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日立在中国

北海道大学医院质子线治疗中心治疗精度再创新高
全球首家拥有动体追踪和点扫描技术,启动治疗室内锥形束CT和质子调强临床治疗

  日本知名国立综合大学北海道大学(校长:山口 佳三)和株式会社日立制作所(执行役社长兼CEO:东原 敏昭,以下简称“日立”)宣布,利用具有动体追踪技术和点扫描技术的质子线治疗系统,正式启动了两项再创精度新高的质子线临床治疗。两项临床治疗分别为治疗室内锥形束CT和质子调强治疗(IMPT)。该质子线治疗系统的研发始于2010年入选日本国家项目“最先进研究开发支援计划”, 由北海道大学与日立共同完成。

  作为放射线癌症治疗法之一,质子线癌症治疗是通过加速器将氢原子核加速,从而集中照射肿瘤细胞来治疗癌症。这种疗法几乎不会产生痛感,也不会损伤身体的机能和形态,实现了治疗与正常日常生活的兼顾,作为一种能够保证生活质量(QoL)的先进癌症治疗方法,正逐步在全球普及起来。针对位于肺部、肝部等随呼吸会发生位移的体干部肿瘤,北海道大学和日立于2014年研发完成了全球首个搭载动体追踪技术和点扫描技术的质子线治疗系统,可以实时锁定肿瘤位置并进行质子线的准确照射。

  北海道大学医院(院长:宝金 清博)自2014年3月起开始在质子线治疗中应用点扫描照射技术,2014年12月起开始结合动体追踪技术对移动中的肿瘤进行质子线治疗。在迄今为止的治疗案例中,肝脏和前列腺肿瘤各占约40%,肺和胰脏肿瘤各占约10%,整体上约80%的治疗案例适用于动体追踪技术。

  以下具体介绍北海道大学和日立共同研发的高精度质子线治疗系统(已投入临床治疗)。

1. 治疗室锥形束CT

  为了进一步提高质子线治疗的精度,治疗方需要掌握更详细的患者体内信息。在通常的双向二维X线影像所显示的骨骼位置,及通过动体追踪技术所得到的肿瘤移动信息的基础上,如果能够再对肿瘤周围的正常组织,尤其是软组织的位置和形状有所掌握的话,就可以提高质子线照射肿瘤的精度,同时大幅减少对正常组织的辐射风险。这就需要技术上的支持,以获取患者在治疗室内即将进行照射治疗时体内的三维图像。

  北海道大学和日立共同研发的旋转机架搭载型锥形束CT系统,能够在即将开始治疗时准确地将患者体内的状态以三维影像显示出来,实现了质子线照射位置精度的飞跃性提升。该系统于2015年3月通过医药品医疗器械法获得了医疗器械制造销售许可,同年10月起正式投入临床治疗。

  当治疗部位不适用动体追踪技术时,利用锥形束CT系统也可以对治疗部位进行高精度定位。旋转机架搭载型锥形束CT系统的实用化,实现了基于体内三维信息的高精度定位,同时也必将进一步提升质子线治疗的精度。到目前为止,总计有20名患者接受了使用锥形束CT进行的高精度治疗,今后也将继续在临床中使用。

  此外,北海道大学和日立正在国立研究开发法人日本医疗研究开发机构(AMED)的支持下,进行“实现未来医疗的医疗器械及系统研究开发事业-微创癌症诊疗装置研究开发项目”,积极推动动体追踪治疗精度的进一步提升。

2. 质子调强治疗(IMPT)

  质子调强治疗(IMPT)是点扫描质子线治疗的一种。通过对多个方向照射的质子线强度分布进行自由控制,可以在病灶形状复杂,或和正常组织临近的情况下将照射剂量集中在病灶部位,降低对正常组织的辐射。在使用日立的质子线治疗计划系统进行的质子调强治疗上,北海道大学医院和日立进行了多次慎重的评估,通过使用质子线扫描束对病灶进行有强度变化的照射,即使在治疗因呼吸等因素会发生位移的肿瘤时也可以保全正常组织。

  就此,在肿瘤与正常组织边界形状复杂的情况下,可以在提高病灶部位照射集中性、降低对正常组织辐射性的同时,通过结合可控制强剂量分布的鲁棒性优化技术,确保照射剂量的高集中性,即使肿瘤发生移位也可确保强剂量分布,最大限度降低在放射治疗中难以完全避免的射程误差和定位误差。2015年8月,IMPT正式投入临床治疗。到目前为止,主要适用于前列腺、肝脏、头颈部和儿童患者的治疗,今后将按照学术团体的指导原则和统一方针,进一步扩大适用患部。

  上述成果将于5月22日~28日在布拉格(捷克)召开的第55届粒子线治疗国际会议(PTCOG55:Particle Therapy Co-operative Group 55) 上由北海道大学和日立共同发布。

  一直以来,北海道大学医院和日立致力于在全世界推广质子治疗,将北海道大学医院在放射治疗领域的专业知识和日立拥有的设计技术相结合,共同开发了最先进的质子线治疗系统。今后,双方也将融合各自在医学和工学领域积累的技术、知识和经验,通过质子线癌症治疗系统的开发,在利于保障患者生活质量的最尖端放射线医疗及癌症治疗方面做出贡献。

点扫描照射技术

  点扫描照射技术与以往技术不同,并非将照射到肿瘤的质子束进行扩散,而是保持质子束的细小状态,反复高速切换照射和停止状态,同时按顺序变换照射位置。对具有复杂形状的肿瘤,依然可以按照其形状进行高精度的质子线照射,并将对正常部位的影响控制到最小。

动体追踪照射技术

  动体追踪照射技术是在肿瘤附近1.5至2毫米区域内植入金标,并使用CT装置预先掌握肿瘤中心与金标的位置关系,再利用双向X线透视装置,通过模型识别技术自动抽取透视画面上的金标,周期性地反复计算其空间位置。然后只在计算出的金标位置周围数毫米范围内进行照射。基于高速操作,即使是因呼吸等因素会发生体内位移的肿瘤,也可以对其进行高精度照射。相对于照射位移肿瘤的全部活动范围的方法,照射体积可减少至1/2~1/4,大幅降低了正常部受到照射的可能性。

关于日立集团

  日立用创新回应社会所面临的课题。日立在2015年度(2015年4月1日至2016年3月31日)的合并销售额达到10兆343亿日元,员工约335,000名。日立作为社会创新事业的全球领军者,开展的业务涉及电力、能源、产业、流通、水、城市建设、金融、公共、医疗健康等领域,通过与客户的协创提供优质解决方案。详情请参见日立全球官方网站(http://www.hitachi.com)。

日立在中国

  中国是日立最为重要的市场之一。截止到2015年度末,日立集团在中国已拥有180家集团企业,正式员工约47,800名,在中国市场的销售额达到1兆555亿日元,占日立集团全球总销售额的10%。日立致力于通过“社会创新事业”为中国的新型城镇化及产业升级做出积极贡献。详细信息请参见日立中国的官方网站(http://www.hitachi.com.cn)。

2016年5月20日
北海道大学医院
株式会社 日立制作所