1.7螺旋断层放疗( Tomotherapy, Tomo)

集适形调强放疗、影像引导放疗、剂量引导放疗为一体，在CT引导下360°聚焦照射肿瘤，对恶性肿瘤进行高效精确的治疗。Tomo的精度很高，在每次治疗前都会和历史影像进行对比，根据患者肿瘤部位每日的变化动态实时地调整照射范围和角度、剂量。

   适应症和不足：Tomo可以同时治疗任何形态、任意大小、任意数量、任意部位的肿瘤。尤其适合全脑全脊髓照射，可以从头到脚无接缝地照射。在超长、超大照射野的治疗上Tomo放疗有明显的优势。例如骨髓移植前对病人行全身或全骨髓照射，或儿童脑瘤中的神经管胚细胞瘤，需要做中枢系统全脑全脊髓的照射。对于存在多发转移情况的患者，如果通过Tomo放射治疗，可以对所有发现的病灶部位同时进行放射治疗，而且能保证不同的部位给予不同的放射剂量，治疗效果更好，时间更短。Tomo放疗设备也非常昂贵，患者治疗费高。

2. 质子重离子放射治疗

质子或重离子（如碳离子）由于其“布拉格峰”的物理特性及良好的生物特性，作为新兴的放疗技术从理论上能够对肿瘤病灶进行强有力的照射，同时又避开照射正常组织，实现疗效最大化，目前处在发展初期，临床效果还有待进一步研究，距离商业应用并且普惠普通老百姓还有非常长的路要走。下面对质子重离子放射治疗情况进行介绍。

2.1质子放疗

质子放疗的研究始于上世纪40年代，但很长一段时间内研究进展缓慢，直到1990年，美国加利福尼亚州罗玛琳达大学医学院（LLUMC）建成了国际上第一台专门为治疗患者设计的质子同步加速器。在此期间质子放疗技术也有了长足的发展，主动扫描技术逐步取代被动散射成为新建质子放疗中心的治疗方式。主动扫描虽然能避免次级中子对人体不必要的辐射，但是它也因此对器官运动非常敏感，引起的剂量误差可以达到20%，该研究还发现仅仅靠肿瘤运动跟踪可能还不足以避免这些位置误差。此外，治疗过程中肿瘤体积、病人体型的改变都可能导致离子布拉格峰位置与肿瘤靶区的错位，因此增加了治疗过程中的不确定性，限制了它的适用范围，相关的技术还需要进一步完善。

尽管质子放疗有更好的剂量特性，但从目前的临床结果来看，国际肿瘤放疗界对其治疗并不完全认同。有研究收集分析了美国在2000-2007年间前列腺癌接受光子调强放疗（IMRT）或三维适形放疗（3D-CRT）的患者13660例和质子放疗684例。分析结果表明，肿瘤的控制率在质子放疗和3D-CRT/IMRT放疗没有明显差别，放疗后的不良反应，在质子和3D-CRT/IMRT放疗之间也没有显著不同。

2016年完成的质子放疗的第一次随机对照试验（RCT）表明：对于肺癌，质子放疗并不优于IMRT，治疗失败率和存活率两者都没有明显差别。该试验是在德州大学安德森癌症中心（M.D. Anderson）和麻省总医院癌症中心完成的。有些专家因此认为质子放疗应该继续处于试验状态，比如美国马里兰大学的Martin Edelman博士就指出：“一项技术，就像药物一样，在没有验证其好处前不应该被采纳”。目前离子放疗的临床研究超过100多项，包括13项临床随机研究，虽然质子放疗可能降低肿瘤周边组织受照射剂量，但剂量学优势能否转化为临床优势还有待进一步研究证实。

适应症与不足：颅底的脊索瘤和软骨肉瘤、儿童肿瘤、神经肿瘤、肝癌、不能手术的直肠癌、不能手术的骨肉瘤、前列腺癌、甲状腺癌、骨盆的脊索瘤和软骨肉瘤。巧妙利用其物理能量特性可以达到其他射线难以比拟的治疗剂量分布。质子设备价格高达数十亿人民币，养护费用同样是天文数字，这导致每例质子放疗的费用高达几十万元（比如，上海质子重离子医院定价为一疗程未27.8万元），目前投产的质子治疗医院的收益水平有待观察。此外质子治疗效果的临床数据有限，其疗效能否达到价格一样的惊艳还有待观察。

图3 质子治疗设备占地相当于两三个足球场，每年的保养费占设备价格1/10

2.2重离子放射治疗

重离子放疗相比质子放疗，技术上的发展要更滞后一些。尽管旋转机架已经在很多质子治疗中心得到应用，但目前仅有德国海德堡重离子治疗中心（HIT）使用了旋转机架，正如著名医学物理专家胡逸民教授指出的等中心旋转机架对碳离子（放疗）是非常重要的，没有旋转机架的话，很多肿瘤的治疗都会受到制约。德国HIT的旋转机架重达600吨而且价格昂贵限制了其应用，小型化使用超导磁体的机架尚在研发中，但所涉及的低温系统也增加了维护的难度。

重离子放疗相对于质子最大的优势是其更高的相对生物学效应（RBE），但是重离子的RBE很复杂，影响因素很多，包括细胞类型、射线参数等。所以对于重离子放疗，仅仅考虑物理剂量是远远不够的。理论上，通过用恰当的方法预测治疗区域每个位置的RBE 就可以确定治疗所需要的剂量。目前不论是德国的GSI 还是日本放射线医学综合研究所（HIMAC），关于RBE 的计算都是与传统且理论技术相对成熟的放射经验和数据相关，从而确定重离子治疗相适宜的RBE值。也正因为碳离子的生物学效应比较重，一般认为其不适合儿童肿瘤的治疗。

除了RBE的区别，重离子与人体内原子核发生核反应产生的轻离子会再在布拉格峰后面形成剂量尾巴，使肿瘤后正常组织也受到辐射伤害，也会增加横向散射和半影，这也是重离子放疗中需要考虑的问题。

适应症与不足：目前处理在临床研究阶段，还有大量临床问题有待解决，距离商用应用需要相当长的时间。

3. 硼中子俘获治疗(BNCT)

BNCT通过将具有亲肿瘤组织的无毒的含硼药物注入人体血液，待硼药物富集在肿瘤组织后，利用中子束照射肿瘤部位，经由热中子与硼-10发生反应，放出具有高传能线密度（LET）特性、高相对生物效应（RBE）的α粒子来杀死癌细胞。过去几十年的BNCT临床治疗主要集中在治疗少数恶性肿瘤上，比如多形性胶质母细胞瘤（GBM）、恶性黑色素瘤和头颈部复发性肿瘤，对于其他种类常见肿瘤（肺癌、肾癌、肝癌等）也做了临床试治，都具有很好的治疗响应。

BNCT独特的二元特征和靶向特征，使得其对弥漫性癌细胞的治疗具有天然优势，为人类最终根治肿瘤构划出了一幅光明的前景，然而BNCT的发展却始终受制于可以使用的中子源数目太少。国际原子能机构（IAEA）推荐的BNCT放疗用中子源超热中子强度需要每平方厘米每秒大于10⁹个中子，以前能提供这样的中子源只有核反应堆，目前世界上作为BNCT研究用途的现役裂变核反应堆约有25座，但可作为临床治疗用途的核反应堆，仅有约八座，然而美国布鲁克海文国家实验室的医学研究反应堆（BMRR）、芬兰国家技术研究中心的研究堆（FIR1）因为维护经费等问题已终止治疗肿瘤。受制于原有核反应堆的数目少，改造难度大，以及运行成本高等因素，BNCT裂变反应堆中子源数目一直无法有突破性的扩大。使得BNCT竞争上处于劣势，而且整个反应堆建筑设施无法布置在现有医院中。

为了突破目前的困境，基于加速器加速质子或氘打靶产生的中子源（散列中子源）以及基于D-D、D-T中子发生器的中子源（聚变中子源）成为中子俘获治疗界所亟欲追求实现的目标，此类中子源具有容易在现有医院布建、建造价格低、安全性高等优点。

4. 总结与展望

综上，对各种放疗技术进行总结及对比如下：

光子放射治疗发展有100多年的历史，技术成熟，已进入精准计划、精准定位、精准验证、精准实施的四精放疗时代。质子重离子放疗技术及硼中子俘获治疗仍然是一个正在发展中的技术，还处在发展阶段，尚需要进一步研究，临床疗效暂未表明具有显著优势。对重离子的放射生物效应估计和临床应用还没有完全成熟，需要进一步研究定量碳离子和其他重离子的放射生物效应。在设备建造方面，研究更经济的设备提高经济效益比也是一个重要的方向。