當(dāng)前世界各國多數(shù)腫瘤治療中心所使用外放療裝置是兆伏特級高能光子和電子，射線在射入機(jī)體組織時，腫瘤旁正常組織受量均高于腫瘤所受劑量，即便采用三維適形或調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)腫瘤旁正常組織仍受到較高的劑量。腫瘤周圍重要器官和組織（如腦、腦干、腮腺、顳頜關(guān)節(jié)、脊髓、氣管、腎臟、膀胱和直腸等）受到輻射，可能產(chǎn)生一定的近期和遠(yuǎn)期并發(fā)癥和后遺癥。這些放射并發(fā)癥和后遺癥，不但嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量，且也使患者為治療這些并發(fā)癥而不得不付出昂貴醫(yī)療費(fèi)用。有時為了使腫瘤周圍正常器官和組織的受照射量不超過其所允許耐受劑量，不得不減低腫瘤照射劑量，致使腫瘤局部控制率降低。

1.質(zhì)子輻射特點(diǎn)：

質(zhì)子照射組織時產(chǎn)生的相對生物效應(yīng)（RBE）為1.1，和光子相似或略高于光子。但質(zhì)子有其獨(dú)特的物理學(xué)特點(diǎn)：（1）質(zhì)子的質(zhì)量較大，側(cè)向散射小；（2）一定能量的質(zhì)子束進(jìn)入人體組織時，在一定深度會產(chǎn)生一個急劇上升的Bragg峰；在形成Bragg峰之前，是一個低平坦段，而在Bragg峰后面，其能量則驟降為零；Bragg峰的深度是能量依賴的，因此通過調(diào)節(jié)質(zhì)子射束能量，并且按不同腫瘤大小恰當(dāng)?shù)財U(kuò)展峰的寬度，可使高量區(qū)集中在不同深度和大小的腫瘤部位(圖1)。

圖 1  不同能量的電子線、X線和質(zhì)子束的百分深度量曲線

2.質(zhì)子治療腫瘤優(yōu)勢：

（1）即使只用一個照射野，腫瘤前方的正常組織所受到的照射劑量也明顯地低于腫瘤所受到的劑量，而腫瘤周圍和后方組織所受劑量幾乎為零，因此可簡化放療計劃的設(shè)計；（2）質(zhì)子在達(dá)到腫瘤靶區(qū)途徑中，所經(jīng)過的某些重要器官和組織受到照射劑量比光子低得多，因此有更多投照角度可供選擇；（3）質(zhì)子治療也可采用三維適形和調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)。用質(zhì)子做三維適形和調(diào)強(qiáng)放療計劃設(shè)計時，所需照射野比光子和電子的少得多。因此可降低體內(nèi)正常器官和組織受到照射的總的體內(nèi)放射積分量，以減少正常器官和組織損傷和因放射治療引起的第二個腫瘤幾率，這一點(diǎn)在兒童腫瘤治療中尤為重要。

3.國外質(zhì)子治療發(fā)展概況：

1946年Wilson首先提出質(zhì)子醫(yī)學(xué)應(yīng)用設(shè)想。1954年Tobias等人在美國加州大學(xué)Lawrence Berkeley實(shí)驗(yàn)室(LBL)進(jìn)行世界上第1例質(zhì)子治療。此后瑞典Uppsala大學(xué)（1957年）、美國哈佛回旋加速器實(shí)驗(yàn)室(HCL、1961年)、前蘇聯(lián)（Dubna、莫斯科、Gachina研究所，1968—1975年）相繼開展了質(zhì)子治療的臨床研究。美國麻省總醫(yī)院（MGH）和哈佛回旋加速器實(shí)驗(yàn)室（HCL）（1975年）聯(lián)手用質(zhì)子治療眼球脈絡(luò)膜黑色素瘤、顱底軟骨瘤、脊索瘤、前列腺癌。日本國立放射醫(yī)學(xué)研究所在1979年開始也進(jìn)行了腫瘤質(zhì)子治療。20世紀(jì)80年代后期開始，日本筑波大學(xué)質(zhì)子醫(yī)學(xué)研究中心(PMRC)，在肝癌、食道癌、肺癌等內(nèi)臟器官腫瘤上做了大量臨床研究工作。此后，又有瑞士、瑞典、英格蘭科學(xué)家們加入這一研究行列。以上所述質(zhì)子治療都是利用高能物理實(shí)驗(yàn)室裝置，體積龐大、費(fèi)用昂貴。1991年美國Loma Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(LLUMC)首先啟用了專為醫(yī)學(xué)設(shè)計的質(zhì)子裝置。此裝置體積大為縮小，費(fèi)用也明顯減低，且適用于不同部位腫瘤照射，正式宣告質(zhì)子治療進(jìn)入臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，使這一技術(shù)發(fā)展向前邁進(jìn)了一大步。1986年成立了第一個國際性粒子治療協(xié)作組(particle therapy co-operative group，PTCOG)，每年召開二次會議，從2007年開始改為每年一次，進(jìn)行世界范圍內(nèi)的質(zhì)子課題合作研究。根據(jù)PTCOG 2006年04月底公布的材料，目前已有美國、日本、俄羅斯、德國、瑞士、瑞典、英國、法國、南非、加拿大、意大利、中國的26個中心正在開展質(zhì)子治療工作，已治療患者41，000余例。美國Loma Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心網(wǎng)站報道，該中心從1990年10月開始治療第1例至2006年4月底已用質(zhì)子治療了10，872例患者。目前正在籌建質(zhì)子裝置的尚有美國、德國、瑞典、韓國、意大利、南非、法國、澳大利亞的13個質(zhì)子治療中心。

4、質(zhì)子治療在中國的發(fā)展概況：

我國腫瘤學(xué)界非常重視質(zhì)子治療技術(shù)發(fā)展，20世紀(jì)90年代初期開始，我國陸續(xù)有醫(yī)師、物理研究人員到美國、歐洲、日本等國學(xué)習(xí)質(zhì)子治療的臨床、基礎(chǔ)和物理等技術(shù)或攻讀博士學(xué)位及從事博士后研究。1995年國家科委啟動了國家攀登計劃“核醫(yī)學(xué)與放療中先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)研究”，明確了中國發(fā)展先進(jìn)放療技術(shù)基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略，論證了在中國發(fā)展質(zhì)子治療技術(shù)的必要性和可行性。

為進(jìn)一步促進(jìn)該技術(shù)在中國的發(fā)展，1999年中國科學(xué)院高能物理研究所質(zhì)子治療技術(shù)研究組邀請了部分專家撰寫了《質(zhì)子治療技術(shù)基礎(chǔ)》一書，著重介紹了質(zhì)子治療技術(shù)的有關(guān)基本原理、治療裝置、計算方法和有關(guān)技術(shù)。2004年北京質(zhì)子醫(yī)療中心（籌備處）組織了腫瘤醫(yī)學(xué)、高能物理、醫(yī)學(xué)工程、環(huán)境保護(hù)、輻射防護(hù)等領(lǐng)域的專家編寫了《腫瘤質(zhì)子治療學(xué)》一書，旨在使國內(nèi)放射腫瘤學(xué)界學(xué)者們，全面了解質(zhì)子治療發(fā)展歷史、有關(guān)物理學(xué)和生物學(xué)基礎(chǔ)、治療裝置及臨床治療結(jié)果。國內(nèi)有數(shù)個單位正在積極地考慮籌備質(zhì)子裝置建立。1989年蘭州近代物理所建立了蘭州重離子研究裝置，1995年開始了重離子治療腫瘤的研究工作。2004年11月，國內(nèi)第1臺醫(yī)用質(zhì)子治療系統(tǒng)在山東淄博萬杰醫(yī)院建成并應(yīng)用于臨床，質(zhì)子束能量在70MeV-230MeV之間連續(xù)可調(diào)，有Gantry和水平固定束兩個治療室。至今已治療2000多例腫瘤患者。該院有兩位醫(yī)師參加了2005年12月在德國召開的第43屆國際粒子治療腫瘤協(xié)作組會議（PTCOG），并報告論文，得到好評。在這次會議中，有5個國家（美、中、意、韓、德）提出了對2007年的第46屆PTCOG 會議的主辦權(quán)申請，經(jīng)過激烈的角逐，大會組委會決定該次大會在我國山東淄博市召開。這將對我國質(zhì)子治療工作有很大的促進(jìn)作用。 

5、質(zhì)子和光子放療腫瘤性價比：

由于質(zhì)子治療腫瘤具有上述放射物理學(xué)特點(diǎn)，從理論上來說，凡是適合放療患者，均可進(jìn)行質(zhì)子治療。2005—2006年歐洲國家連續(xù)發(fā)表了至少5篇文章，對乳腺癌、前列腺癌、頭頸部腫瘤、兒童髓母細(xì)胞瘤和眼內(nèi)黑色素瘤等用質(zhì)子和光子放療進(jìn)行了性價比分析，認(rèn)為由于質(zhì)子治療腫瘤的并發(fā)癥低，考慮到以后處理放射性并發(fā)癥所需支出的總醫(yī)療費(fèi)用，特別是對于兒童髓母細(xì)胞瘤，質(zhì)子治療所需付出的總醫(yī)療費(fèi)用要比光子低。

總之，質(zhì)子是一種新型的放療裝置，和目前廣泛使用的高能光子和電子相比，質(zhì)子能使放射線的能量更好地集中在所需要治療的腫瘤靶區(qū)，而避開周圍的正常器官和組織。因此可使腫瘤得到足夠劑量照射，提高腫瘤局部控制率，同時可大大降低正常器官和組織放射并發(fā)癥。在用質(zhì)子治療腫瘤時，高劑量區(qū)和低劑量區(qū)的界限比光子更明確，因此對靶區(qū)勾畫、放療計劃設(shè)計、體位固定、質(zhì)量控制和質(zhì)量保證等要求均需更為嚴(yán)格。