申文江：重离子、质子治癌应尽快进行全面规划设计
2016年12月9日，第二届协和肿瘤放疗论坛在协和学术会堂正式开幕。在上午的发言中，著名肿瘤放疗专家、北京大学医学部放射肿瘤学系终身名誉教授申文江教授做了题为《质子与重离子放疗》的报告。申教授客观地介绍并比较了重离子和质子的特性、优势和困境，也介绍了对于推广质子重离子持相反意见的观点。现将报告内容总结要点如下。
申文江教授
▲申文江教授
著名肿瘤放疗专家、北京大学医学部放射肿瘤学系终身名誉教授。
重离子与质子
强子(Hadron)治疗概况
强子治疗设备在全世界迅速发展，强子治疗疗效得到认可，但设备昂贵。
碳离子是否比质子好？还不清楚，但日本热衷于碳离子，美国准备研究碳离子。
点扫描可能有医疗上的优势，但需回旋加速器或快周期的同步加速器，似乎世界上都用这个方法。
加速器只占设备全部成本的25%，机架约占设备成本25%。全部设备是同步加速器或螺旋回旋加速器，只有意大利是直线加速器。
特性
质子的相对生物效应(RBE)和氧增比(OER)与250KV X射线相同。Bragg峰展开适应于临床治疗，治疗特殊部位及种类肿瘤。
碳离子具有与质子相似的深部剂量轮廓和Bragg峰；LET高、OER低；细胞周期对放射敏感性影响较小；接近剂量终点区时，RBE值增加，有“尾效应”——碳离子12C分裂为11C或10C时，都能发出正电子，可在正电子断层扫描(PET)观察碳离子轨迹及终点位置。但这些核素也形成了一定剂量，在射线后沿（尾部）及横向影响正常组织的受量，虽未损伤，治疗时应考虑；用PET可以直观靶体积，PET可作为影像指引。
散射范围
质子属低LET射线，重离子属高LET射线。但二者都具Bragg峰，原子系数越大，Bragg峰越窄，后沿下降越快，剂量分布越好；LET越大，散射越小。理论上，碳离子比质子后沿及横向阴影都好，但实际二者类似。
优越性
在放疗剂量分布上：入射剂量相对较低。最大深度剂量依赖于质子能量和肿瘤位置。用扩展Bragg峰调整能量大小。远侧剂量迅速下降，保护远端正常组织。质子由于没有出射剂量，减低了正常组织受照剂量，从而减少辐射诱导的损伤，有利于心、肺功能差，血管疾病或复发性疾病，其他易发生严重副反应的高危个体（如老年人）。
碳离子有两个特点，对肿瘤靶区边缘半影似刀割效果，能量沉积相对较深、沉积率较高（高LET）；正常剂量组织很低，对X线和质子射线放射抗拒性肿瘤（乏氧肿瘤细胞）更有效。
相对生物效应(RBE)
质子RBE约为1.1~1.2，与X线及电子线相似，更多是有击断DNA单链效果，难于对抗抗射线及缺氧型癌细胞。
碳离子RBE为2~3，更多是直接击断DNA双链，直接杀死癌细胞。碳离子有较小的氧增比值(OER)，比质子优越。
治疗次数
碳离子（重离子）治疗疗程较短，治疗次数比质子少。治疗肝癌1~2次，肺癌2~4次(日本HIAC)。
患者覆盖
欧洲统计，每百万人口有4,000名肿瘤患者，约半数需放疗，其中12%~15%是质子治疗适应证，用质子效果最好，3%是抗放射线（X线）的患者，用碳离子效果最好。需用质子治疗的患者是需用碳离子治疗的5倍。质子设备数量是重离子设备的8.9倍。国际质子合作组织(PTCOG)发表2012年底治疗患者1,083,238人，质子/碳离子为93,895/10,758=8.7
制造成本和建设理念
目前没有统一的成本核算，最贵的是上海重离子质子中心，全部医院建设费用30亿，重离子、质子设备25亿，其中设备造价11亿，其余为10年保修费。海德堡HIT的设备与上海相似，造价为上海的一半左右。最低的报价是美国Protom质子系统2500万美金。
凡重离子治疗中心都应设质子治疗中心。重离子治疗中心造价是质子造价成本的2.5-3倍。计划建立离子治疗中心时，首选应建质子治疗中心。
发展前景
重离子、质子治癌应尽快进行全面规划设计。大力发展中国的科技力量，进行国际性合作。充分开展医、物、技、工结合，调动积极性。
关键问题
质子剂量分布的改进很小，可能未影响到病人受益；临床应用困难，特别是移动的靶区，比如肺；放射生物作用难以预测，因为影响RBE有诸多因素，使RBE不清楚。文献结果包括作者盲目乐观，有夸大成分。射程不确定性是质子的缺点。组织的不同质导致了射程的不确定性，质子的能量决定了组织的阻止力(stopping power)。生物剂量是重离子治疗的一个关键问题。
适应证
目前对于质子治疗适应证尚没有统一的标准，一般来说质子治疗的适应症包括颅底肿瘤、眼部黑色素瘤、肝癌、肺癌、乳腺癌、食管癌脑部肿瘤、儿科肿瘤、脊柱和脊柱旁肿瘤、前列腺癌、盆腔肿瘤、肉瘤、纵膈肿瘤和复发肿瘤的再程放疗等。
但不同的质子中心对于适应证的设定也有所不同，以MD安德森质子中心为例，MD安德森质子中心将质子治疗适应症分为中枢神经系统肿瘤、乳腺癌、血液系统肿瘤、胸部肿瘤、腹部肿瘤、盆腔肿瘤、儿童肿瘤和头颈、胸腹腔肿瘤等几大类，具体涉及到的病种近30种。
MD安德森质子治疗中心适应证图解
质子放射治疗代表了放疗的最新进展，尤其是对于儿童肿瘤来说。近年来美国的儿童肿瘤患者中，超过35%都使用了质子治疗，与光子放疗相比，儿童肿瘤质子治疗最明显的优势是能够减少正常组织的放射线剂量，改进治疗的适形性，提高靶区剂量。
不同声音
来自马里兰大学医学院的物理师Dr. Cedric Yu认为放疗的未来属于光子而不是质子。放疗的未来应该注入更更多的自由度，而不是质子。他们认为在技术上，质子更加复杂，因此较难进步；物理学上，尾影和Bragg Peak存在不确定性，对于解剖改变敏感，在器官运动中存在Interplay效应；在生物学上，具有RBE的不确定性。