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質子治療與其他放射治療之比較
2017/12/24 17:28:15瀏覽11193|回應0|推薦9

傳統的放射治療指的是光子治療。光子治療是在體表幾公分深就達到最大劑量,然後劑量再隨著照射深度慢慢下降,質子治療則是到體內某個深度才放射出劑量來。舉例來說,光子治療就像我今天要用火槍來烤一個三公尺外的肉,我一定要夠熱才能夠把它烤熟,但是在這一路上火槍燒過的地方都會被破壞到,所以光子治療通常要多個角度去分散路徑,比方說我有五個路徑,每一條路徑上的能量只有五分之一,將來能量集中的區域還是有得到相同的能量強度,而這樣我每個路徑上的輻射量就比較少,對正常細胞產生的破壞也就比較小。

質子治療比較像火箭筒,發射到目標周圍才爆炸,釋放出能量把肉烤熟,所以質子治療只要一個入射角度就可以,也不會有低劑量散布的區域,有效減低對路徑上面正常組織器官可能的傷害,同時也可以提高劑量,增加療效。而質子治療之所以這麼貴,是因為要做到這一點,必須有很大的加速器,把質子加速到非常快的速度。光子的能量有10MeV,質子的能量則是250MeV,這就像龜兔賽跑一樣,質子就像兔子跑得非常快,它經過村莊就沒有機會和村民聊天,而光子就像烏龜,因為跑很慢,所以會和一路上碰到的細胞組織交互作用,所以一路上的細胞都會有劑量的影響。質子治療貴就貴在那個加速器,要蓋一個像足球場一樣大的加速器。目前質子治療已經算是一個相當成熟的放療技術。全球約有四十座的質子加速器。

重粒子治療原理和質子治療相似,只是將加速質子改為加速元素,例如加速碳元素,由於重粒子的質量遠大於質子,今天一樣的劑量用質子和重粒子所產生的生物效應就會不同,就像一樣的速度若被腳踏車撞到和被卡車撞到,對受撞擊者的破壞力是不同的。所以重粒子對癌細胞的殺傷力更大。然而重粒子的推展目前比較慢,除了價格高出質子治療設備一倍外,因為臨床的實驗數據還不夠多,全球目前在日本和德國有三座重粒子加速器,也有人對它是否會對正常細胞造成傷害仍存有懷疑。

林口長庚醫院副院長洪志宏表示,質子或是重粒子治療被喻為「放射線標靶療法」,跟傳統放射療法一樣,都是利用放射線產生的能量摧毀癌細胞。但傳統X光線進入人體後能量會遞減直至消失,但這一路上經過照射的區域,多少會受到傷害。

精準攻擊副作用少

洪志宏進一步解釋,質子治療的物理特性是,在穿透非腫瘤組織的路徑上,只會釋放出少許的能量,直到要治療的部位才湧現出大批能量,就像「深水炸彈」般,可以精準地釋放大量能量集中鎖定腫瘤加以攻擊,隨後能量迅速減少,不會傷到周圍正常組織,降低副作用。

以口腔癌為例,傳統放射線會造成口腔的破壞,像是味覺喪失、黏膜破、唾液線傷害、嘴巴乾等後遺症,但質子治療因為能量不會持續傳遞,所以不會造成非照射區域的傷害,減少這些副作用的產生。根據長庚的臨床實驗,病患沒有被照射的感覺,也幾乎沒有傳統放射線的副作用。

事實上,世界上沒有放射治療殺不死的腫瘤,只有承受不了放射傷害的正常組織。台北榮總放射科主治醫師陳一偉強調,傳統放射治療如X光、電腦刀、螺旋刀,或是更早期的鈷六十所產生的伽馬射線,這些都是光子,殺敵方式像機關槍一樣,射程內寸土不留。

正常組織的傷害是傳統放射治療上的瓶頸,陳一偉表示,無論是質子治療、重粒子治療,或是目前在北榮進行人體臨床試驗的硼中子補獲治療,都可以利用物理特性只在目標區發射飛彈,把火力集中在腫瘤細胞上,不會傷害到正常細胞組織,可降低副作用,提高患者的生活品質

評估病況選擇療法

有人會問,質子治療跟重粒子治療最大不同在哪裡?洪志宏表示,質子治療就像小孩打100拳所擊出的拳頭力量,它不會致人於死;重粒子治療力道,就像大人擊出厚實的幾拳,有可能讓人致死。簡單地說,重粒子治療力道可以一舉殲滅腫瘤。

陳一偉強調,質子治療並不是所有癌症的救命工具,放射線產生抗性的腫瘤如惡性腦瘤、肉瘤、唾液腺瘤、黑色素細胞瘤等,還是得靠重粒子來治療。

目前歐美國家應用最多的是用於治療攝護腺癌、頭頸腫瘤;亞洲的日本、台灣等國家,多將質子治療用於不適合開刀的肝癌、早期肺癌、頭頸癌等。

最後,洪志宏提醒民眾,未來不論是質子治療、重粒子治療,或是硼中子捕獲治療,都不是萬靈丹,無法取代大部分的手術治療。他強調,任何治療都有其局限,質子治療雖是最先進的放射治療,但仍屬局部定點的治療方式,對於病情已發展到非局部範圍的轉移情況,即使施予劑量也無法有效殲滅所有癌細胞。

放射治療比一比

1.一般放射治療(直線加速器、銳速刀、電腦刀、螺旋刀、伽瑪刀)

適應症:一般癌症治療

原理:利用X光搭配強度調控、影像導航系統等,照射癌細胞使之凋亡

特色:最方便使用,且費用最為低廉

缺點:照射角度限制較多,恐傷及正常組織

費用:約30萬元,目前大部分健保有給付

2.質子治療

適應症:一般癌症治療(靠左一側的腫瘤特別適合)

原理:利用質子特性將其加速後產生能量,治療身體內部的腫瘤細胞

特色:可360度照射減少正常組織傷害

缺點:費用較高,民眾需考量CP值是否值得使用。

費用:約30100萬元

3.重粒子治療

適應症:肝、肺、顱底、黑色素瘤等

原理:將元素(如碳、氦)加速產生能量,送至身體內部殲滅腫瘤細胞。

特色:消滅腫瘤能力最強

缺點:缺少大規模的研究,且力量無法控制,恐傷及正常組織

費用:約80100萬元

4.硼中子捕獲治療

適應症:只適合56公分範圍大小腫瘤

原理:治療前先注射含硼-10藥物(如BPA)打入體內,再透過熱中子照射殺死癌細胞。

特色:威力如同重粒子,可精準殲滅癌細胞

缺點:大範圍腫瘤效果不好,缺乏大規模的研究

費用:目前仍在人體試驗

資料來源:林口長庚副院長洪志宏、台北榮總放射科主治醫師陳一偉

放射治療技術之介紹  洪志宏 醫師 林口長庚醫院 副院長

  放射治療設備的發展隨著科技的進展,高科技直線加速器設備已取代早期使用的鈷60治療機。直線加速器所提供的高能量X光射線,不但可治療較深的腫瘤且能降低體表的傷害。由於臨床放射治療的需要,設備廠商依據不同的需求設計出不同特色的放射治療機器,加上配合其他相關輔助系統,來提供患者最好的治療效果。例如在直線加速器加上特殊的多葉準直儀,並配合特殊的電腦治療計畫系統,便能進行強度調控(IMRT)的治療。該特殊治療技術是經由電腦產生最佳化治療計畫,給予治療照野內每一點位置上有不同的放射線強度,使得腫瘤得到最佳化的劑量分佈並且避免正常組織傷害。此治療技術,特別對於不規則形狀的腫瘤,能夠比傳統放射治療有更好的包覆性。另外,若是再結合X光影像導引定位系統來實施治療前確認治療位置及範圍的步驟,則更能增加治療的品質。

  由於一般直線加速對於單次高劑量長時間的治療(放射手術治療),若無很好的病患固定則可能會引起較大的誤差,因此就發展出放射手術治療專用的伽瑪刀。該設備配合腦部手術立體定位的頭架來達到最佳的固定效果,並固定200多顆的鈷60射源在類似頭盔半球體內,讓每一射束方向都聚焦至至一點上,治療時將病灶移到中心點,便可在短時間給予相當高的劑量。良好的病患固定系統加上固定角度的聚焦射源,提供腦部腫瘤最精準的治療。然而腫瘤形狀若為不規則形,則需要利用多個中心點來組成治療所需形狀,因此容易導致造成腫瘤內劑量分布較不均勻。另一方面,伽瑪刀因為是頭盔式的設計,故僅限運用於腦部或頭部治療,並且因為射束大小因素僅適合治療3公分左右的病灶。當然,一般的直線加速器若加能上相關的配備也可施行放射手術治療,雖然其劑量分布的均勻性會優於伽瑪刀,但是因機器機械結構上的限制,其準確度範圍大致是保持在2mm之內。

  為進一步改善直線加速器應用於放射手術在精準度上的缺點,諾力刀發展出更精緻的機械結構讓誤差降低到1mm左右,並提高劑量率以大幅減少治療時間。另外,配備微細多葉準直儀以強度調控技術來治療不規則形狀腫瘤,並且能有最佳化的腫瘤劑量分布。諾力刀可以使用非頭架固定方式運用於多次數的治療,以減少單一次高劑量照射所可能引發的副作用。在顱外身體各部位的治療,諾力刀可運用互成直角的兩個X光射源做影像導引定位放射治療(IGRT),治療前以確保治療位置的準確性,但仍無法在治療中作位置即時的修正。

  電腦刀是目前僅有提供治療中監測病患位置的設備。電腦刀使用兩個X光射源做影像導引定位用途,在治療中會經常擷取X光影像作為定位的修正參考。每次治療可能會照許多張X光,除了稍微增加低劑量的輻射曝露,也會造成治療時間的延長。電腦刀主要是利用機器手臂控制小型直線加速器的位置,在空間中運用圓錐狀射束,由上百個不同角度方向照射至腫瘤處。因其可選擇角度眾多,對正常組織有不錯的閃避能力,由於射束形狀及強度的因素在腫瘤處劑量分佈較不均勻。  

  螺旋刀採用電腦斷層掃描技術的概念,以高能量的X射線作為治療及影像定位用途。它將射束以螺旋狀環繞病患作治療,並內建快速移動的多葉準直儀來控制劑量強度的給予,該環繞旋轉的治療技術,只能在同平面上產生很好的劑量分布曲線,但並無法進行非同平面的治療技術,並且會造成正常組織有較廣泛的低劑量區域。在高能X光影像導引定位方面,不同於諾力刀及電腦刀利用骨骼來定位,因為物理原理螺旋刀較容易在取像中看見腫瘤所在位置,以減少治療位置誤差。由於電腦治療計畫需時甚久,現仍無法根據治療中X光斷層所顯示腫瘤變化來立即修正治療參數,且因其機械結構關係並不能像諾力刀或電腦刀輕易修正位置。

  整體而言,現今的放射治療技術已較過去有長足的進步,一般的治療機器均能夠符合高精確程度的治療需求。然而放射治療並不能僅依賴有優良的設備,最重要是要有很好的專業治療團隊,包括各科系專業醫師在診療上的整合,以及醫學物理師、醫事放射師、維護工程師在設備方面例行性的品質管控及保養作業,才能確保治療的品質。 

 

2016-09-25 09:26聯合報 洪志宏 醫師 林口長庚醫院 副院長

質子治療與傳統放射治療,利用放射線產生能量摧毀癌細胞,只是傳統的光子射束治療腫瘤時,從體表開始釋放高劑量放射線,到達目標區時劑量遞減,為了使腫瘤獲得足夠放射劑量來消滅癌細胞,照射路徑所在的正常組織就必須承受更多的放射線破壞。

而質子治療運用的質子射線,穿透非腫瘤組織時,只會釋放出少許能量,直到治療部位才湧現出大批能量,宛如「深水炸彈」般,可集中火力鎖定腫瘤加以攻擊,又不至於誤傷其他正常組織。

質子治療的效果已獲得許多研究佐證,權威期刊「臨床腫瘤」年初發表,美國麻省總醫院、德州安德森癌症中心與賓州大學三家質子中心對於肝癌及肝內膽管腫瘤的局部控制成效,遠優於先進X-光放射治療。

頭頸癌方面,藉由質子筆尖掃描技術,口咽癌、鼻咽癌病患在放射化療過程中,口腔、舌頭及頷下腺與舌下腺可以不像傳統放射治療一樣接受大劑量照射,病患在治療期間與治療後生活品質提昇。

放射治療基本原則是給予腫瘤足夠劑量,正常組織暴露的放射劑量越少越好。無論從學理上或實務上,都顯示放射引起副作用與可能引發次發性腫瘤的機會,皆與正常組織放射劑量有關。這些副作用與次發腫瘤經常需要較長的時期才會顯現。

部分對質子治療不了解者,常以「軍備競賽」形容各醫學中心建立質子中心的動機。與德州安德森癌症中心並列美國兩大癌症中心的紐約著名的史隆.凱特琳癌症中心,過去對籌設質子中心並不積極,但發現先進質子治療技術對許多困難癌症的治療優勢後,不但派出醫師將部分頭頸癌病患帶往紐澤西的質子中心治療,其在紐約的質子中心也即將完成。

事實上,若親眼看見質子治療與傳統治療於正常組織接受放射的體積與劑量差別,或看到肝癌病患能在不傷害正常肝臟而提高放射劑量達到較佳的局部控制率,必不會對質子採取全面否定的態度。

各有優缺 視病況而定

我們不認為所有放射治療病患皆需質子治療,或是質子能全面取代現有X光,過度的鼓吹或貶損皆非健康的態度。台灣每年約有34萬名癌症病患接受放射治療,我們依臨床需求評估,其中約20%使用質子治療能得到好處。

病患的正確態度應是尋求有能力與經驗的放射腫瘤專家,協助判斷何種治療模式適用於自身疾病,而不是相信質子必然帶來好處,也不宜讓非放射腫瘤專家用與病情無關的臨床情境來放棄可能得到更佳治療的機會。

( 知識學習健康 )
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引用
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