质子放疗技术的演进与临床应用,开启精准抗癌新篇章
2025-12-17

前言

放射治疗(简称放疗)与手术、药物并称恶性肿瘤三大治疗手段,据统计约有60%–70%的恶性肿瘤患者在治疗过程中需要接受放疗1,其技术革新关系到患者的生存质量与预后。自1895年伦琴发现X射线以来1,放疗技术历经百年跨越式发展,从早期的浅表病灶治疗逐步迈入精准医学时代。传统的光子放疗虽被广泛应用,但因其建成效应,难以避免对肿瘤周围的正常组织造成损伤。质子放疗作为一种新兴的精准放疗技术,利用其独特的“布拉格峰”物理特性,能够将辐射能量的峰值精准定位在肿瘤靶区,随后剂量迅速跌落,从而在有效杀灭肿瘤细胞的同时,显著降低对周围危及器官的照射2。本文基于合肥离子医学中心的真实临床实践案例,结合放疗技术的发展历程,系统阐述质子放疗的技术演进路径、核心临床价值与未来发展前景,为肿瘤精准治疗提供实践参考。


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百年放疗历程,质子治疗启新篇



放射治疗自1896年首次用于乳腺癌治疗以来1,技术迭代从未停止。20世纪50年代钴60远距离治疗机问世,实现深部肿瘤治疗;70年代多叶光栅与三维治疗计划系统研制成功,推动放疗从二维向三维跨步1。90年代后,调强适形放疗(IMRT)、容积旋转调强放疗(VMAT)、立体定向放疗(SRT)等技术的出现,标志着放疗进入精准时代。图像引导放疗(IGRT)与自适应放疗(ART)的临床应用,进一步通过实时监控与计划调整,提升了治疗的精确性与个体化水平。


在上述精准放疗发展的脉络中,对治疗安全性的不懈追求催生了粒子放疗的兴起。1946年,美国物理学家罗伯特·威尔逊首次提出利用质子束的“布拉格峰”特性进行肿瘤治疗的设想3。质子束进入人体后,在路径末端释放最大能量形成剂量峰值,之后剂量急剧下降,此物理特性为精准打击肿瘤、保护正常组织提供了理想工具。1954年,美国加州大学伯克利实验室进行了世界上首例患者的质子治疗试验。1990年,美国罗马琳达大学医学中心建立了全球首个专用于临床的质子治疗中心,标志着质子治疗正式步入规模化临床应用的新阶段。


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质子放疗显优势,临床实践证价值



质子放疗的突破性优势源于其独特的布拉格峰物理特性。质子束被加速射入人体后,在到达肿瘤靶区前能量释放较少,在靶区范围内释放峰值剂量后迅速衰减,肿瘤后方几乎无辐射剂量,这种精准的剂量分布特性,从物理层面实现了“肿瘤靶向照射、正常组织精准保护”的治疗目标。相较于传统光子放疗,质子放疗的优势集中体现在三个方面:


  • 精准保护正常组织:质子放疗通过布拉格峰实现剂量精准投放,有效降低心脏、肺、脊髓等重要器官的辐射受量,减少远期并发症风险4-6


  • 提升肿瘤控制率:允许对肿瘤靶区给予更高剂量,有助于提高局部控制率与患者生存率。


  • 适用于复杂病例:对于体积巨大、形状不规则或包绕重要器官的肿瘤,以及既往接受过放疗的局部复发患者,质子放疗因其优异的剂量学特性,或可为患者提供放疗或再程放疗的机会。


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复杂病例精准施治,质子放疗彰显优势



质子治疗设施的建设与完善,为复杂肿瘤的精准施治提供了坚实的硬件基础与技术平台。以下两例病例,正是在此先进体系支持下完成的临床实践。


► 巨块型肝癌病例的详细治疗实践


一名肝右叶巨块型恶性肿瘤患者,肿瘤最大径达17厘米,伴门静脉及肝右静脉侵犯。患者于2024年7月确诊后,2024年7月29日于外院接受经动脉化疗栓塞(TACE)+锝99注射术,2024年8月6日予以免疫联合小分子TKI治疗,随后于2024年8月23日行TACE+肝动脉灌注化疗(HAIC)术。2024年9月27日至11月1日,患者在合肥离子医学中心接受质子空间分割放疗,具体方案为峰区10GyE×6次联合常规放疗2GyE×25次。治疗期间采用呼吸门控技术减少呼吸运动影响,六维机器人摆位系统确保精准定位。患者完成质子放疗后,持续采用免疫治疗方案维持。多次随访影像结果显示,患者病情持续好转,疗效评价达到部分缓解(PR)。整个治疗过程中,患者未出现严重治疗相关不良反应。该病例印证了质子放疗在巨块型肝癌治疗中对正常肝组织的保护优势。


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图1. 质子放疗后的影像学随访资料


► 高龄肺癌病例的个体化治疗方案


一名80岁右肺鳞癌患者,初诊分期cT4N3M1(IV期,腋窝淋巴结转移),TPS评分<1%。患者因年龄较大无法耐受联合化疗,基础肺功能差导致常规放疗风险高。2024年接受3程免疫+化疗后病情进展,遂于合肥离子医学中心接受质子空间分割放疗。治疗方案采用谷剂量50GyE/25次(覆盖肺部病灶及转移淋巴结)与峰剂量60GyE/6次(病灶内部同步推量)相结合的策略。正常组织受量控制严格,右肺V20=16%,心脏Dmean=440cGyE,脊髓Dmax=2820cGyE。治疗期间同步采用周方案白蛋白紫杉醇化疗,患者顺利完成全程治疗,未出现2级及以上急性毒副反应。后续复查显示病灶持续缩小。该病例充分体现了质子放疗在高龄、高危肿瘤患者中的个体化治疗价值。


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图2. 放疗前后影像学对比


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未来与展望



总之,质子放疗技术的演进与临床应用,标志着肿瘤治疗从“粗放杀伤”向“精准保护”的重大转变。未来质子放疗将深度融合技术创新与临床实践,开启精准抗癌新篇章。合肥离子医学中心将持续推进质子治疗技术创新,包括质子治疗与免疫治疗或靶向治疗的联合探索,以及国产设备的小型化与智能化发展。通过技术的持续创新、临床经验的不断积累以及科研成果的逐步转化,质子放疗将在肿瘤综合治疗中发挥更核心的作用,为广大肿瘤患者带来更广泛的生存希望与更高质量的生活保障。


参考文献:

1. 陈大卫,尚士洁,于金明.重新认识放射治疗在肿瘤综合治疗中的作用[J].中国科学基金,2025,39(1):34-49.

2. Kiseleva V, Gordon K, Vishnyakova P, et al. Particle Therapy: Clinical Applications and Biological Effects. Life (Basel). 2022;12(12):2071. Published 2022 Dec 9.

3. Mohan R, Grosshans D. Proton therapy - Present and future. Adv Drug Deliv Rev. 2017;109:26-44.

4. Brooks ED, Mailhot Vega RB, Vivers E, et al. Proton Therapy for Bilateral Breast Cancer Maximizes Normal-Tissue Sparing. Int J Part Ther. 2023;9(4):290-301. Published 2023 Mar 6.

5. Jumaniyazova E, Smyk D, Vishnyakova P, et al. Photon- and Proton-Mediated Biological Effects: What Has Been Learned?. Life (Basel). 2022;13(1):30. Published 2022 Dec 22.

6. Kiseleva V, Gordon K, Vishnyakova P, et al. Particle Therapy: Clinical Applications and Biological Effects. Life (Basel). 2022;12(12):2071. Published 2022 Dec 9.


编辑:Selina

审校:Selina

排版:Kenken

执行:Squid







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