目前在肿瘤治疗领域，外科治疗、放射治疗和内科治疗仍然被视为三大常规治疗手段。目前放疗的主要技术是直线加速器的光子放疗，即所谓的光子放疗，是用高能X线或伽马射线来治疗肿瘤，主要的放疗技术包括立体适形放疗调强放疗，还有相应的一些特殊技术，如伽马刀、X刀、射波刀和TOMO刀等。临床前期的粒子放疗的放射物理学研究，肿瘤细胞、实验动物的实验研究和临床实验都证明了，粒子放疗的疗效优于光子放疗，放疗的毒性和不良反应明显少于光子放疗。

粒子放疗的历史

用粒子放射线放疗肿瘤开始于1954年美国Lawrence Berkeley实验室。经过半个多世纪的不懈努力，特别在近20年，粒子放疗在放疗设备、技术和临床研究中均取得了显著的进步。目前在肿瘤放疗界，普遍认为肿瘤的粒子放疗（质子和重离子）是当前最先进的放疗技术，优于光子放疗技术。然而在世界上粒子放疗还没有被广泛使用，仅在少数医院使用。主要的原因是粒子放疗设备的投入和运营经费巨大。

什么是粒子放疗

粒子放疗是放疗的一种。用于放疗的放射线包括质子和重离子。质子是原子核的基本组织部分，带正电荷。质子来自于氢原子，移去其外周的一个电子即成为质子（H+）。重离子有多种带电的离子，包括碳、氧及氮等，但是放射物理学和生物学的研究表明，比较适合人类肿瘤放疗的是碳离子，碳离子可以来自于二氧化碳，去掉氧后成为带正电荷的碳原子。把质子或碳离子注入同步加速器，加速到接近光速时再引出来治疗患者。

粒子放疗的优点

　　粒子放疗有两大优点，包括放射物理学和生物学方面。

    （1）放射物理学的优点：光子放射线的物理学剂量在进入人体后物理剂量随着进入人体的深度而逐渐降低。如果在皮肤下10 cm处有一个肿瘤，则肿瘤浅部的正常组织和器官受到的剂量要大于肿瘤，然后放射线穿过肿瘤后，对肿瘤深部的正常组织和器官也给予了一定的放射剂量。而质子和重离子放射线的物理学剂量分布和光子完全不同。粒子射线的物理特征是具有布拉格峰（Bragg峰），即粒子射线在进入体内后剂量释放不多，而在到达它的射程终末时，剂量全部释放完毕，因此在其深部的剂量近于零（图1）。这种物理剂量分布的特点，非常有利于肿瘤治疗。能够给予肿瘤比较高的放射剂量，而对肿瘤周围的正常组织和器官的剂量明显少于光子放疗（图2）。

图中黄色的是肿瘤，红色的是放疗的高剂量区域。质子放疗和调强放疗都对肿瘤给予了高剂量的放疗，但是肿瘤周围正常组织（肺和心脏）的剂量（浅蓝色、棕色、绿色和蓝色），在质子放疗明显的少于调强光子放疗（摘自Int J Rad Onc Bio Phys 65:1087-96, 2006）

（2）放射生物学的优点：质子重离子放疗比传统的光子放疗有更大的肿瘤杀灭效应。质子放疗杀灭肿瘤的效果是光子的1.2倍。重离子放射线有更强烈的放射生物学效应，因为它对细胞DNA的杀伤是双链断裂，所以具有比质子更强的肿瘤杀灭效应，特别对光子和质子放射抵抗的肿瘤，如G0、S期的肿瘤细胞，乏氧肿瘤细胞和固有的放射抵抗肿瘤（如黑色素瘤），碳离子杀灭肿瘤的能力是光子的3倍。由于重离子更强大的放射生物学效应，因此是把“双刃剑”，如果重离子照射在正常组织和器官上，也将产生严重的放射损伤。因此必需使用精确的放疗技术，在照射肿瘤的同时保护好正常组织和器官。

粒子放疗的疗效和适应征

临床治疗的结果表明，质子和碳离子放疗在非小细胞肺癌、前列腺癌、头颈部肿瘤、肝细胞肝癌、颅底和脊柱旁肿瘤及中枢神经系统肿瘤治疗中取得了比较好的疗效，而放疗的急性和后期的放疗不良反应不严重。碳离子放疗对于抗拒光子放疗的软组织肉瘤、恶性黑色素瘤和体积比较大的且含有大量乏氧肿瘤细胞的肿瘤而言，疗效明显提高。

质子和重离子放疗的临床适应征是：肿瘤局限在原位，或有区域淋巴结转移，但是没有发生远处转移的患者，包括：①不适合手术的Ⅰ～Ⅲ期肺癌；②颅底肿瘤：如脊索瘤、软骨肉瘤；③消化道肿瘤：如原发性肝癌、胰腺癌；④中枢神经系统肿瘤：如星形胶质细胞瘤、孤立的脑转移灶、垂体瘤、脑动静脉畸形、脑膜瘤、听神经瘤。⑤头颈部肿瘤：如鼻咽癌、局部晚期的头颈部癌。⑥腹盆腔肿瘤：如前列腺癌、腹膜后软组织肉瘤。

质子重离子放疗不适合于：①全身性的恶性疾病，如白血病、多发性骨髓瘤等；胃癌和肠癌等空腔脏器的癌症；②一般情况不好的患者，如患者在白天有一半或以上的时间卧床、生活需要他人照料；③已经发生了广泛的远处器官的肿瘤转移; ④同一肿瘤部位已接受过2次及以上放射治疗的患者；⑤无法较长时间（30 min）保持俯卧或仰卧体位的患者。

质子重离子放疗是肿瘤放疗的一种新技术，该技术治疗肿瘤的疗效优于传统的光子放疗，治疗相关的不良反应也有所减少，特别是为肿瘤局部晚期外科无法切除，或因伴发心肺功能不佳不能耐受麻醉而无法接受手术治疗等患者提供了一种治疗的新选择。

质子重离子放疗是一种局部肿瘤治疗的技术，除了少数很早期的肿瘤以外，其他肿瘤都需要联合其他肿瘤治疗方法，如化疗、靶向治疗、内分泌治疗和免疫治疗等。