重离子束：打败癌细胞的新一代“杀手”(2)

　　这个“神奇”的现象引起了科学家的注意。1946年，美国人威尔逊首次提出用布拉格峰进行肿瘤放疗，他认为，带电粒子束进入人体后不会像传统射线那样在沿途不断地释放能量，而会在某一特定深度（即肿瘤部位）释放几乎全部的能量。

　　这就意味着，带电粒子束比传统放疗所使用的X射线、伽马射线更具优势。同样在美国，1975年劳伦斯伯克利实验室 (LBNL)实践了首例使用重离子束对肿瘤放疗的案例。

　　此后，日本、德国、中国相继开展重离子束治疗肿瘤的研究。

　　那么，这个叫重离子束的新一代“杀手”，在面对肿瘤时都升级了哪些技能？

　　精确区分敌我。这个技能叫作独特的深度剂量分布。重离子束在穿越生物组织的过程中，沉积的剂量较小（坪区），也就是说在穿透过程中，重离子束只是路过并不施加伤害，这样的话，正常细胞终于可以不再躺枪，有利于保护正常组织和关键器官；当它到达癌细胞时，才开始放大招杀敌，就是所谓的剂量主要沉积在射程末端（峰区），这个现象就是前文提到的“布拉格峰”。

　　因此可以通过调节重离子的能量，使布拉格峰精确落在肿瘤处，从而进行精准杀灭，同时关爱健康组织。值得指出的是，布拉格峰现象是重离子束的自身属性，简直是射线界“天使”。

　　治疗周期更短。这个技能叫作相对生物学效应（RBE）高。重离子束进入生物组织后，在“峰区”，也就是癌细胞聚集的地方，沉积的能量密度高，能量密度高就代表着强大的杀伤力，这会使得癌细胞DNA产生双链断裂的比例较高。都双键断裂了，癌细胞再想恶性繁殖也是很难很难了……

　　重离子的相对生物学效应到底有多高呢？重离子相对生物学效应比常规光子射线的要高约3倍。因而，重离子束对癌细胞的“杀伤力”更大，治疗次数相应减少，从而缩短治疗周期。

　　对氧依赖小，敏感性更强。这个技能叫作氧增比（OER）小。大量证据表明，肿瘤生长于特有的异常血供系统，从而导致对肿瘤细胞的供氧和养分不足，称之为乏氧细胞。然而，常规射线对于这些乏氧细胞并不敏感，如何提高瘤内乏氧细胞的放射敏感性也是肿瘤放疗的一个重要问题。

　　与常规光子放疗不同，重离子束对肿瘤细胞的杀伤不依赖于氧的存在。因为重离子主要是通过电离形成的高密度二次电子的电离作用导致DNA双键断裂来杀灭癌细胞，重离子的氧增比小，可用于治疗供血不足的乏氧肿瘤。

　　成像看得见，治癌精度高。这个技能叫作PET在线剂量验证。重离子束与生物组织的原子核相互作用后会产生正电子发射体，利用正电子发射体层技术（PET）进行外部成像，并与治疗计划的CT图像比对，可以对重离子束照射到体内肿瘤的剂量分布进行在线验证，保证治疗的安全性。

　　正是以上四大技能，将重离子束控制在毫米级范围内，精确有效地杀灭肿瘤细胞，且对周围健康组织的损伤达到最小，特别是对于不宜手术、对常规射线不敏感、常规射线治疗后复发的部分肿瘤，均可接受重离子束的治疗。

　　如果用一句话概括，那就是重离子放疗精度高、疗程短、疗效好、副作用小。因此，由于自身独特的物理和生物学特性，重离子束被认为是21世纪最理想的放疗射线，通常选碳离子束作为重离子放疗射线。

　　重离子束治疗：从基础研究走向产业化

　　现代基础研究到产业应用，往往涉及多学科交叉，需要先进的科学装置，这需要科研团队多年的努力和实验投入。