理及物理优势
l 第一集 什么是放疗,质子放疗又有何优势?
放疗是“放射治疗”的简称,是治疗肿瘤的主要方式之一。国际权威机构统计数据,约70%以上的肿瘤患者需要在抗击肿瘤的不同阶段接受放疗。 放疗是通过射线照射肿瘤聚集的地方,射线穿过人体后直接或间接地打击肿瘤细胞的细胞核。细胞核里面的DNA双螺旋被射线打断后,肿瘤细胞就失去了继续复制自己的能力,也就是我们说的失去了克隆活性,从而阻止它们继续生长。所以,放疗是一把看不见的手术刀。
传统放疗是以X射线为打击武器。X射线是光子,本身没有重量,所以在到达人体后,很快就把自身的剂量释放出去,并随着深度增加而持续下降。因此,射线在到达肿瘤的路径上,必然也会遇到正常细胞,这些正常细胞是身处战场周围的好人,要尽可能减少误伤。所以,需要通过增加射线进入人体的角度,把高能量打散后聚焦到肿瘤上,从而实现对肿瘤周围器官的保护。但是,这种方式就像在抓捕坏人的现场扔了一颗爆破范围比较大的炸弹,炸飞坏人的同时,也难免在一定程度上伤及身处战场周围的好人。
相比X射线,质子射线可以在打击肿瘤的同时,更好地保护周围的正常器官。这是因为,质子是氢原子去掉一个电子所形成的一个带正电荷且身强体壮的肌肉男。它在到达人体后,只释放很少一部分剂量,需要到达一定深度之后,瞬间爆发出全部能量,然后瞬间消失。这样就形成一个峰,我们称之为布拉格峰。
因此,质子放疗就像一颗爆破范围更精准的钻地导弹,打击坏人的同时,最大程度地保护身处战场周围的好人。而正是由于质子具有这种抓坏人且不伤及好人的特点,我们就可以在打击坏人的时候多投几颗,提高对肿瘤的打击效果。
l 第二集 哪些患者更适合用到质子放疗?
相比传统的放疗,质子放疗在控制肿瘤的同时,会更好地保护周围正常组织。所以,只要是适用于放疗的实体肿瘤患者,都可以选择质子放疗。
那么,哪些肿瘤患者会从中更多地获益呢?
由于质子放疗具有这种钻地导弹、保护身处战场周围好人的特点,所以,对于以下三种情况,质子放疗将带来更多获益:
1. 肿瘤周围被一些对射线更敏感的器官所包围。比如肿瘤紧邻脑干、脊髓、心脏等重要器官,质子放疗能进一步降低它们受到的额外剂量,降低放疗的并发症风险。
2. 经历过放疗但是又出现了复发的患者。由于原来放疗的过程已经对周围的器官造成了一定的额外辐射,所以再次进行放疗就要更加注意保护周围的器官功能。
3. 儿童肿瘤患者。统计数据显示,肿瘤对儿童所带来的致命风险仅次于意外伤害排在第二位,但好消息是,儿童肿瘤患者的治愈率远高于成年肿瘤患者,大多数儿童经过及时、规范的治疗后,都可以长大成人。所以,这就需要我们更加关注肿瘤治疗过程中可能给孩子们带来的副作用。因此,对儿童肿瘤患者实施质子放疗,最大程度上保护周围器官的功能,给战胜肿瘤的孩子一个健康的成长过程,是十分重要的。
l 第三集 质子放疗的大致流程是怎样的?
质子放疗的大致流程和常规的X线放疗没有显著的差别。放疗肿瘤的打击要稳准狠,对周围的器官要尽可能避免额外辐射,所以我们射线打击肿瘤的精度要达到毫米级以下,亚毫米的精度。质子放疗,我们要把布拉格高原精确地叠加在肿瘤位置上,稍有偏差就会让一部分坏人漏网也就是肿瘤没得到有效照射,而让一部分围观群众遭殃也就是引起周围器官的误照射。所以,质子放疗对精度的要求更高。我们提出,放疗要做到“三精”。
首先是精确定位。定位,就是在患者体位固定的情况下进行CT或者磁共振影像扫描。借助真空垫、热塑膜、体位架等装置,在CT或者磁共振扫描床上对患者的体位进行固定,并制作患者专属的定位器具。扫描获得的患者影像充分展示了体内肿瘤和周围正常组织、敏感器官的解剖关系,如同给放疗这场战役描绘出了作战地形图,把敌人和好人的样貌及位置展示地一览无余。这个过程是放疗的第一个环节,大约持续20-30分钟。
第二步是精确计划。把定位得到的作战地形图发送给指挥部,也就是放疗计划系统。由放疗医师和物理师一起制定打击肿瘤的作战计划。他们规划射线从哪些角度、以什么形状、多大的强度照射到患者体内,再通过计算机模拟打击效果也就是辐射剂量在人体内的分布情况。评估认为,肿瘤受到足够充分的打击而周围器官不受到严重影响,这就可以提交作战部门实施打击了。这个过程至关重要,需要临床医师和物理师参与,通常在第一步定位后的2-3天完成。
第三步就是实施打击。放疗绝大多数情况是分多次进行的,少则3、5次,多则二三十次,具体取决于病情和所采用的放疗技术。通常情况下,放疗每天实施一次,每周实施五天。每次放疗实施的流程是:放疗技师引导患者进入治疗室,借助定位时患者专属的定位器具,在治疗床上恢复患者定位时的体位。为了保证射线对肿瘤的精确打击,我们会在体位固定后,快速地获取一组患者在治疗床上的透视图像,把当前的肿瘤位置与定位时的位置进行叠加比对,通过微调治疗床的位置来校正患者体位,其目的就是让治疗时的作战场景与规划作战方案时所用的作战场景保持一致。这就是我们常说的影像引导放疗。在此基础上,放疗技师就可以操作放疗设备,调用放疗医师和物理师联合制定的作战计划,开启质子束流,对肿瘤进行精确打击。这个过程通常持续30-40分钟,没有任何疼痛和不适,所以请大家不要担心和紧张。