随着科学技术的不断发展、创新，医学——这一与人类自身关系最为密切的学科，也正发生着日新月异的变化。
现如今，外科治疗、化学治疗和放射治疗已经成为目前针对肿瘤治疗的三大主要治疗手段。机器人手术（微创）、生物靶向治疗、免疫治疗以及质子重离子治疗等新兴技术的应用，为肿瘤治疗领域不断注入「强心剂」，也让无数肿瘤患者得益于医学技术的进步。
质子重离子「知多少」
放射治疗，作为一种经典的肿瘤物理治疗手段，已有 100 多年的历史，目前最常见的放射治疗技术有：立体适形放疗（3DCRT）和调强放疗（IMRT）。大约有 70% 的肿瘤患者在其病程的某一阶段需要接受放射治疗，可以说，放射治疗已经成为肿瘤治疗不可或缺的手段之一。
而质子和重离子放疗的出现，使得现代放射治疗又迈入了一个崭新的发展时代。此前常用的放射治疗，使用的是 X 线，也就是电子线；而质子重离子治疗，则使用质子线或重离子线，射线的粒子质量更大，对肿瘤的杀灭效应也更为强大。质子，是氢原子失去一个电子的粒子；重离子，是碳、氖、硅等原子量较大的原子失去一个或几个电子后的粒子。
目前肿瘤放疗界普遍认为质子重离子治疗通过集成高能物理、加速器制造、计算机、自动控制等新技术应用于肿瘤的影像成像、放疗计划、实施和质量控制，使肿瘤放疗的精确性达到当今最高水平，既能有效杀灭肿瘤细胞，又能最大限度保护周围健康组织，具有精度高、疗程短、疗效好、副作用小等优势。
常规放疗的射线是光子（如高能 X 射线、60Co 射线等），在穿透人体组织后能量会大量衰减，既影响了肿瘤靶区剂量分布，也导致周围组织会受到较大辐射损伤。而质子和重离子射线在进入人体的过程中剂量释放很少，但到达肿瘤靶区时能量全部释放，形成所谓的 Bragg 峰，类似于在肿瘤区域进行「立体定向爆破」，即肿瘤靶区接受了较大放射剂量，而周围组织的损伤则降到最低。
其中重离子放疗使用的是比质子具有更高能量的粒子射线（目前最常用的是碳离子），能有效杀灭乏氧的或放疗抵抗的肿瘤细胞，并且对各个细胞周期的肿瘤细胞都具有杀伤作用。
以上这些优势，使得质子重离子治疗尤为适合年龄大、不耐受手术、合并并发症或对自身生活质量要求较高的患者。
图 1 不同射线的剂量深度曲线分布图
质子重离子的「前世今生」
相较于常规的光子放疗，质子重离子治疗还是一项十分「年轻」的技术。
上世纪三十年代，第一台回旋加速器研发成功，标志着放射治疗又向前迈进了一大步；1946 年，罗伯特. 威尔逊（Robert Wilson）在此基础上首先提出了利用高能粒子束治疗肿瘤的设想。1952 年, 在美国加州大学—伯克利分校的劳伦斯·伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）开展了最初的质子和氦粒子放疗实验，并于 1954 年该实验室进行了世界上首例质子射线治疗晚期乳腺癌患者。
至此，拉开了人类利用高能粒子（质子& 重离子）治疗恶性肿瘤的序幕。
此后，世界各国在加速器物理实验室内相继开展了相关的临床试验。
1957 年，瑞典在乌普萨拉大学—斯维德伯格实验室（Uppsala，Swedberg Lab）进行质子治疗的研究；1961 年，哈佛大学的回旋加速器实验室（Harvard Cyclotron Laboratory）开始进行质子放疗试验；1967 年，前苏联在杜布纳联合核子研究所（Joint Institute for Nuclear Research，Dubna）进行质子束放射治疗临床研究；1979 年，日本国立放射医学综合研究所 (NIRS) 开始利用加速器进行质子放疗的医学临床试验；1980 年，瑞士原子研究所/PSI 研究所 (Swiss Institute for Nuclear Research/Paul Scherrer Institute, Piotron) 开始进行π-粒子放疗临床研究，并于 1984 年起开始质子放疗临床研究；1990 年，美国罗玛琳达大学医学中心（Loma Linda University Medical Center，LLUMC）建成了全球第一家以医院性质成立的质子治疗中心（hospital-based），开创了现代质子治疗医学中心的时代。
相对于质子放疗来说，重离子放疗的技术、设备要求更高，投入更大，因此重离子的放疗临床试验起步比较晚。
1993 年，日本 NIRS 在千叶县 (Chiba) 建造了重离子医用加速器 (Heavy-Ion Medical Accelerator in Chiba，HIMAC)，1994 年起开始重离子（碳离子）放疗临床试验。德国国家重离子研究中心（GSI Helmholtz Centre of Heavy Ion Research）于 1997 年开始进行重离子放疗临床研究, 其在重离子治疗前期临床研究开展和推广方面作了大量的工作。
而在中国国内，质子重离子治疗的起步相对较晚。2005 年 6 月 12 日，山东淄博万杰医院博拉格质子中心（民营）落成仪式隆重举行，是国内最早建成的质子治疗中心，期间曾因技术、维保等原因停机，近期才重新开机；2009 年 7 月 19 日，在甘肃兰州，中科院近代物理研究所自主研发并成立「兰州重离子治癌中心」，开展相关临床试验；2015 年 5 月，经过十几年的论证、筹建工作，上海市质子重离子医院（复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心）正式运营，该院也是目前国内唯一一家手续齐备的质子重离子医疗机构。
质子重离子放射治疗，这一国际尖端的肿瘤放射治疗技术，正式在中国「开花结果」，造福肿瘤患者。截止目前，根据国际粒子治疗协作委员会（PTCOG）汇总统计的最新数据显示，全球范围内现有 56 所质子中心，5 所重离子中心以及 5 所质子& 重离子中心。已接受质子治疗 131240 人，接受重离子治疗 19376 人。
随着近些年，国内「质子重离子热」的逐渐升温，特别是上海市质子重离子项目的顺利建成，加速了国内质子重离子领域的发展。目前，全国约有 30 余地相继传出要建立质子/重离子中心的消息，大多处于计划筹建阶段，其中甘肃省武威重离子医院、河北涿州解放军 301 医院质子肿瘤治疗中心、上海交大附属瑞金医院肿瘤（质子）中心等少数几家处于建设阶段。
质子重离子国内病种收治现状
质子重离子治疗，是国际公认的目前最为尖端、理想的肿瘤放射治疗技术，但其仍不能脱离放射治疗的范畴，即作为肿瘤的局部治疗手段，主要适用于实体肿瘤的治疗。
以上海市质子重离子医院（下简称「重离子医院」）为例，自 2015 年 5 月开业以来，该院治疗适应证也已经扩展至 32 类肿瘤病种，包括：颅底脊索瘤、脑膜瘤、颅内恶性肿瘤、鼻咽癌（含复发鼻咽癌）、肺癌、胸壁肿瘤、纵膈肿瘤、肝癌、胰腺癌、肝外胆管癌、胆囊癌、前列腺肿瘤、子宫颈癌、骨与软组织肿瘤 (如颅外脊索瘤/软骨肉瘤)、侵袭性纤维瘤病、局部复发直肠癌、原发性脊髓肿瘤、腹腔淋巴瘤等，还陆续开展了包括前列腺癌等腹盆腔肿瘤的术后辅助治疗，特别是在近期又相继开展了针对恶性肺小结节类肺癌和乳腺癌保乳术后辅助放疗的质子重离子治疗。
截止至 2016 年 12 月底，重离子医院已经正式收治 500 例质子重离子患者，其中头颈部肿瘤 250 例，胸部肿瘤 82 例，腹盆腔部 168 例。在这 500 例患者中，接受重离子治疗 230 例，重离子+质子治疗 228 例，质子治疗 42 例。
经过近两年的临床应用，医院已经积累了丰富的质子重离子治疗经验和数据。通过分析比对发现，质子重离子治疗在肝癌、前列腺癌、肺癌、鼻咽癌和腺样囊性癌等癌种治疗中，优势特别明显。在严格筛选治疗病种及人群的同时，医院科研团队在基于国外治疗经验的基础上，结合国内肿瘤发病特点和社会接受度，不断拓展治疗适应证范围、扩大治疗病种，逐渐凸显重离子射线在肿瘤放疗领域的突出优势，优化、提高针对某些肿瘤的治疗剂量，缩短治疗疗程。
1. 肝癌
我国癌症谱中肝癌、肺癌等肿瘤类型高发，不同于传统光子放疗。借助质子重离子治疗，医生们可以应用「大分割、短疗程 」放疗照射，极大的缩短照射周期，提高对肿瘤细胞的杀灭效应，同时照射的精准性使得质子重离子治疗，可以最大限度保护肿瘤周围正常肝组织及功能。
过去肝癌患者接受光子放射治疗，平均需照射 27 次。而目前，在保证照射总剂量不变的情况，部分部位肝癌重离子治疗仅需照射 10 次。据悉重离子医院目前有近 40% 的肝癌患者接受了「大分割」照射，射野内肿瘤控制、消退情况良好。
2. 肺癌
肺癌，是目前国内发病率前三的恶性肿瘤，质子重离子治疗借助其无创、低毒的特性，结合呼吸门控技术，对于运动中的肺癌病灶进行精准定位，对高龄或其他身体原因不耐受/无法手术、不愿手术的患者尤为适合。对早期肺癌（如 1 cm 左右的实体性肺小结节）的治疗，此前一直主要依托微创腔镜切除，重离子治疗可为上述患者提供另一种有效的治疗方式，避免麻醉、出血等各类手术风险。
3. 纵隔肿瘤
纵隔肿瘤，位于两肺之间，常因肿瘤巨大或与周围大血管黏连而不能接受手术治疗或者不能完整切除。巨大的纵隔肿瘤经常生长在两肺间的前上纵隔并一直蔓延到心脏前方。因此胸腺肿瘤常规光子放疗时常常会额外照射较多的正常肺组织、尤其是心脏。质子重离子治疗可有效减少对正常心、肺的照射，对治疗效果较好的淋巴瘤、胸腺肿瘤、生殖系统肿瘤的等相对恶性程度较低的肿瘤尤其有益；而对纵隔肿瘤中一些对光子放疗不敏感的肿瘤类型，如不典型类癌、软组织肿瘤、神经来源的恶性肿瘤等，重离子放疗更可增加局部疗效。
4. 气管腺样囊性癌
气管肿瘤，常常因为肿瘤过长、或者侵犯周边正常组织（如喉等）而失去手术机会或者会对器官功能造成大的损伤，此类患者需要接受放疗。
气管腺样囊性癌，是原发于气管的上皮性癌，该病种在原发性气管肿瘤中约占 30%，是气管恶性肿瘤中第二大的常见形式。气管腺样囊性癌，是一种低度恶性肿瘤，目前常见的治疗手段还是以手术和常规光子放疗为主，但该病种容易沿着气管蔓延，手术很难彻底切除干净；且因常规光子放疗对这类肿瘤不敏感，不能手术或手术没能完整切除的患者经常疗效明显劣于手术完整切除者。，预后不佳。
碳离子放疗对光子放疗不敏感的多种肿瘤有生物学上的优势，可以提高这类肿瘤的局部疗效，且放疗反应较轻。
5. 前列腺肿瘤
前列腺癌，是发生在男性前列腺的恶性肿瘤，其中前列腺腺癌占 95% 以上。目前，随着全球人口老龄化的发展趋势，前列腺癌的发病率呈逐年上升趋势。对现有前列腺癌治疗病例的分析，发现重离子（或联合质子）局部治疗对于病理证实的局限期前列腺癌或伴有区域盆腔淋巴转移的前列腺癌、或术后局部复发前列腺癌、或寡转移前列腺癌，以及伴有术后高危复发因素的前列腺癌较为适合，可以在杀灭肿瘤细胞的同时，有效保护肿瘤周围（如直肠、膀胱等）正常组织，降低治疗后发生尿失禁、性功能障碍的几率，保障了患者「活的长，活的好「生活质量。
6. 乳腺癌保乳术后辅助放疗
随着乳腺癌保乳手术患者人数的增加，术后辅助全乳放疗已经成为了乳腺癌综合治疗中的重要一环。根据现有治疗数据显示，在保证照射部位剂量相同的情况下，运用质子治疗，心脏、肺等重要脏器接受的剂量可较常规放疗降低 50% 或以上，进而明显降低心血管疾病、放射性肺功能损伤等的发生几率。基于这一点，乳腺癌质子治疗最适合的患者人群是原先就罹患心血管疾病的左侧乳腺癌患者，其次是对远期毒性较为关注并且预计生存期较长的年轻左侧乳腺癌患者，以及双侧乳腺癌保乳术后患者。
此外，台湾的长庚医院质子中心也已经开始运作并收治患者，据悉其目前收治的主要以肝癌患者为主。随着国内质子重离子领域日益发展，中国肿瘤放疗界也逐渐开始在粒子治疗领域内发出属于中国的「声音」。
