重粒子癌症治療技術介紹
惡性腫瘤名列十大死因之首已30年，威脅國人健康甚巨；而目前治療方式主要是以外科手術、化療、栓塞、電燒、標靶治療及放射治療為主。重粒子癌症治療是一種先進的放射治療，不同於傳統放射治療採用高能量X光或電子束，臺北榮總籌建之重粒子癌症治療中心則是將碳原子游離成碳離子，再利用同步加速器將粒子加速至光速的百分之七十，再針對癌症病灶進行照射，以進行癌症治療的方法。由於重粒子射線具有獨特的布拉格能峰（Bragg Peak）能深入人體組織內（圖1），藉由非常精準的定位，再完全釋放聚集能量摧毀癌細胞，藉此完全破壞腫瘤細胞的DNA雙鏈，以達到治療癌症的卓越效果，也因為它獨特的物理特性，重粒子射束在進入人體正常組織時所釋放的能量極低，可避免不必要的輻射傷害。圖2為脊椎轉移病人的重粒子與光子射束放射劑量分布圖，重粒子治療的劑量集中於腫瘤處，前方肺臟與心臟幾乎沒有輻射劑量；而光子射束通過的部位都會造成劑量的累積。
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| 圖1. 重粒子物理特性比較圖 |
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| 圖2. 重粒子與光子射束放射劑量分佈圖（左圖為重粒子，右圖為光子射束） | |
重粒子相較質子或光子，可造成更強的相對生物效應（relative biological effectiveness，RBE）。以光子射線的RBE為1來看，質子治療的RBE約為1.1，而重粒子治療的RBE則為3左右。高相對生物效應使治療過後的細胞多呈現直接性的致死破壞，癌細胞較沒有修復的機會（圖3），因此重粒子治療較不受缺氧（hypoxia）細胞或是癌症幹細胞（cancer stem cell）的影響，在許多基礎研究的文獻顯示，重粒子照射也能引發進一步身體的免疫反應。除此之外，重粒子的療程為傳統治療的一半或三分之一，大大節省病人的治療時間。相較於質子，重粒子治療有較佳的生物效應，較好的腫瘤控制，且較有效率。（表1）
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| 圖3. 重粒子、質子與光子對DNA造成傷害 |
表1. 重粒子治療與質子治療優缺點比較
| 特性比較 | 重粒子（碳離子）治療 | 質子治療 |
|---|---|---|
| 1.物理劑量分布特性 | 縱向具布拉格峰（Bragg Peak）物理特性。 | 縱向具布拉格峰（Bragg Peak）物理特性。 |
| 2.相對生物效應（RBE） | 較高的相對生物效應優於質子治療。 | 相對生物效應：質子與一般X光相當，不具優勢。 |
| 3.氧加強反應率（OER） | 低氧加強反應率（OER）不需要依賴氧氣以達到摧毀癌細胞。為重粒子勝過質子的最顯著優勢。 | 高氧加強反應率（OER），缺氧環境下癌細胞具有抗輻射，治療效果減弱。 |
| 4. 治療次數 | 每人平均治療次數明顯低於光子或質子治療。以攝護腺癌療程為例，目前通常以十二次重粒子照射，治療療程短，病患無須住院。 | 以攝護腺癌療程為例，光子或質子治療通常需要三十五次照射。 |
| 5. 副作用 | 副作用小。碳粒子射束在進入人體組織釋放的能量極低，達到腫瘤處才將能量完全釋放，避免鄰近組織受到不必要的輻射傷害。 | 副作用小 |
| 6. 治療部位與適應症 | 適用於全身不同部位之腫瘤，特別對於難治、手術困難及使用傳統放射治療無效的腫瘤，重粒子是種有效的治療方式。例如：惡性肉瘤、胰臟癌與口腔黏膜黑色素瘤等等。 | 適用於全身不同部位之腫瘤，較不適用於病患有多處轉移性腫瘤。 |
| 7. 對病患生活品質的影響 | 對病患生活品質的影響相對較小。 | 對病患生活品質影響較大。 |
因此，重粒子治癌在臨床上有幾項重要優點，放射能量集中能對腫瘤病灶進行定點照射、降低對周圍正常組織細胞傷害、病患無痛苦、副作用小，更重要的是針對輻射有抵抗性之難治癒的惡性腫瘤比傳統X光治療特別有效，值得一提，重粒子治療療程短，病患無須住院。（表2）
這些珍貴的物理和生物特性，在現今一些較難治療的癌症上，重粒子帶給罹患這些難治癌症的病人治療上的新突破，如腺癌（adenocarcinoma）、腺樣囊狀癌（adenoid cystic carcinoma）、口腔黏膜黑色素瘤（oral mucosal malignant melanoma）、以及惡性肉瘤（sarcoma）等。而在頭頸癌、肺癌、肝癌、顱底部位的癌症，甚至於胰臟癌、婦女癌症、直腸癌、腎臟方面的癌症等等，重粒子目前也有令人驚艷的治療成效，對於以不易治療的癌症種類來說，重粒子是安全而且十分具有潛力的癌症治療方式，對於傳統治療無效的癌症病患來說，重粒子治療可說是癌症病患的一大福音。（圖4）
| 表2. 重粒子治療次數及療程 | |
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| 圖4. 重粒子治療之適應症Carbon-Ion Radiotherapy, Principles, Practices, and Treatment Planning, Hirohiko Tsujii Editor |
臺北榮總將引進日立公司最新的緊緻型重粒子癌症治療系統，有效縮小建築量體，並搭載最新的掃描照射技術搭配動態追?技術，可把握隨呼吸而移動的器官動態，配合腫瘤形狀進行重粒子射線照射。由於掃描式粒子束的利用效率很高，產生的不必要放射線較少，能有效降低患者及醫院工作人員的身體負擔並減少醫療廢棄物。
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| 北榮興建重粒子治癌中心記者會 | 重粒子癌症治療中心動土典禮與會人員合影 |
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| 重粒子癌症治療中心動土典禮與會人員合影 | 重粒子癌症治療中心興建藍圖 |
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建築及基座完工移交典禮報導：https://www.vghtpe.gov.tw/News!one.action?nid=6665
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