碳离子治疗头颈部腺样囊性癌疗效观察并文献复习

目的 探讨碳离子治疗头颈部腺样囊性癌(adenoid cystic carcinoma,ACC)的优势。方法 回顾性报道2020年3月至2021年6月在甘肃省武威肿瘤医院武威重离子中心(Wuwei Heavy Ion Center,WWHIC)接受碳离子放疗的5例头颈部ACC患者的病例资料,分析治疗疗效和不良反应。碳离子剂量定义为物理剂量乘以碳离子相对生物学有效性(relative biological effectiveness,RBE),用Gy(RBE)表示,均为RBE为3.0时的剂量。靶区处方剂量为64.0~68.0 Gy(RBE)/16~17 Fx。结果 5例患者均完成碳离子治疗,平均随访16.6个月(13~20个月)。随访至12个月时,1例达到完全缓解(complete response,CR),3例达到部分缓解(partial response,PR),1例因治疗后6个月出现肺部转移评价为疾病进展(progressive disease,PD)。1年总生存(overall survival,OS)率为100.0%,1年局部控制(local control,LC)率为100.0%,1年无进展生存(progression-free survival,PFS)率为80.0%。1例发生2级急性口腔黏膜反应。1例发生1级口干的放疗晚期不良反应。所有患者均未发生≥3级不良反应。结论 碳离子放疗应用于不可手术切除、术后残留及复发的头颈部ACC可获得良好的OS和LC,且不良反应可耐受。

基于Geant4的碳离子治疗三维电离室阵列仿真设计

为快速准确地实现碳离子治疗计划的三维剂量验证,采用有机玻璃PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为电离室室壁和水等效模体,设计了一种三维电离室阵列,并通过Geant4软件对三维电离室阵列的结构设计进行了深入研究与验证。首先通过模拟不同能量碳离子束在水和PMMA模体中沉积的剂量分布,计算了PMMA模体的水等效厚度系数;然后研究了三维电离室阵列中电离腔室间的距离及信号导线对其剂量测量准确度的影响;最后模拟并验证了碳离子束在三维电离室阵列中沉积的剂量分布。结果表明:PMMA模体的水等效厚度系数为1.151;相邻电离腔室间的信号串扰主要来源于前侧的电离腔室,且串扰程度与电离腔室间距呈反比,间距为1 mm时串扰程度占电离腔室内剂量的3%,间距为30 mm时串扰影响可完全消除;信号导线对后侧电离腔室内剂量的干扰影响约为1%。将碳离子束在三维电离室阵列中沉积的剂量分布与PMMA模体中的剂量分布进行对比,碳离子束的射程具有良好的一致性,偏差为0.5 mm。

3.0T MRI对碳离子治疗原发性肝癌后的近中期动态研究

目的 探讨原发性肝癌(PLC)在碳离子治疗(CIT)前后的磁共振成像(MRI)中的表现特征及规律。方法 回顾性分析2018年12月至2022年4月在甘肃省武威肿瘤医院行住院治疗的26例单结节型PLC患者经CIT治疗前后的MRI检查资料,对比治疗前后数次的肿瘤轴位面积、体积、表观扩散系数(ADC)值,分析MRI影像学动态变化特点,并运用受试者工作特征(ROC)曲线计算曲线下面积、特异度和敏感度,得出ADC值预测CIT治疗PLC好转的最佳阈值。结果 PLC在CIT放疗后,与治疗前的基线期相比,肿瘤面积、体积不断缩小;而病灶ADC值逐渐上升,差异有统计意义(P<0.05);1.5~2个月、4.5~6个月复查时ADC值预测病变好转的阈值分别为0.806,0.739,敏感度、特异度分别69.60%、93.30%与78.30%、66.70%。结论 3.0T MRI功能成像在评估CIT治疗PLC的近中期疗效方面,为临床提供了客观、简捷的影像学依据,有很好的临床应用价值。

碳离子治疗系统的研发与成果转化

碳离子束因其倒转的深度剂量分布和高的相对生物学效应,具有对正常组织损伤小、副作用低等优势,是目前实体肿瘤治疗最先进的放疗用射线。2019年9月29曰,由中国科学院近代物理所及其控股公司兰州科近泰基新技术有限责任公司研制的碳离子治疗系统获批第三类医疗器械产品注册,用于恶性实体肿瘤的治疗,填补了高端医疗器械碳离子治疗系统国产化空白,对于提升我国肿瘤诊疗手段和水平具有重大意义。

碳离子治疗系统获批上市

近日,国家药品监督管理局附条件批准了兰州科近泰基新技术有限责任公司生产的“碳离子治疗系统”创新产品注册申请。该产品为我国第二款具有自主知识产权的国产碳离子治疗系统,性能指标达到国际水平。该产品的获批,标志着我国高端医疗器械国产化又迈出重要一步,对于提升我国医学肿瘤诊疗手段和水平,具有重大意义。

碳离子治疗技术的临床应用进展

放疗与手术、药物治疗等均为肿瘤的常见治疗方法,随着医用加速器设备的发展和计算机辅助技术的进步,全球多家医疗中心均在建设碳离子治疗装置。重离子在放疗方面有独特的物理和生物学优势,与常规光子治疗相比,碳离子的相对生物学效应高,能更好地保护正常组织,对乏氧癌细胞杀伤力更强。碳离子治疗的精准性高度依赖治疗计划系统、束流扩展、运动管理及图像引导等方面的技术,目前这些相关技术仍需通过大量临床验证来改进。

碳离子治疗二次术后放疗后复发小腿黏液样脂肪肉瘤1例

软组织肉瘤的发病率为1.28~1.72/10万人,50%~60%发生在四肢,其中脂肪肉瘤占软组织肉瘤的25%~30%。黏液样脂肪肉瘤是第二常见的脂肪肉瘤亚型,占所有脂肪肉瘤的25%~50%[1]。在2015年版《中国软组织肉瘤诊疗专家共识》中,对局部复发的软组织肉瘤进行二次手术切除为1类专家推荐共识,建议手术范围为切除复发肿瘤和瘢痕组织,及其周围>5 cm正常组织,对于经术前抗肿瘤治疗仍无法手术切除或手术可能严重影响肢体功能、对多次手术损毁较大、放射治疗为首选者,可采用高LET射线的质子和重粒子照射[2]。

我国首台碳离子治疗系统的开发及应用

重离子是目前治疗癌症较理想的射线,其中碳离子因更高的生物学效应而用于多种癌症的治疗。2019年,武威重离子中心建成了中国首台医用重离子加速器——碳离子治疗系统,并获得了国家药品监督管理局注册许可证,并于2020年3月开始正式接诊肿瘤患者。该文针对我国首台碳离子治疗系统的开发及应用进行综述。

自由结构PET在束监测碳离子治疗剂量成像过程研究

In-beam PET成像为碳离子、质子等粒子放射治疗提供了一种非侵入式的实时剂量监测方法。本文设计自由结构的in-beam PET模型,包括环形、C型、双平板型和直角型PET,并在蒙特卡罗模拟平台GATE上仿真碳离子打靶的in-beam PET成像过程。该PET包含32个探测模块,通过自由组合的方式形成探测视野相近、适用于人体或小动物体不同部位的碳离子治疗剂量成像。每个探测模块由20×20的硅酸钇镥晶体阵列耦合硅光电倍增管构成。单个晶体大小为1.5 mm×1.5 mm×10 mm,像素为1.6 mm。在蒙特卡罗模拟平台GATE中仿真230 MeV/u的碳离子笔形束轰击聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)靶体和在束PET成像过程,得到正电子核素分布后通过MLEM算法得到PET断层图像。结果显示,图像峰位的变化反映了正电子活度峰位的移动,表明自由结构PET可用于在束监测碳离子治疗剂量分布。使用八探头平板型在束PET成像实验和仿真进行对比,其图像一维谱峰值均为27 mm,验证了自由结构PET模型用于在束监测碳离子治疗剂量成像可行。

基于康普顿成像系统的碳离子治疗剂量监测研究

为实现碳离子治疗的精准放疗,精确监测患者体内的三维剂量分布,本文设计一种双层康普顿成像系统和简单反投影算法,利用Geant4仿真软件优化探测系统的结构,评估探测系统的探测效率、成像性能,分析200 MeV/μ的碳离子束轰击有机玻璃(PMMA)靶的三维剂量分布。此外,还使用四对像素1.5 mm×1.5 mm×10.0 mm、12×12阵列型的硅酸钇镥(LYSO)晶体对直径约为3 mm的^(22)Na点源进行康普顿成像实验,并对影响三维剂量监测精度因素进行分析。结果表明,对于0.847 MeV的γ点源,重建图像在横截面上半高宽(FWHM)增加至2.38 mm、冠状面上扩展至7.02 mm。康普顿成像系统通过探测碳离子束轰击PMMA靶产生的4.439 MeV瞬发γ射线,重建的三维剂量分布与真实三维剂量分布偏差为9.3%。利用LYSO康普顿成像系统样机的^(22)Na点源成像实验,得到半高宽为4.05 mm的重建图像,验证了康普顿成像方法的实用性。

质子/碳离子治疗系统注册申报技术资料审评关注点

该文主要介绍了质子/碳离子治疗系统申报注册时,技术审评关注的几点内容,供制造商在申报注册时参考。

碳离子治疗系统网电源变压器检测方法研究

网电源变压器是碳离子治疗系统内的主要安全器件,也是电气安全检测中的关键项目,对碳离子治疗系统整体安全有效影响重大。本文结合检测经验并以GB 4793.1-2007《测量、控制、和实验室用电气设备的安全要求第1部分:通用要求》中4.4.2.6为依据,对网电压变压器主要检测项目(短路、过载、绕组温升)的试验准备、试验要求、检测方法进行了梳理和论述,提出了过载试验负载的解决方案,以期为碳离子治疗系统注册检测工作准备和实施提供参考。

浅谈质子/碳离子治疗系统技术审查指导原则对于技术要求的编写

结合新版《质子/碳离子治疗系统技术审查指导原则》,参照GB 9706.1-2007、GB 15213-2016、IEC62667-2017等标准,总结了质子/碳离子治疗系统在产品技术按要求编写方面易存在的注意事项,以供参考。

碳离子治疗中分野照射技术的MonteCarlo模拟

为阐述分野照射治疗方式应用于中国科学院近代物理研究所(IMP)肿瘤重离子临床治疗试验研究的理论基础,利用Monte Carlo(MC)软件包Gate/Geant4模拟计算了碳离子束分野照射分野衔接处的横向剂量分布,得到了患者摆位误差±1.0 mm范围内的横向剂量分布和分野衔接处中心剂量随分野间距的变化关系,计算了分野间距5.0 mm的横向剂量分布。将分野间距5.0 mm的分野照射与整野照射的MC结果进行比较,发现:在靶区范围内两者模拟的剂量偏差在6.8%以内,符合程度较好,并提出了在患者定位精确度较高的情况下(即患者治疗体位摆位误差在±1.0 mm范围)解决分野衔接处剂量热点问题的可行方法,从而较大幅度地提高了分野照射时靶区范围内的剂量均匀性。

前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图预测模型

目的基于日本经验建立局部效应模型(LEM)下前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图(DVH)预测模型,为临床降低直肠不良反应发生率提供参考。方法收集局限期前列腺癌患者计划CT图像76例,采用微剂量动力模型(MKM)进行治疗计划;然后,基于与MKM计划相同的射野,采用LEM重新计算生物剂量获得LEM计划,并在LEM计划中提取直肠几何特征及DVH参数。采用线性回归法对其中61例计划信息进行建模,余15例计划用于验证。结果61例患者计划靶体积沿左右方向外扩1 cm后与直肠交叠部分体积同直肠体积比值可作为预测直肠DVH的特征参数。15例患者预测DVH同LEM计划DVH的拟合度优(R^(2)=0.964),基于预测DVH进一步预测直肠不良反应与基于LEM计划DVH预测直肠不良反应的结果一致。结论线性回归方法可建立较为准确的前列腺癌碳离子治疗直肠DVH预测模型,可能为临床降低直肠不良反应发生率提供一定参考,还有待于临床大样本数据进一步验证。

碳离子治疗系统放射治疗100 例恶性肿瘤患者摆位误差分析

[目的]评价碳离子治疗系统放射治疗恶性肿瘤时摆位误差的影响因素,并探讨精确放疗摆位实施过程中的精度控制方法。[方法]选取2020年3月26日至2021年2月23日甘肃省武威肿瘤医院重离子中心100例恶性肿瘤患者。头颈部30例、胸部30例、腹部17例、盆腔17例、四肢6例。所有患者在分次间碳离子放疗前行DR 0°和90°正交位DR拍片,利用Registration软件将DR拍摄正交图像和计划CT生成的DRR图像进行配准,分析靶区中心在X、Y、Z轴方向上误差值及误差分布。[结果]不同部位肿瘤患者摆位误差为头颈部X轴(0.62±0.67)mm,Y轴(0.38±0.43)mm,Z轴(1.03±1.45)mm;胸部X轴(1.13±1.25)mm,Y轴(2.21±1.76)mm,Z轴(1.62±1.68)mm;腹部X轴(1.20±1.22)mm,Y轴(2.91±2.33)mm,Z轴(1.51±1.65)mm;盆腔X轴(0.31±0.77)mm,Y轴(0.88±1.31)mm,Z轴(1.62±1.21)mm;四肢X轴(1.91±1.45)mm,Y轴(1.06±1.09)mm,Z轴(1.12±1.11)mm。[结论]碳离子治疗中摆位重复性存在一定误差,头颈部运动器官不明显,治疗体位重复性明显优于胸腹、盆腔、四肢部位。选择正确的体位固定技术及DR位置验证对于碳离子放射治疗的精确实施具有重要作用和实际指导意义。

碳离子辐射诱导的远隔效应

放射治疗诱导的远隔效应能够抑制非辐射区域内肿瘤的生长,目前已有临床和临床前研究表明,常规放疗射线(X射线、γ射线)能够诱导远隔效应的发生,但是对于其发生的机理以及碳离子诱导的远隔效应研究较少。与常规放疗射线相比,碳离子束具有高传能线密度、高相对生物效应、低氧增强比以及复杂DNA损伤等优势,并且具有激活肿瘤细胞更强免疫原性的潜力。本文综述了常规放疗以及碳离子放射治疗诱导的远隔效应及其机理,为寻找更有效的癌症放疗方法提供参考。

颅底脊索瘤放射治疗

颅底脊索瘤为少见肿瘤之一,生长缓慢,但具有高的复发倾向。手术是主要治疗手段,由于局部解剖结构影响,手术受到一定限制。通常采取手术后放疗或根治性放疗。随着放疗技术提高,立体定向放疗、调强治疗、质子治疗和碳离子治疗应用越来越广泛。不同放疗技术对生存影响和不良反应也存在差异。本文对颅底脊索瘤放疗的现状进行了综述。

颅内肿瘤碳离子放射治疗中新型体位固定系统的应用

目的评估一种新的颅内固定系统,确定患者摆位误差及分次内靶区位移与治疗时长的依赖性关系,提高碳离子束放射治疗的精度。方法选取2020-03-26-2022-11-26甘肃省武威肿瘤医院重离子中心收治的碳离子束治疗患者30例,按入组时间随机分为试验组(A组)和对照组(B组),每组15例。A组采用trUpoint ARCH定位系统(CIVCO,美国)固定,B组采用传统热塑膜配合船型枕固定。2组患者在治疗前、后分别进行碳离子图像配准(ciGPS),行自动配准与手动微调。统计六维摆位误差[左右方向(X)、进出方向(Y)、升降方向(Z)、左右滚动(RX)、头尾旋转(RY)、俯仰方向(RZ)]及治疗时长数据,评估分次内靶区器官位移与治疗时长的依赖性关系。此外,对A组患者额外进行治疗后鼻根组件图像配准,评估垂直束流方向射野条件下鼻根组件对治疗的影响。结果治疗前A组六维摆位误差的旋转摆位误差较小,与B组比较差异有统计学意义(RX:t=4.481,P<0.001;RY:t=2.637,P=0.016;RZ:t=2.327,P=0.031);治疗后2组X(t=2.159,P=0.043)、Y(t=-2.419,P=0.025)、Z(t=2.176,P=0.042)及RY(t=2.305,P=0.032)方向误差比较差异有统计学意义。线性回归结果显示,2组患者靶区位移与治疗时长的依赖性关系相似(斜率k=0.06),但A组分次内靶区位移的稳定性更强(A组:R^(2)=0.246,P<0.001;B组:R^(2)=0.114,P<0.001),且A组无任何系统漂移。A组和B组计划靶区外扩边界(PTVmargin)在X、Y、Z三维线性方向的外扩分别为:4.02、2.72、2.66和4.97、3.28、3.30 mm,使用trUpoint ARCH定位系统的A组三维线性方向的PTVmargin更低。结论trUpoint ARCH定位系统用于碳离子束放射治疗六维方向摆位误差小,尤其是对旋转误差的可控性强;可提供更小的PTV外扩边界,从而保护正常组织;分次内靶区位移随治疗时长的变化小,较传统定位方式稳定性好,可用于高精度放射治疗。但受其鼻根组件不确定性的影响,为保证剂量的精确性,不建议用于垂直射野情况下的碳离子束治疗。

碳离子放射治疗原发性肝癌研究及文献分析

报道1例原发性肝癌进行碳离子放射治疗的病例,并对相关文献作一综述。认为对因各种情况不能耐受手术或拒绝手术的肝癌患者,碳离子治疗可考虑作为手术的最佳代替手段。