走進科學最近刊發了幾篇有關癌症治療和早期發現領域的國際最新成果，通過留言就可看到引起了很多粉絲的關注和熱議，許多粉絲提到上海的質子治療，小編查閱了包括《自然》等國際醫學期刊的相關資料，現做一簡單介紹。
治療癌症通常包括手術、化療、放療和免疫或基因療法等。最近幾年在經典放療領域又出現了新式「武器」-質子束療法(Proton Beam Therapy)。
提到「質子治療」，大多數人可能首先會聯想到化學原子核中的質子，恰恰是這種微小的粒子，將其應用於癌症治療上，能取得意想不到的效果，且已經成為目前最先進的癌症治療技術之一。
近日，國際權威期刊《自然》雜誌就刊發了一篇評述，歸納了質子治療腫瘤的現狀和最新進展。文章還開門見山地指出：如果費用不是問題，質子治療實體癌症，且尚未轉移，應當是首選！換句話說，早期發現實體癌症（局限於原位癌），質子治療效果最佳！特別是兒童腦部腫瘤。
為了能讓更多癌症患者獲得質子精準治療，專家們提出了三種建議方案：縮小加速器基建規模、更加精準質子、拓展醫保覆蓋範圍，最終把質子治療腫瘤作為抗癌首選方案之一，讓更多患者獲益。
▶什麼是質子治療？◀
放射治療，作為一種經典的腫瘤物理治療手段，已有 100 多年的歷史，目前最常見的放射治療技術使用的是 X 線，而質子和重離子放療的出現，使得現代放射治療又邁入了一個嶄新的發展時代。
質子重離子治療，則使用質子線或重離子線，射線的粒子質量更大，對腫瘤的殺滅效應也更為強大。
質子，是氫原子失去一個電子的粒子，質子治療是將失掉電子的氫原子原子核，利用回旋加速器或者同步加速器加速到光速約70%，以這種極快的速度穿透到人體內部，到達癌細胞所在的特定部位，速度突然降低並停止，在射程終點處形成一個尖銳的劑量峰，稱為Bragg峰，又叫做「布拉格峰」，釋放出最大能量，將癌細胞殺死。通過調製能量展寬Bragg峰可以使Bragg峰覆蓋腫瘤，因此，質子治療能夠同時有效地保護周圍正常組織，且副作用小。比如當腫瘤直接與重要器官或結構如脊髓、視神經、心臟等相鄰，質子治療依然能在有效治療腫瘤的同時保護這些重要器官或結構的功能，這在常規輻射治療中是不可能的。
質子治療最早於1946年首次被提出，1954年，美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究團隊進行了世界首例腫瘤患者的質子治療。此後，美國、歐洲、日本等相繼開始了質子在醫學領域的研究，但直到1988年，質子治療才獲得了美國FDA的批准，質子治療從此開始在腫瘤治療領域大放異彩。
▲美國的癌症質子束治療中心分布
目前，全美有20多家癌症質子束治療中心，包括MD安德森腫瘤中心、梅奧醫學中心、麻省總醫院腫瘤中心、賓夕法尼亞大學附屬的癌症質子束治療中心和佛羅裡達州醫療聯合機構附屬質子束治療中心等。
2015年5月8日，我國首家質子重離子醫院-位於上海國際醫學園區的上海市質子重離子醫院正式運營，截至到目前，收治患者已突破1000例。
▶質子治療的優勢◀
▲通常的放射治療射線會穿透腫瘤組織進而破壞正常腦部組織（左），而質子療法能夠讓質子束僅作用於腫瘤組織（右）
質子治療最大的優勢就是比常規放療 X-射線更加精準地殺傷腫瘤組織。
質子束使其具有手術刀般的精確性。與X射線的光子不同，質子以極高速度進入患者體內後質子減慢，它們與人體組織相互作用，這樣一來，大部分光束能量沉積在一個點上（稱為布拉格峰），故而擁有絕佳的精準性、對周圍正常組織器官損傷微小，這對大多數需要接受放療的患者來講，質子治療可能是最好的治療方法之一。甚至在有些情況下，質子治療還可能優於外科手術切除治療。
舉個例子，比如，對於早期前列腺癌患者而言，放療是常見的用於局部前列腺癌的根治性治療方法。臨床試驗證明，高放射劑量可以取得更好的治療效果。然而，對前列腺放射劑量的遞增也增加了對於臨近正常組織損傷的風險。在外照射放療的治療過程中正常直腸的暴露劑量與治療併發症相關，多表現為直腸出血。因此，病灶區最大劑量同時周圍直腸最小化劑量是放射治療的理想追求。事實上，為了限制輻射損傷鄰近正常組織的風險，放療往往達不到殺死腫瘤的劑量，但質子治療就能達到上述目的。
實際上，雖然在腫瘤放射治療過程中，癌組織周邊正常組織所接受的射線輻射比癌組織少2-3倍，但是，由於射線輻射本身也會誘發癌病變，因此，採用質子治療還可以有效地降低二次誘發癌症風險，同時避免損傷白細胞和機體免疫功能。
即使是高強劑量質子束對那些深部體位實體瘤治療，如顱底或肝臟腫瘤，也是相對安全的。對於兒童腦部腫瘤來講，精準治療更加重要，避免治療帶來輻射損傷正常腦組織。
權威期刊《自然》雜誌指出：質子治療癌症對患者的獲益還是可預測的。隨著質子加速器等技術進步，從質子治療中獲益的患者數量也會增加。
▶四大問題有待解決◀
雖然質子治療比較與傳統放射治療有著無可比擬的優勢，但是其依然存在幾大問題。
第一大問題就是目前質子治療的費用高昂！
權威期刊《自然》雜誌指出，相對於常規X-射線放療而言，質子治療費用至少高出2-3倍，比如，目前上海質子重離子醫院一個療程的費用是在27.8萬元。這對於來自普通家庭的患者來講，這筆高昂的醫療費用是難以承擔的。尤其在我國，質子治療由於並未全部覆蓋到醫保，患者最終只能走一些商業保險渠道以降低治療費用。
即便是在美國，雖然醫保覆蓋了部分癌症質子治療，但是保險公司對於質子治療適應症患者的選擇十分苛刻，有近30%的患者被拒之門外，保險不承擔費用，主要原因是臨床治療中提供有明顯療效的臨床數據太少，這就形成了一個惡性循環：患者個人的醫療保險不負擔，相關臨床治療也很難開展下去。
第二，購買質子設備的費用極其高昂。
曾有媒體驚呼質子治療設備單價上億！雖然有Mini型質子治療系統問世，價格也要500萬美元以上。不但如此，質子治療設備需要專門的空間，專項管理，這又是一筆巨額的支出。雖然自20世紀90年代以來，加速器的重量從上百噸降到了20噸，加速器直徑也縮小了3倍，但是，這與旋轉機架和其它輔助設備加在一起，即使是最小的Mini型質子治療系統也要佔用幾百平方米麵積，多數醫院缺乏建造質子治療專用機構的資金和空間。
第三，質子治療還可以進一步提高精準度。有關醫生表示，目前質子束能精確在0.5釐米內，這與X射線類似，將質子束的精密度從釐米精準到毫米級將是下一步必要的技術更新。尤其在治療肺部和肝臟腫瘤時，腫瘤所處位置是一個移動部位，這將是另一艱難的技術挑戰。
第四，精通質子設備安裝和調試的專業技術人員以及擅長質子治療技術醫生的短缺也是一大問題。
▶應對挑戰◀
治療費用方面，《自然》刊文指出保險公司應建立「參考定價」模式，為有相似治療效果的不同治療方法建立統一支付標準，這將有助於在新的臨床應用中收集質子治療臨床數據。
在設備方面，目標是把質子治療設備安裝在一個房間內，醫院可以不另建造治療室，這樣更便於醫院更新換代現有的X射線治療裝置，同時，如果一臺質子加速器設備價能格降低到500萬美元，那麼普及應用質子治療的時代也就不遠了，相應地治療費用也會不斷降低。
在精度方面，目前已經探究出幾種測量質子束的方法，當質子與原子核相互作用時，它們發出可跟蹤的γ射線，當組織器官受到質子脈衝照射加熱產生膨脹和收縮時，會釋放聲波。這種技術在實驗環境中可以使質子束精確在幾毫米範圍，但尚未在臨床治療中應用，克服在臨床治療中的技術障礙需要醫療科研機構、醫生和患者的共同努力。
對於專業技術人員和醫生的短缺，《自然》刊文提出解決方案之一是使質子治療工作流程與傳統的X射線治療類似，可以借用現有的放療醫生和技術人員，另一種方法是更多地依靠人工智慧和全自動化，通過專家指導系統形成一個AI系統進而指導患者治療過程。
▶最新進展◀
值得一提的是，《自然》刊文還提到了質子治療的三項最新進展：質子筆形束可以將輻射劑量準確地照射到實體腫瘤上，減少了從多角度照射患者的必要；快速成像方法可以檢測患者位置的微小變化，進而改變光束的精準區域；運用可延展材料製作的「軟體機器人」，利用其機器人手臂，對患者進行快速且舒適地定位，減少醫生頻繁進入治療室的機會。
參考資料：
Thomas R. Bortfeld& Jay S. Loeffler. Three ways to make proton therapy affordable. Nature, 25 September 2017.
https://www.nature.com/articles/d41586-017-08492-y
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