[20]医学图像——质子治疗

1.质子束的物理学特性

质子治疗是利用质子束所特有的“布拉格峰”特性治疗肿瘤的新技术。

质子通过同步加速器加速到约光速的三分之二后，照射肿瘤组织，直接攻击癌细胞，切断细胞核内的两条DNA链，使受损的癌细胞不可修复。

质子作为带正电荷的亚原子粒子，由于质子束优越的物理剂量分布，可以使照射剂量集中停止到肿瘤部位，因此与传统放疗相比，质子治疗拥有无可比拟的优势。

质子束与X射线辐射剂量分布

2.质子治疗的实施

质子来源于离子源，不到一秒时间内，氢原子就被分离成带负电电子和带正电质子，然后质子注入到回旋加速器里被加速(图3和4），加速到光速的70%时，这些加速后具有高能的质子进入磁铁组成的能量选择系统(图5），根据患者肿瘤的深度选择能满足需要的不同能量的质子，然而质子经过传输系统(图6）通过旋转机架进入治疗机房。质子通过机架时，经准直器对质子束进行塑形后照射至肿瘤所在深度。机架能够360°自由旋转，所以可以任何角度治疗患者(图7）

患者摆位是高精准的，治疗治疗机架配备有CBCT,每次治疗前行CT扫描以确定摆位正确性，同事现在还实行笔形束扫描（图8），一个点一个点扫描、一层一层的扫描，可实现治疗的形状跟肿瘤形状高度匹配。

3.质子治疗的三大优势

1）精确杀伤肿瘤

传统放射治疗中射线的能量是逐渐衰减的，有效到达患者处的能量有限；而质子束具有“布拉格峰”的特性，能量在某一点释放达到最大值，利用这已特性，可以使其在病变的特定部位释放出最大能量，达到最佳治疗效果。

同时，由于高能质子束的粒子微小、质量集中，在人体内散射少，减少了对周围正常组织的照射剂量，从而提高了肿瘤治疗的精确度。

2）保护正常组织

在精确有效杀伤肿瘤组织的同时，质子放疗能够把放疗对正常组织造成的损伤降到最低水平。

传统放疗（光子放疗）使用的x射线或γ射线射程无法控制，除了肿瘤细胞会受到照射外，肿瘤前方和后方的正常组织也会收到照射，导致放疗副作用的产生。

而质子治疗由于“布拉格峰”的存在，能量集中释放，肿瘤前方的组织仅收到极小量的照射，而肿瘤后面和侧面的正常组织受到的照射几乎为零，可以有效的保护人体正常组织，大大降低了放疗的毒副作用。

质子束与X射线在体内穿透情况

比如，乳腺治疗中，质子治疗很好保护邻近的心脏及肺组织；在头颈肿瘤放疗中，质子治疗更显示其优势，脑干、眼睛、口腔、腮腺等得到很好保护，大大减少并发症以及后遗症发生。

3）适用广泛，安全性高

以笔形束扫描技术为基础，质子调强放疗具有比其他放疗方法更广泛的适应性，特别是光子治疗无能为力的领域战线出巨大优越性。在眼部肿瘤、较大体积的深部肿瘤和对常规辐射（光子射线X射线、电子射线及伽马射线）敏感性差的肿瘤治疗中，以及儿童肿瘤和头颈部肿瘤方面，质子都有无可比拟的优势。

4.质子治疗的流程

1）体位固定 2）CT/MRI扫描定位   3）勾画靶区和放疗计划设计    4）放疗计划验证   5）实施放疗