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质子治疗中可给予肿瘤区更高照射剂量

1908年诺贝尔化学奖得主Ernest Rutherford在1919年发现了质子，哈佛大学的Robert Wilson首先提出用加速的质子，和重离子为患者进行放射治疗。他在医学杂志上发表了自己的这项提议。1997年，他还对其先导性工作做了个人评论。Wilson的观点是在质子剂量和深度的函数图中，曲线首先以相对平坦的方式，延伸到射程终点前约1cm处，随后很快地增加，产生一个明显的局部高剂量区，利用这个高剂量区可以将剂量集中在肿瘤部位。出国看病签证办理？详询爱诺美康。

剂量射程终点处的峰，就是常提到的Bragg峰。值得注意的是，射线剂量在Bragg峰后几乎立即降到0。为使射线能用于临床治疗，物理学家必须对质子的能量分布进行修正，使其Bragg峰深度曲线上，高剂量区的平坦部分刚好覆盖肿瘤的纵向长度。这样的能量分布曲线就是常提到的扩展Bragg峰，简称S0BP。一系列能量下降的单能量质子Bragg峰，经过重叠整理后的效果。表明一个具有S0BP的质子束和一个光子束的射程深度，和剂量之间的函数关系。

在S0BP的前部光子比质子有明显的过多剂量，在肿瘤区光子有很大的剂量梯度，而在肿瘤区后方光子还提供相当大多余剂量。因此，用外照射时，质子比光子治疗更具优越性；也就是说，除了皮肤表浅部位的病灶外，质子治疗时每个照射野的肿瘤区内剂量分布较均匀，肿瘤前侧的剂量也较小，从而降低患者的正常组织的剂量损伤。

在质子治疗中，可给予肿瘤区更高的照射剂量，从而在不增加正常组织并发症概率(NTCP）的同时，获得更好的肿瘤控制率（TCP）。相反，如果在质子治疗时用光子治疗相同的TCP值，则可以降低患者的正常组织的剂量损伤，则可以降低正常组织的受照剂量，那么质子治疗将有较低的NTCP值。

重要的是，质子治疗可以选择和光子治疗相同的照射技术；具体而言，质子治疗也可以像光子一样使用多种方式；如多野照射、共面与非共面照射、静态或动态照射、常规或调强照射等。通过不同剂量水平的动物实验，可以得到完整的剂量反应曲线，即反应率在<5%到>95%之间。这种实验，显然不可能在人体的正常组织和肿瘤组织中进行。

对数线性剂量刻度作的乳腺癌局部控制率和剂量反应曲线的，说明了反应概率和剂量的对数关系。该实验在局部组织缺氧的情况下，采用单次剂量照射。可见剂量的提高必然会使TCP有所增加。因此，越来越多的研究在不断寻找、能提高肿瘤受照剂量的照射技术。上述剂量反应曲线代表的是，实验鼠自发性肿瘤接受放射治疗后的典型情况，可以部分解释人体内肿瘤的治疗情况，指病理类型、级别和大小。

放疗的TCP是20%，质子放疗的TCP是50%，明显质子的TCP是优于X射线的。上述两种TCP的差异完全是因为通过质子治疗照射的患者，仅有很少的正常组织受到高剂量照射。质子是一个亚原子的粒子，与中子和电子共同为原子的主要组成要素。这三种粒子是在约宇宙大爆炸后不久形成的。质子有1个单位的质量和1个单元的正电荷。质子不是一个基本粒子，它是由3个夸克(2个顶夸克和1个底夸克）和胶子（gluons）所组成。在氦和质量更重的原子中，质子和中子几乎是成对地出现。中子不带电荷，有一个几乎和质子同样（稍大一些）的质量。中子也是由3个夸克组成（1个顶夸克和2个底夸克）。有学者提出质子是不稳定的，从理论上分析预言质子确实有一个有限的半衰期，其值超过1032年，核中的质子将衰变成1个中子、1个正电子和1个中微子。

出国看病签证办理？详询爱诺美康。质子的发现在1899年，Rutherford从铀元素中发现了a和T射线。随后，他宣布cx射线就是氦原子的原子核。1911年，他又发现原子的核子有极高的密度，仅占整个原子容积的很小部分，核子带正电荷，是形成原子模型的基础。第一次世界大战后，他发现用cx粒子 照射氮气后会产生氧原子和氢核，后者即为氢的原子核质子，是有一个单元的正电荷的单粒子。他判断质子是一个原始粒子，并将其命名为质子。

这个实验也说明，氮原子是由若干个质子和电子组成 的，能人为地转化为氧原子和一个自由氢原子的核子。仅6年后，1932年James Chadwick发现中子，RobertStone在美国实验室(LBL）开始进行快中子放射治疗的临床试验。但不幸的是，相当一部分患者在治疗后，出现严重的正常组织迟发性损伤。后来，Mary Cattemll和她的团队在Hammersmith医院研究快中子放射治疗。此后，许多治疗中心才开始进行快中子放射治疗的研究。