医院质子治疗中心

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医院质子治疗中心(WPTC)是引进世界上先进的质子治疗设备而组建的国内第一家质子治疗中心。年12月20日,质子治疗系统投入临床使用,成为世界第四台、国内第一台、继美国、日本后第三个国家用于商业运作的质子治疗系统。

质子治疗原理介绍:

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从首次提出质子能够用于放射治疗开始,关于质子治疗的物理特性的研究已经取得了极大的进展。如今,利用多种解析方程式和数据模拟方法已经能够预测和明确质子治疗的许多特性。来自路易斯安那州立大学航空物理学院医疗物理项目组的WayneDNewhauser和伯德帕金斯,癌症中心的RuiZhang对质子治疗的基础物理特性进行了分析,通过对这篇文章主要内容的摘译,有助于我们对这种先进放疗方法有更进一步的了解。

质子治疗的核心理论基础是其在患者体内卓越的空间剂量分布。近几年,尽管调强适形光子放射(IMRT)治疗飞速发展,但质子治疗在保护健康组织方面的优势一直是光子放疗无法超越的。在美国,大约65%的成年人和80%的儿童患者在被诊断为癌症后存活时间达到5年。大约半数的癌症患者的治疗方案包含放疗。近期的一些研究结果表明,治疗相关不良事件,包括二次原发肿瘤、心血管疾病、致命性并发症及其他远期副作用的发病率在长期幸存癌症患者中非常高。当前,大约3%的美国人是癌症幸存者,约为万人,这一数字到年将增加到万。因此,为了减轻患者治疗相关远期副作用的发生,研究人员愈发热衷于对质子治疗的精确性的研究。

一、质子相互作用机制

质子与原子或原子核的相互作用包括:与原子内的电子之间的库伦相互作用(a)、与原子核间的库伦相互作用(b)、核反应和轫致辐射(Bremsstrahlung,又称刹车辐射或制动辐射,原指高能带电粒子在突然减速时产生的一种辐射)。质子通过与原子内电子频繁的非弹性库伦作用持续损失动能,由于质子的静止质量比电子大倍,因此大多数质子在这一过程中是沿直线运动的。相反,由于原子核质量比较大,质子在接近原子核时发生的是排斥弹性库伦相互作用,使质子从原本的直线运动轨道发生偏移。质子和原子核之间发生的非弹性核反应相对比较不常见,但对于单个的质子来说,影响非常大。在核反应中,出射的质子进入原子核,原子核可能会发射出质子、氘核、三重氢核、或重离子或1个或多个中子。最终,理论上可能发生质子轫致辐射,但是在治疗中发生这种辐射的质子是可以忽略不计的。上述相互作用机制在治疗中对质子束剂量学的影响见下表:

作用类型

二、质子传输的计算

临床中常见的质子传输物理特性包括任意材料的1D水等效厚度、原始Bragg曲线形状和扩展Bragg峰曲线,以及杂散辐射暴露。

水等效厚度(water-equivalentthickness,WET)通常用于表示束流的穿透范围。原始Bragg曲线图和扩展Bragg峰曲线图则揭示了质子治疗的主要临床优势:入射剂量低,肿瘤区域剂量均衡,在照射范围边缘剂量快速下降,避开健康组织,这些特点使质子能够治疗多种体积和位置的肿瘤,同时尽可能的不影响健康组织。

三、杂散辐射和保护

与其他外部放射治疗方法一样,质子放疗也不可避免的会产生对患者机体有影响的离散辐射,研究表明,其中最重要的一种是中子散射。

上图为脊柱质子放射治疗示意图。图中显示了几种不同源性的放射线暴露,包括治疗用质子(红色)、治疗装置发出的离散中子(蓝色)和体内治疗用质子放射线产生的中子。直径很小的质子束到达治疗装置,治疗装置将束流扩展到临床需要的大小,为了避开健康组织,对其进行适形处理。离散中子是由质子诱导的核反应产生的,其中一些中子漏出并对患者产生辐射。离散辐射没有任何治疗作用,反而会增加患者在治疗后发生放射源性不良反应,如二次原发肿瘤的风险。

为了保护患者免受离散辐射的影响,常用的保护装置为整体屏蔽(如墙、屋顶等)和迷宫屏蔽。整体屏蔽是质子治疗中心设计的重要组成部分,因为质子治疗设备会产生致命性离散辐射。通常来说,设计辐射防护装置必须了解离散辐射的产生、传输和放射线在防护装置中衰减等,并且要考虑到多种防护需求,如长期暴露(平均超过1年)和短期暴露(平均超过1小时)等。通常辐射防护设计是建筑问题,是一个能够解决安全性、实用性和费用之间平衡的问题。根据一项未公开的研究分析,用于标准多治疗室质子中心辐射防护的钢筋和水泥费用大约为万美元,通过优化辐射防护设计能够将费用减少1/3。

山东医院质子治疗中心

年12月治疗第一例肿瘤患者,目前已治余例各类肿瘤患者,拥有度旋转束治疗室,十年经验,大宗病例,疗效确切,世界公认的尖端技术。何必舍近求远,质子治疗就在身边! 

质子治疗癌症主要优点包括:肿瘤邻近重要器官,肿瘤患者亦可获得最好的疗效,而重要器官可受到保护;若肿瘤复发,患者还有再次接受质子治疗的机会;显著减少短期及长期副作用;提升癌症患者的生活质量;明显减少对发育中的少年儿童患者生长发育的影响;明显减少次发性癌症的风险。

质子治疗适应症:

1、头颈部肿瘤:脑膜瘤、脑胶质瘤、颅咽管瘤、垂体肿瘤、颅底脊索瘤、颅底软骨肉瘤、前庭神经鞘膜瘤、鼻咽癌、鼻腔鼻窦恶性肿瘤、腮腺恶性肿瘤、口咽癌、口腔恶性肿瘤、腺样囊性癌、恶性黑色素瘤、软组织肉瘤、血管外皮瘤、复发性头颈部恶性肿瘤、髓母细胞瘤、室管膜瘤、面部纤维肉瘤、海绵状血管瘤、颅内生殖细胞瘤、血管内皮细胞瘤、神经纤维瘤、畸胎瘤、舌根癌、牙龈癌、骨巨细胞瘤、喉癌、淋巴瘤原始神经外胚层肿瘤PNET。

2、胸部肿瘤:肺癌、恶性纵膈肿瘤包括恶性胸腺瘤、恶性胸壁肿瘤、恶性胸膜间皮瘤、肺部转移肿瘤、纵膈淋巴结转移肿瘤、食道癌、贲门癌、乳腺癌、上皮样肉瘤、尤文氏肉瘤、非霍奇金淋巴瘤。

3、腹部盆腔及其他部位肿瘤:肝癌、胆囊癌、胆管癌、肝外胆管癌、胰腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、子宫颈癌、脊髓肿瘤、骶尾部脊索瘤/软骨肉瘤、骨肿瘤、肾癌、卵巢癌、平滑肌肉瘤、软组织肉瘤、复发性腹盆腔肿瘤、原始神经外胚层肿瘤PNET。最常见儿童肿瘤病种有:神经母细胞瘤、肾母细胞瘤、肝肿瘤、横纹肌肉瘤、中枢神经系统肿瘤、畸胎瘤等。

截止到年医院质子中心对治疗的例(以肿瘤Ⅰ、Ⅱ期为样本)肿瘤患者进行质子治疗效果统计,部分统计数据如下:

1、非小细胞肺癌一年局部控制率95%,5年总生存率61.7%;

2、肝癌一年局部控制率为94.1%,一年的总生存率为88.2%,五年总生存率65.3%;

3、胰头癌1年局部控制率45%,3年总生存率30%;

4、脑膜瘤1年局部控制率98%,3年局部控制率95%,五年局部控制率85%;

5、脊索瘤1年局部控制率97.8%,3年总生存率88%,5年总生存率75.5%,10年总生存率46%;

6、星型胶质细胞瘤,5年总生存率85%;间变型星形细胞瘤,5年总生存率51%。

质子系统对复发鼻咽癌的治疗具有不可替代的优势。目前,放射治疗是鼻咽癌唯一的根治性手段,但约有10%的鼻咽癌患者,在完成根治性治疗后,可能出现局部即鼻咽部的肿瘤复发,再次光子放疗较不敏感,肿瘤控制的效果也更为局限,即使采用光子IMRT(调强放疗)再次放疗,超过60%的患者仍可能出现不同级别的鼻咽黏膜损伤,腮腺损伤,颞颌关节损伤。而质子特有在物理学优势,给复发鼻咽癌患者带来了新的治疗机会。

                







































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本文编辑:佚名
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