《以优秀的自主技术和产品开发贡献社会》
2012年1月26日「日本日刊工业新闻」报道的参考译文
人类有史以来就与病魔抗争着。最后的强敌之一就是癌症。在现代,通过从体外照射X射线和离子线(质子或者碳离子)等的放射线来杀死癌细胞,或使之丧失扩散能力的放射治疗已经普及。其中,日立制作所开发的使用『点束扫描照射法』的「质子治疗系统PROBEAT-Ⅲ」(*)以瞄准照射患部,尽可能不损伤正常细胞为目标,作为先端的治疗系统引起了大家的高度关注。文章对该系统的开发经过与特征进行了调查。
(*)医疗设备批准号:22200BZX00124000
销售名称:质子治疗系统PROBEAT-Ⅲ
对象:固体形态癌以及脑肿瘤。但是,伴随身体的呼吸性移动部位除外。
《点束扫描照射法 提高质子的照射精度》
在癌症治疗方面有外科治疗、抗癌剂治疗、放射线治疗等方法,可采用单一或多种治疗方法组合并用。与手术切除患部相比放射线治疗被认为是对人体直接影响相对少,且具有方便患者在接受治疗的期间仍不影响日常生活的特点。目前放射线治疗以X线治疗为主。其特性是X射线在接近体表的人体组织里达到剂量峰值,之后随着进入人体体内其剂量逐渐递减。因此,无论怎样X射线所通过的患部前后健全的人体组织都要受到相当的辐射剂量。
质子治疗与X线治疗一样属于放疗的一种,是通过加速装置使氢原子核的质子加速,并提取出线束中的质子线来使用。质子的特性是刚进入体内时提供的剂量不多,随质子所携带能量的增大而达到一定深度时,会释放出峰值的剂量,之后其剂量便急剧减少。该物理现象被冠名为其发现者的名称“布拉格峰”。质子治疗就是利用该特性针对患处所在的特定深度集中释放剂量,从而减少位于靠近患处的内部及外部的健全人体组织所受到的影响。(插图为"质子线和X射线在人体内剂量分布的比较图")
将质子照射在患处的方式有若干种,大致可区分为将质子呈散乱体方式照射的“双重散乱体方式”以及由日立开发的使用细质子线的“点扫描照射方式”。在 “点扫描照射方式”中, 由于质子线保持细射束状态,对于呈无规则形状的癌细胞可实现精准的质子照射。换言之,该照射方式是一种可达到进一步减少对患处附近健全人体组织影响的技术。
《治疗不再需要辅助工具 应对世界各地需求》
『点束扫描照射法』是将癌患部位立体定位后,在纵深方向层状分割患部,高速重复层照射和照射停止,按顺序改变位置进行质子束照射。纵深方向的移动是通过改变质子线的能量,改变「布拉格峰值」的产生深度来进行调整。 (插图「点照射的示意图」)
『点束扫描照射法』具有两大技术特点。 第一,从加速器取出高质量稳定射束的技术。日立开发了从加速器中取出高精度稳定射束的技术。通过这项技术,实现了『点束扫描照射法』所必需的高精度射束位置的稳定性。
第二,抑制质子的散乱(横向扩散),纵向控制照射技术。为了控制质子散乱照射,需要尽量在距患者身体近距离的地方进行质子束照射。另外,为了纵向控制照射,开发出了随时改变能量进行照射的技术。
有了这样的技术,既可以保持射束的细度,也可以照射到很深的位置。
「双重散射体法」 为了配合质子的形状和分布,每个患者需要不同的专用辅助器具。而『点束扫描照射法』质子束始终保持很细的状态,不需要辅助器具的治疗病例得以增加。这种辅助器具,如果癌的形状发生了变化,就必须重新制作。装卸也需要花费时间。另外,从几个方向照射的时候,也需要患者改变姿势重新安装。『点束扫描照射法』省去了辅助器具的这些步骤。
另外,一般质子治疗系统规模都很大,一个加速器对应多个治疗室的情况比较多。日立开发的这种系统,在多个治疗室进行治疗的情况下,可以在1分钟之内完成治疗室之间的射束输送和能量切换。日立的系统力争在同样的时间里给更多的患者提供治疗机会,同时尽可能缩短治疗的等待时间,为患者减轻负担。
美国的大学医院采购了具有这些技术特点,采用『点束扫描照射法』的日立质子癌症治疗系统的首台设备。之后,日本名古屋市也决定采购以此为基础设计的系统。另外北海道大学也决定采购并同时进行系统的小型化。计划把现在长77.8米、宽7米的椭圆形加速器小型化,以便于在市区医院进行建设。
离子癌症治疗系统的市场需求今后将以发达国家为中心大幅增长。日立预计到2020年将在美国建设50处,欧洲35处,日本22处,亚洲10处左右的治疗设施。日立将以开发的『点束扫描照射法』治疗系统为中心,紧紧抓住世界各地医疗机构的需求。
《以企业理念为基础挑战新技术》
日立制作所・放射治疗推进本部 中村文人本部长