同射線的劑量深度曲線的分布圖

目前，惡性腫瘤治療主要依賴于三大手段，即手術(shù)、化療和放射治療。放射治療作為一種物理治療手段，已有 100 多年的歷史。然而當(dāng)前常規(guī)的放療技術(shù)如立體適形放療（3DCRT）和調(diào)強(qiáng)放療（IMRT）已進(jìn)入瓶頸階段。質(zhì)子和重離子放療的出現(xiàn)，使得現(xiàn)代放射治療邁入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代。目前腫瘤放療界普遍認(rèn)為質(zhì)子重離子治療通過(guò)集成高能物理、加速器制造、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等新技術(shù)應(yīng)用于腫瘤的影像成像、放療計(jì)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施和質(zhì)量控制，使腫瘤放療的精確性達(dá)到當(dāng)今最高水平，既能有效殺滅腫瘤細(xì)胞，又能最大限度保護(hù)周圍健康組織，具有精度高、療程短、療效好、副作用小等優(yōu)勢(shì)，明顯優(yōu)于目前其它放療技術(shù)。

常規(guī)放療的射線是光子（如高能 X 射線、60Co射線等），在穿透人體組織后能量會(huì)大量衰減，這既影響了腫瘤靶區(qū)劑量分布，也導(dǎo)致周圍組織受到較大輻射損傷。而質(zhì)子和重離子射線在進(jìn)入人體的過(guò)程中劑量釋放很少，但到達(dá)腫瘤靶區(qū)時(shí)能量全部釋放，形成所謂的 Bragg 峰（圖 1），類似于在腫瘤區(qū)域進(jìn)行“立體定向爆破”，即腫瘤靶區(qū)接受了較大放射劑量，而周圍組織的損傷則降到最低。其中重離子放療使用的是比質(zhì)子具有更高能量的粒子射線（目前最常用的是碳離子），能有效殺滅乏氧的或放療抵抗的腫瘤細(xì)胞，并且對(duì)各個(gè)細(xì)胞周期的腫瘤細(xì)胞都具有殺傷作用，因此比質(zhì)子束更有優(yōu)勢(shì)。

隨著美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家在質(zhì)子重離子放療領(lǐng)域研究的不斷深入，世界各國(guó)和地區(qū)也紛紛跟進(jìn)探索本國(guó)的質(zhì)子重離子放療發(fā)展之路。如中國(guó)、俄羅斯、意大利、英國(guó)、法國(guó)、瑞士、韓國(guó)等都建成運(yùn)營(yíng)了粒子放療機(jī)構(gòu)。其中大多數(shù)國(guó)家擁有的均為質(zhì)子放療機(jī)構(gòu)，到目前為止，全球僅有中國(guó)、日本、德國(guó)、意大利擁有重離子放療機(jī)構(gòu)。

1990 年，羅瑪琳達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（LLUMC）成為世界上第一家建立在醫(yī)院的質(zhì)子放療中心，該中心在前列腺癌質(zhì)子放療領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先的地位，積累了最多的病例。目前收治的病種包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌、兒童腫瘤、眼部腫瘤以及頭頸部腫瘤等。截至 2014年12 月，該院共收治質(zhì)子放療患者18362位，是目前世界上質(zhì)子治療病例最多的醫(yī)院。

美國(guó)MD安德森腫瘤中心

雖然美國(guó)是最早進(jìn)行質(zhì)子重離子放療試驗(yàn)的國(guó)家，但由于重離子放療投入成本遠(yuǎn)高于質(zhì)子，而美國(guó)政府對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域的高技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新采取完全市場(chǎng)化的自由政策，依靠社會(huì)投資為主，所以目前運(yùn)營(yíng)中的粒子束放療醫(yī)院均采用質(zhì)子放療，共17家質(zhì)子治療機(jī)構(gòu)。截至2015 年10月，美國(guó)進(jìn)行質(zhì)子放療的患者累計(jì)50913位。

日本是世界上擁有最先進(jìn)、最多的質(zhì)子和重離子治療專用設(shè)施的國(guó)家之一。1984年日本政府發(fā)起《攻癌十年總體規(guī)劃》，作為規(guī)劃的重要組成部分，1993年NIRS在千葉縣建造了重離子醫(yī)用加速器，1994 年起開始重離子（碳離子）放療臨床試驗(yàn)。千葉縣的 HIMAC 是全球最早建成并運(yùn)營(yíng)的重離子醫(yī)院，是重離子放療的先驅(qū)，積累了全球最多的重離子放療病例。

日本千葉放射醫(yī)療綜合研究所重離子中心

目前收治的病種主要包括：前列腺癌、骨與軟組織腫瘤、頭頸部腫瘤、肺癌、肝癌、直腸癌術(shù)后、胰腺癌、婦科腫瘤、眼部腫瘤、腦腫瘤、顱底腫瘤、食管癌等。截至2014年12月，該醫(yī)院用碳離子束治療各種腫瘤患者8841位。日本NIRS基于這個(gè)技術(shù)平臺(tái)，在重離子醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。對(duì)于不同腫瘤的重離子放療最佳劑量以及精確放療的模式，該中心積累了大量經(jīng)驗(yàn)。

日本兵庫(kù)縣粒子束治療中心（Hyogo IonBeam Medical Center, HIBMC）成立于2001年，是世界上第一家可以同時(shí)進(jìn)行質(zhì)子和重離子放療的醫(yī)療機(jī)構(gòu)。截至2014年12月，該醫(yī)院共收治質(zhì)子放療患者4652位，重離子放療患者2146位。

目前日本已經(jīng)建成并且運(yùn)營(yíng)的質(zhì)子或重離子治療中心共12家，其中質(zhì)子治療中心8家，重離子治療中心3家，另有一家能同時(shí)提供質(zhì)子和重離子治療。截至2014年12月，日本共收治質(zhì)子放療患者16773位，重離子放療患者13020位。

德國(guó) 海 德堡 質(zhì) 子重 離 子腫 瘤 治療 中 心（HeidelbergIon-Beam Therapy Center，HIT）是歐洲第一家同時(shí)擁有質(zhì)子和重離子技術(shù)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，由德國(guó)政府和海德堡大學(xué)共同出資建設(shè)，2009年建成，2012 年起正式運(yùn)營(yíng)，其腫瘤治療水平世界領(lǐng)先。

德國(guó)海德堡質(zhì)子重離子中心

該治療中心主要治療病種為腦部腫瘤、甲狀腺腫瘤、肺部（遠(yuǎn)離心臟一側(cè)）腫瘤、肝臟腫瘤、前列腺腫瘤等。截至 2014 年 12 月，該中心共收治質(zhì)子放療患者 824 位，重離子放療患者 1723 位。

目前，德國(guó)已經(jīng)建成并且運(yùn)營(yíng)的質(zhì)子重離子治療中心共6家，其中質(zhì)子治療中心為4家，重離子治療中心為1家，同時(shí)擁有質(zhì)子重離子治療的為1家。截至2015年10月，德國(guó)共收治質(zhì)子放療患者5845位，重離子放療患者1724位。

上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院（暨復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院質(zhì)子重離子中心），是中國(guó)首家、全球第三家擁有質(zhì)子重離子放療技術(shù)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)。醫(yī)院于 2014年 6 月起開展了嚴(yán)格的臨床試驗(yàn)治療，由國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）組織國(guó)內(nèi)最具權(quán)威的放療臨床、物理及衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)等多方面專家共同論證，以驗(yàn)證質(zhì)子重離子系統(tǒng)設(shè)備的安全性和有效性，并觀察放療相關(guān)不良反應(yīng)。目前所有35例臨床試驗(yàn)病例均未發(fā)生3級(jí)及以上與放療確定相關(guān)或可能相關(guān)的不良反應(yīng)（不良反應(yīng)共分5級(jí)）。隨訪結(jié)果表明臨床療效與國(guó)際先進(jìn)水平一致。

2015年3月，經(jīng)CFDA審查通過(guò)后，在我國(guó)首次批準(zhǔn)注冊(cè)了上海市質(zhì)子重離子醫(yī)院的質(zhì)子碳離子治療設(shè)備。2015年5月，醫(yī)院正式對(duì)外運(yùn)營(yíng)，半年來(lái)診治工作平穩(wěn)進(jìn)行，已收治近 200 名患者，根據(jù)個(gè)體化放射治療計(jì)劃，大部分患者進(jìn)行了重離子射線治療，其余患者則根據(jù)不同病情，分別實(shí)施“重離子＋質(zhì)子”、“重離子＋光子”、質(zhì)子治療等。

目前收治的病種主要有：鼻咽癌、脊索瘤、軟骨肉瘤、早期和局部晚期肺癌、部分胸腺癌及胸部轉(zhuǎn)移性腫瘤、肝癌、胰腺癌、前列腺癌等。上述收治患者無(wú)論在治療階段還是出院隨訪階段，腫瘤病情控制情況均好，患者疾病指征平穩(wěn)，總體情況良好。醫(yī)院的目標(biāo)是打造世界一流的腫瘤臨床放療中心，使質(zhì)子和重離子的放射生物學(xué)和放射物理學(xué)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。