博拉格質子治療肝癌
一、博拉格質子系統原理博拉格質子是物理學界一種常見的亞原子粒子,不是基本粒子而是合成粒子,屬於費米子,是最早發現的一種重子,是原子核內部的核子之一。博拉格質子粒子極其微小,一萬億個質子排成直線只有一毫米長。質子帶正電,可以經電場使之高速運動,達到極高的能量。質子與質子間,除了有電磁相互作用之外,還有強得多的強相互作用。這種強相互作用與質子中子間以及中子中子間的強相互作用完全相同,是構成結合為原子核的核力。核力與電荷的無關性說明質子與中子可以看成是同一種粒子的兩種不同電荷狀態,這一性質導致用同位旋概念來描述:質子和中子是同位旋I相同、同位旋第三分量I3不同的兩種狀態,原子核的同位旋可由質子和中子的同位旋“合成”得到。
質子是核物理和粒子物理實驗研究中用以產生反應的很重要的轟擊粒子,在核物理中質子常被用來在粒子加速器中加速到近光速後用來與其它粒子碰撞,這樣的試驗為研究原子核結構提供了極其重要的數據。慢速的質子也可能被原子核吸收用來製造人造同位素或人造元素。核磁共振技術使用質子的自旋來測試分子的結構。質子也是宇宙射線中的主要成分。
質子的反粒子是反質子,反質子是1955年埃米利奧·塞格雷和歐文·張伯倫發現的,兩人為此獲得了1959年的諾貝爾物理學獎。
質子用於腫瘤治療始於1961年,經過不斷實驗,技術突破,目前博拉格質子技術已經為無數癌症患者帶來福音,目前擁有使用質子治療腫瘤的國家為美國、日本、中國。中國與2004年引進博拉格質子系統用於癌症臨床治療 使用質子加速器產生高能質子束,在精確控制下射入人體,將能量準確地釋放到病變部位,可以用於全身癌症腫瘤治療。
三、博拉格質子系統構成博拉格質子治癌系統非常龐大,主要有:回旋加速器、束流輸運系統、束流配送系統、計量檢測系統、精確定位系統、控制系統構成。
四、博拉格質子是怎樣殺死肝癌細胞的加速器將質子加速到將近光速時,質子會帶有極大的能量,它可以穿透皮膚,進入人體,並與細胞、組織發生反應,達到殺死癌細胞的目的。其過程的機制是:當質子進入人體併到達癌細胞所在位置時,帶正電子的質子會吸引肝癌細胞中的電子。在生物輻射效應中,原子失去電子的過程,就是“輻射游離”。由於發生游離的部位恰好是在癌細胞的雙螺旋形(DNA)上,當雙螺旋形上的大量基因被破壞到無法修復的程度時,肝癌細胞也就被殺死了。這個過程,其實與傳統的鈷60或X光照射的腫瘤放射療法相似,只是產生游離的能量來源不同而已。質子照射的最大優點是,它幾乎不會照射到正常的細胞與組織,這一點是目前不論以放射線或放射線藥物治療癌症都沒能做到的。
傳統的以放射線照射肝癌細胞,所以會傷害正常組織和細胞的原因,是當放射線進入人體時,從接觸皮膚直到到達癌細胞所在位置,其能量呈逐漸遞減分布的。而高能量的質子進入人體後,發生輻射游離效應的過程與傳統放射線有所不同。由於質子是以極高的速度進入人體的,在它行進的過程中,與細胞發生作用的機會極少,只有在速度降低,快要停止之前,才會釋出能量並與細胞的原子發生作用。於是,生物物理學家利用控制質子進入人體能量的大小,可以做到讓它在自己所希望的位置上停止。也就是說,可以控制質子停在肝癌細胞的位置上,將所含有的能量全部用於殺死肝癌細胞。
博拉格質子治癌系統在治療肝癌方面其特性尤為突出,對於肝癌適應症也較寬,對於年齡較大的患者,不適宜手術患者,原發性肝癌,繼發性轉移肝癌,癌症位置形態複雜的患者,中晚期部分患者治療作用和效果良好。
六、治療肝癌特性博拉格質子治療肝癌具有給與肝癌組織最佳理想劑量,而不損傷正常組織,可以控制博拉格峰以極高速度進入患者人體,當到達肝癌的特定部位速度突然降低並停止,釋放最大能量,產生博拉格峰,將肝癌細胞殺死,對於肝癌治療具有一下幾點特性。
1、肝癌的治癒率極高,副作用極小,博拉格質子治療肝癌時肝癌前端組織僅受到極小量的照射,對腫瘤後面和側面的正常組織照射為零,幾乎不會損傷正常組織。
2、精度極高:由於質子質量大,在物質內散射少,在照射區周圍只有很小的半影,減少了對周圍組織的照射計量,從而提供了腫瘤治療的精確度。