什么是质子治疗?
什么是质子治疗?
设想一下,有一台重达196吨的抗癌机器,它可以以亚毫米精度瞄准病人的肿瘤,同时保留附近的健康组织,并将副作用降到最低。用最简单的话来说,就是质子疗法。
标准放射治疗已经发展多年来改善,有效地控制许多癌症。然而,由于X射线束是由初级光子和二次电子的,它们沿着所述光束的路径上沉积它们的能量,所述靶向的肿瘤及以后,以及之前和肿瘤部位后对健康组织递送辐射。这种辐射“出口量”以后可能会导致健康问题,因为它可以破坏肿瘤或关注区域附近的正常组织或器官。
质子疗法(也称质子束疗法)的优点是,医生可以控制质子释放抗癌能量的主要部位。当质子在体内移动时,它们会减速并与电子相互作用,释放能量。能量释放最高的点是“布拉格峰”。“医生可以指定布拉格峰的位置,对目标肿瘤细胞造成最大的损害。质子束符合肿瘤的形状和深度,同时保留健康的组织和器官。
如何质子治疗工作?
了解质子治疗如何工作的最佳方法是看一看质子加速器或同步加速器内部的物理学和工程学,以及光束传输系统。
- 质子从离子源开始它的旅程。在不到一秒的时间内,氢原子被分成带负电荷的电子和带正电荷的质子。
- 质子经由真空管注入到线性加速器和在仅几微秒,质子能量达到700万电子伏特。
- 当质子束进入同步加速器时,它们停留在真空管中,加速使它们的能量增加到7000万到2.5亿电子伏特,足以将它们置于病人体内任何深度。
- 离开同步加速器后,质子通过一个由一系列磁铁组成的光束传输系统,这些磁铁形成、聚焦并将质子束引导到适当的治疗室。
- 为了确保每位病人都能安全有效地接受治疗,医院由计算机网络和安全系统控制。龙门架可以旋转360度,允许横梁以任何角度传送。
- 当质子通过喷嘴时,一个定制的设备(孔径)会形成质子束,另一个定制的设备(补偿器)会将质子塑造成三维形状,将它们送到肿瘤的深处。
- 在最大能量,质子束行进每秒,这相当于三分之二光速125000英里。
- 从氢罐到病人体内,一个质子通常要走31.3万英里。
束射和调强质子治疗
MD安德森质子治疗中心的研究小组继续拓展利用质子治疗造福患者的途径。该团队开创了笔形束流质子治疗(也称为扫描束)和强度调制质子治疗(IMPT)。我们是世界上为数不多的为我们的病人提供质子治疗的中心之一。
铅笔束技术和IMPT建立在质子治疗的益处。质子束宽度仅为毫米,质子治疗的这些高级形式相结合的精度和效率,提供治疗患者的肿瘤无与伦比的能力,并最大限度地减少对生命的患者的生存质量的影响 - 中和治疗后。它们依赖于复杂的治疗计划系统和磁体的一个复杂的数字瞄准窄质子束,并且基本上由层“漆”的放射剂量层。
铅笔束对于治疗最复杂的肿瘤非常有效,比如儿童的前列腺、大脑、眼睛和癌症,同时对健康组织和其他关键部位无害。IMPT最适用于向复杂的或凹状的肿瘤,包括鼻腔和窦腔、口腔、唾液腺、舌头、扁桃体和喉部,提供有效且精确的质子剂量,这些肿瘤可能位于脊髓附近或嵌入的头颈或颅底。
铅笔光束扫描,又称扫描光束,是目前最先进的一种扫描方式质子治疗。只有几毫米宽(铅笔的宽度),笔形束扫描被用于治疗癌症复杂具有无可比拟的精度。它是用来治疗头部和颈部,妇科,肺,前列腺,乳房,大脑,肝,淋巴瘤,肉瘤和肿瘤在儿童。质子治疗也可用于以前用标准方法治疗过的复发肿瘤放射治疗。
“铅笔束扫描是一个复杂的,个性化的方式来质子疗法,”说史蒂文·弗兰克,医学博士的医学主任MD安德森质子治疗中心。“没有两个肿瘤是完全相同的,所以我们根据患者独特的肿瘤位置、大小和形状定制了质子束。”
光束扫描建立在质子治疗的成功之上
在首创MD安德森,铅笔束扫描使用肿瘤的位置,形状和尺寸来创建质子的定制图案精确地治疗肿瘤,同时避免附近健康组织。
与标准的放射治疗,赋能粒子称为光子被用于破坏癌细胞。但周围正常组织也被暴露在辐射,增加的风险副作用。通过使用一种称为质子的不同类型的能量,质子疗法能够在治疗肿瘤的同时最大限度地减少对身体其他部位的辐射。“当射线进入人体时,有一个低的进入剂量;当射线进入肿瘤后,有一个低的退出剂量,”说Albert Koong,医学博士,博士。
然而,束束扫描通过塑造被治疗区域,即所谓的场,来反映肿瘤的形状,从而进一步提高了质子治疗的精度。Koong说:“虽然可以用传统的质子疗法来改变磁场的形状,但是笔形束技术可以以更高的精度来改变磁场的形状。”
笔形束扫描允许束的操纵来创建质子的图案更精确地施用剂量肿瘤的独特形状。“我们可以增加质子那里的癌症多卷的力度和规模回来时有较少的,”弗兰克说。
笔形束扫描可以治疗肿瘤与单个场或具有多个字段,有时多达五个。当使用多个扫描光束的字段,它被称为强度调制质子疗法(IMPT)。“IMPT的剂量图案可以重叠和交叉,其中所述肿瘤具有多个散装” Koong说。这使得质子甚至把位于周围像口腔,肠道或脊髓关键器官最不规则形状的肿瘤。
为光束扫描治疗做准备
制定一个使用笔束扫描的治疗计划需要大约一周的时间。如果你的医生建议你进行光束扫描,你首先要进行CT扫描来获取图像。你的放射肿瘤学家将使用这些图像来识别正确的目标并确定光束的排列。
甲疗程通常持续六到七周,但它变化的基础上肿瘤及其对放射治疗的敏感性。患者可以预期在治疗室大约30分钟设立,质量保证和实际治疗。“质子的传递并不需要超过一分钟左右,”弗兰克说。“因此,它可以是一个总的三到四分钟,这取决于计划的字段数。”
减少副作用,优化结果
“因为我们控制辐射剂量,准确地将其放置在我们想要的,我们能够腾出周围组织使患者出现副作用较少,” Koong说。
患者仍可能会遇到的副作用,不过,他们是依赖于肿瘤的位置。胃肠道肿瘤如肝脏,结直肠和胰腺癌症接近肠道。如果肠暴露在辐射下,它会引起恶心,腹泻或损坏肠道到需要手术的地步。有问题性健康前列腺癌患者可以使用卫生间。像扁桃体、舌头、唾液腺、眼睛或颅底肿瘤这样的头颈部癌症患者可能会有这样的经历口腔溃疡、味觉丧失、口干舌燥、视力下降。乳腺癌患者可以体验心脏问题和肺癌患者可以体验到肺部炎症,引起呼吸困难。
有了孩子,副作用的顾虑就更大,因为辐射的任意量可引起短期的副作用,还可能会导致在未来的继发性癌症。质子治疗是理想的治疗年轻患者因为整体辐射暴露是比标准放射治疗显著少。
弗兰克说:“我们在整个治疗过程中不断监测患者,以确定肿瘤的副作用和变化。”“随着肿瘤缩小或与治疗相关的体重减轻的解剖学改变,我们改变了治疗计划,以确保它仍然有效。”
“病人是我们工作的核心,”Koong补充道。“我们的方法侧重于疾病部位,而不是我们的治疗专长,所以我们总是针对每个病人进行个性化治疗。”
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