目前我國開展的腫瘤粒子放療技術主要包括質子治療和碳離子治療。迄今為止，我國已有21家醫療機構獲重離子質子放療系統準予許可，其中7家為重離子放療系統。武漢大學重離子醫學中心，作為我國華中地區首臺重離子放療設備也將在不久后投入運營。在“十四五”期間，全國重離子質子放射治療系統配置規劃數新增8臺。

粒子放療的機理及相對于傳統光子放療的優勢

粒子放療是使用高能加速器將帶正電荷的粒子加速到大約0.7倍光速，再通過束流傳輸線，將粒子束引入到腫瘤部位。粒子放療具有布拉格峰，可使大部分能量在腫瘤組織集中釋放，而腫瘤前后和周圍正常組織受量很低。因此，粒子放療具有提高腫瘤靶區劑量和降低正常組織劑量的獨特劑量學優勢。生物效應方面，質子束屬于低線性能量傳遞（LET）輻射，相對生物效應 （RBE）為固定常數1.1，氧增強率（OER）約為 2.5-3.0。重離子RBE大概在2-5之間，OER接近1。高 RBE和低 OER值是高LET重離子束的生物學特性。因此，質子束的優勢主要體現在劑量學方面。此外，質子射線造成的DNA 損傷是單鏈斷裂，而重離子射線主要是雙鏈斷裂，故重離子放療的殺傷力更大，對于部分光子甚至質子射線抵抗的腫瘤以及乏氧型腫瘤有著更好的效果，對G0、S期不同時期細胞均有很強殺傷效應，放射敏感性差異小。但重離子放療穿透腫瘤組織后，會殘留一部分能量到病灶后方組織，對正常組織的損傷可能會比質子治療高一些。

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粒子放療在部分常見惡性腫瘤中獨特的優勢

研究發現，在大多數腫瘤中，粒子放療和光子放療生存預后沒有顯著差異，但前者不良反應的發生率明顯下降。而對特殊類型癌癥（如腺樣囊性癌）和特殊部位腫瘤（如靠近腦干、脊髓等）的放療，粒子放療有獨特的優勢。

肺癌

碳離子治療對早期肺癌的局控率和生存率均優于質子和SBRT。對于不可切除局晚期NSCLC，質子放療同步含鉑化療的生存預后遠優于同期發表的傳統放療同步化療相關研究，放射性肺炎和食管炎等不良反應發生率明顯降低。但也有研究認為，粒子放療與普通光子放療相比，僅改善了心臟的劑量-體積指數，未改善肺的劑量-體積指數。整體來說，粒子療法在局晚期NSCLC中顯示出有希望的療效和可接受的毒性。此外，粒子放療還可改善具有基礎特發性肺纖維化的肺癌患者生存。

食管癌

調強質子治療與調強放療相比，顯著降低食管鱗癌特異性和全因死亡率，并降低放療相關不良反應。此外，質子放療期間患者淋巴細胞計數維持良好，有助于維持宿主免疫，改善生存。

兒童腫瘤

兒童腫瘤光子放療時容易出現生殖功能障礙、心臟損害、第二原發癌等并發癥。質子治療能夠更好地保護耳蝸、海馬、腦干等正常腦組織，降低放射線對兒童生長發育的抑制和第二原發癌發生概率，在兒童腫瘤放療中具有明顯的優勢和價值，已經成為治療兒童腫瘤的主要選擇。

頭頸腫瘤

功能保留是頭頸腫瘤重點關注的問題，質子治療在保護唾液腺、咽喉、視神經等復雜結構方面具有優勢，可有效降低口腔黏膜炎、吞咽困難、管腔狹窄等不良反應發生率。此外，對于腺樣囊性癌、嗅神經母細胞瘤等頭頸非鱗狀細胞癌，放射敏感性低，粒子放療可能是實現高劑量照射、提升局部控制效果的理想治療方案。

顱腦腫瘤

對于低級別膠質瘤、腦膜瘤、膠質瘤等腦腫瘤患者，粒子放療可以降低腦部正常組織的毒副作用，避免認知功能障礙，也可用于復發性腦腫瘤患者的再程放療。有研究發現對于實體瘤腦膜轉移的患者，粒子放療對比常規調強放療同樣可以改善生存。

乳腺腫瘤

乳腺癌患者生存期長，治愈腫瘤的同時，治療相關遠期不良反應也不容忽視。乳腺癌患者放療，肺癌風險增加1.66 倍，食管癌風險增加2.17 倍。40 歲以下患者，對側乳腺癌風險增加 2.5 倍。心臟輻射劑量每增加 1 Gy，心血管事件發生率升高 7.4%。光子放療時，乳腺腫瘤放療靶區附近的心、肺最高照射劑量近 40Gy，而質子放療時幾乎不受射線照射。幾乎所有乳腺癌都能從粒子放療中獲益，尤其是左側乳腺癌、內乳淋巴結區域或鎖骨上淋巴結區域需要照射的患者以及年輕或有心血管危險因素的患者受益顯著。

腹盆腔腫瘤

質子治療與光子放療相比，可減少胃十二指腸、小腸、結直腸、卵巢等重要器官的輻射暴露，但腸道氣體、內部器官運動和硬件植入(如髖關節置換)等因素增加了腹盆腔器官治療的不確定性。缺乏高質量成像也限制了粒子治療的廣泛應用。盡管如此，仍有大量研究證實粒子放療在肝癌、胰腺癌、婦科腫瘤、前列腺癌等腹盆腔腫瘤的可行性。其中肝癌更是美國放射腫瘤學會指定的質子治療最高優先級的重要適應癥。原則上，適合光子放療的腫瘤基本都適合粒子放療，若不考慮費用問題，粒子放療將是大多數腫瘤患者的首選局部治療方案，而若考慮常規放療引起的毒性治療費用，質子治療也可能更具成本效益。但目前臨床上粒子放療費用相對較高且資源有限，一般優先考慮預后較好，生存期長，更能從粒子放療中獲益的患者。

新藥物時代粒子放療的優勢和未來發展的方向

粒子放療具有顯著的物理和生物學優勢，通過布拉格峰精準高效定點清除腫瘤病灶同時有效保護周圍正常組織。重離子治療對傳統放療抵抗和乏氧的惡性腫瘤也展現出良好的殺傷效果。免疫治療時代，粒子放療可以誘導更強的突變和染色體畸變，降低放療誘導的淋巴細胞減少癥發生率，較高的免疫刺激與較低的免疫抑制相結合，使其作為免疫增敏劑較光子放療也更有優勢。

盡管目前粒子放療存在設備成本高、技術難度大等挑戰和限制，但相信未來隨著多學科協作和綜合治療的普及，FLASH超高劑量率照射、迷你束等放療技術的發展以及小型化和多粒子化粒子放射治療設備的研發，將進一步拓寬粒子放療的適應癥范圍，推動粒子治療學科的建設和發展，對促進國內粒子放療事業的繁榮具有深遠的意義。

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