2024碳离子治疗肿瘤的临床进展研究.docx
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1、2024碳离子治疗肿瘤的临床进展研究摘要碳离子束拥有独特的物理学及生物学优势,在肿瘤治疗过程中具有高效性和低毒性,并且整体治疗周期短,因此被认为是21世纪最理想的肿瘤放射治疗射线。但是碳离子中心建设及设备运营费用昂贵,目前世界范围内,仅有日本、德国、中国、意大利、奥地利等极少数国家将碳离子应用于临床。自1994年以来,日本一直应用碳离子束治疗恶性肿瘤,治疗效果较好。截至2023年底,全球范围内超过46800例患者接受了碳离子治疗,其中包括头颈部恶性W瘤、肺癌、肝癌、胰腺癌等。本文总结近20年来碳离子在临床应用中的经验、治疗效果、最新发展及其作为一种新兴癌症治疗方式的优点,并将碳离子治疗与传统的
2、光子放疗疗效及不良反应进行比较,可以帮助临床进一步了解碳离子治疗的优势及进展,并且指导关于新的碳离子治疗中心的建设,从而更好地服务于肿瘤患者。刖百肿瘤放射治疗的主要目标为不断改善射线的剂量分布,将射线剂量最大化聚焦在肿瘤上,以减轻肿瘤周围正常器官的受量;不断提高射线的生物学效应,更有效地杀伤肿瘤细胞1。碳离子束放疗(carbonionradiotherapy,CIRT)是21世纪最新兴的放疗方式,相较于光子在上述两个方面均具有明显优势。本文对CIRT临床治疗肿瘤的相关文献进行综述分析,整理治疗结果,并与光子疗效进行比较,为C1RT放疗的发展提供临床依据。OK碳离子束的物理学和生物学优势1.1
3、精确的剂量分布常规放射治疗采用的光子射线(Y射线、X射线)以及电子线均属低线性能量传递(1inearenergytransfer,1ET)射线,上述射线进入人体后产生的剂量随深度的增加而呈指数衰减,杀伤癌细胞的同时,周围正常组织会吸收到比更深层肿瘤还高的射线,从而引起近、远期并发症。而碳离子束属高1ET射线进入组织时在其射程末端呈现剂量反转出现Bragg峰,峰区之后照射剂量骤降为Oe治疗过程中,调节Bragg峰位,将射线剂量最大化聚焦于靶区上,造成肿瘤细胞的最大化杀伤,同时最大限度保护周围正常组织2,见图1。图1碳离子治疗的布拉格峰示意图0SOBP:展宽的布拉格峰另外,碳离子运动方式近似直线,
4、散射明显小于质子和光子,研究证明在20cm(330MeV)深的水中,碳离子束的横向散射仅为1.5mm,而质子则高达6.5mmo因此,QRT具有更精确的剂量分布3。1.2 理想的生物学效应质子和光子的相对生物学效应(re1ativebio1ogica1effect,RBE)相似,峰区约为1.01.1,其主要通过间接电离产生自由基,致使DNA双链或单链断裂,产生致死或亚致死性损伤;质子和光子射线对S、GO期及缺氧的肿瘤细胞几乎无杀伤能力细胞周期依赖性强。而CIRT的RBE在Bragg峰区为2.53.0,CIRT通过直接电离导致大量的DNA双链断裂,造成致死性损伤,彻底杀死肿瘤细胞。且碳离子杀伤肿瘤
5、细胞的能力与肿瘤细胞的氧浓度、周期分布、次致死损失修复等关系较小,传统放疗分次照射的4R理论不适用于碳离子4,见图2。/光子质子碳离子诱发二次肿瘤的可能4R理论;低1ET和低的RBE;DNA单联断裂高1ET和高的RBE;DNA双联断裂图2光子、质子、碳离子特性的比较402、碳离子治疗肿瘤的临床应用现状国际粒子治疗联合会(PTCOG)网站资料显示,截至2023年10月全球有CIRT治疗中心14家,已超过4.6万余例患者接受了CIRT治疗。过去CIRT主要用于光子放疗不敏感或解剖复杂的肿瘤。随着经验的不断累积,CIRT治疗肿瘤的数量及种类也不断被拓展。2.1 头颈部肿瘤头颈部腺癌是一种罕见的肿瘤,
6、光子治疗疗效差。2003年11月至2014年12月,日本多家重离子中心使用CIRT治疗头颈部腺癌患者47例,中位随访51个月2镭口5年总生存率overa11surviva11OS分别为87.9%和60.4%2年和5年局部控制率1oca1contro1rate,1CR分别为83.3%和79.3%52014年德国重离子研究学会报道CIRT治疗155例颅底脊索瘤患者的研究,CIRT中位总剂量为60Gy(RBE)/2OF,3、5和10年的OS率分别为95%、85%和75%,且年龄48岁和靶区体积75m1与1CR和OS率呈显著相关性,治疗期间及治疗后未发生较重的不良反应6。对比光子放疗,其5年1CRT殳
7、为23%66%,CIRT已经被认为是脊索瘤的最佳放疗方式刀。头颈部黏膜恶性黑色素瘤(ma1ignantme1anomaofthemucosa,MMM)对传统放疗抵抗。一项Meta分析共搜集2049例头颈部MMM患者,接受根治性光子放疗的患者生存率低于单独手术或手术+放疗组8。应用CIRT治疗后,MMM患者的生存明显改善,一项CIRT联合DAV方案治疗MMM的前瞻性临床研究,共纳入21例T4aT4b期患者,3年OS率和无进展生存(progression-freesurviva1zPFS)率分别为49.2%和37.0%,3年1CR为92.3%,无3级以上不良事件发生9。相较于普通光子放疗结果:1C
8、R为061%,5年OS率在13%18%之间,碳离子在治疗MMM具有绝对的优势10。眼底黑色素瘤的主要治疗方式是手术摘除,但摘除眼球严重影响患者生存质量及美观。为保留眼球,近距离斑块放疗与立体定向消融放疗是可选的替代疗法。既往报道的两项研究使用立体定向消融放射治疗眼底黑色素瘤,眼球保存率为79.7%和81.0%11-12日本放射线医学综合研究所(NIRS)报告了CIRT治疗脉络膜色素瘤的临床试验,5年OS率和保眼率分别为80.8%和93.1%在1CR与保眼率方面,CIRT与质子结果相似甚至更好,较高的保眼率可能是由于采用2野CIRT治疗,降低了新生血管性青光眼(neovascu1arg1auco
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