上海市质子重离子医院  
   
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质子重离子知识

 质子重离子的四大核心技术

  目前,全球共有质子、重离子中心46个,其中33个中心具备治疗肿瘤的现代化设施。此前,该技术多应用于儿童以及难治的脑肿瘤、脊索瘤、骨肉瘤等;近十年来,技术逐步扩大至肺癌、肝癌、前列腺癌、乳腺癌、头颈部肿瘤等常见肿瘤。

  直至现在,全球共有107555例病例实施过质子治疗。专家评价,质子技术发展至今,已相当成熟。

   质子重离子技术之所以能够独步江湖,依托于其四大核心技术点。

  一.同步加速器——质子重离子技术的最核心

  同步加速器直径达21米,束流能量可以自由调节,其中,质子束流能量幅度在50Mev 至221Mev,重离子束流能量幅度在85Mev至430Mev。加速器将上述粒子加速至光速的70%(约21万公里/秒)后,束流进入治疗室,能够治疗人体内30厘米深度的肿瘤。

  相比回旋加速器,同步加速器有两大优势:首先,质子、重离子能量可随时调节;其次,同步加速器发射的射线对机房几乎没有污染,90%以上的射线皆可用于治疗,停机后15分钟即可进入机房。相形之下,回旋加速器难以实现能量的随时调节,停机后24小时方可进入机房。同步加速器,可谓最环保、最干净的质子重离子设备。

  二.呼吸门控技术——“hold住”运动中的肿瘤

  质子重离子在治疗肿瘤时也会遭遇技术难点。例如,肺癌、肝癌、胰腺癌等肿瘤会随着呼吸运动而稍有移位。运动中的肿瘤如何知晓它进入照射“窗口”?在进入照射“窗口”的很短时间内,扫描能否完成剂量的全部覆盖?针对这样棘手的技术难点,粒子治疗权威专家运用呼吸门控技术来解决。

  所谓呼吸门控技术,即用先进的呼吸运动压力感受器,将信号传递给计算机,计算机输出信号到同步加速器,控制同步加速器开启、关闭射线。呼吸门控技术,有效减少了射线对正常器官的放射体积,疗效更精准。

  据上海市质子重离子医院副院长吕力琅介绍,学习掌握呼吸门控技术,需要先从肿瘤是如何进入照射“窗口”入手。经过反复在患者和医生自身身体上的摸索实践,专家们发现:训练平稳呼吸,保持同一频率和幅度,可让肿瘤进入照射“窗口”,此外,腹壁呼吸探测器要放置在合适的部位,应该在患者腹壁皮肤标记探测器放置的位置,再根据压力大小,调节腹带松紧。

  那么,照射“窗口”怎么设置?专家团队经过反复摸索,建立了工作流程:进行模拟机定位的四维CT扫描、测量肿瘤运动的幅度,并在“窗口”确定以下3个原则:选择在呼气末、“窗口”内肿瘤运动小于5毫米,能提供最长的射线给予时间。符合这三条原则,便可设置照射“窗口”。

  三.笔形扫描技术——模拟分层肿瘤

  如何让质子重离子的治疗更加精准、到位?笔形扫描技术是核心之一。质子重离子所产生的“布拉格峰”能量变化,一般单个宽度仅为几个毫米,而可临床治疗的肿瘤直径,许多都大于几毫米,只有把多个“布拉格峰”叠加起来,方可覆盖肿瘤。医院引进的设备中,可选择的单个布拉格峰宽度为3毫米、4毫米两种,利用笔形扫描技术,可改变能量,使多个布拉格峰叠加,实现更精准到位的治疗。

  具体说来,笔形扫描即通过电子计算机,先将肿瘤模拟分层,再控制射线、改变射线的能量,继而逐点、逐层扫描。

  四.定位和影像验证系统——灵活机械臂击中靶区

  这项技术借助计算机的高速处理能力、影像扫描设备,依托机械臂的灵活,可根据患者的平躺位置,经由影像设备成像、计算机处理后,自动调整机械臂至计划位置,最终保证束流准确无误地击中肿瘤靶区。

 
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  随着医疗技术的发展,质子重离子作为肿瘤放射治疗最尖端的治疗方式之一,近几年,在世界范围内得到充分的发展,上海市质子重离子医院是我国的质子重离子第一家医院。

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