目的 开发并验证一种用于展宽布拉格峰的结构体,以提高粒子放疗的效率与适形性.方法 通过随机堆叠与规律堆叠两种方式来制作具有多孔性的网格堆叠结构(MPS),每一层网格中,网格厚度、线宽与线间距分别为0.1、0.1、0.5mm,总尺寸为10cm×10cm.使用蒙特卡罗程序FLUKA模拟196 MeV/u的碳离子束流与105 MeV的质子束流穿过MPS后的输运过程,评估调制后束流的剂量分布、束流不均匀性以及MPS的调制能力稳定性,并评估MPS在鼻咽癌(63 Gy分21次)、肺癌(77 Gy分22次)与前列腺癌(70.4 Gy分16次)各1例临床计划中的调制效果.结果 MPS最多能够将质子束流和碳离子束流的布拉格峰宽度分别增加1.73 mm和2.95 mm,对于不同入射位置,10层以上的规律堆叠能够将MPS的调制能力差异降至5％之内.堆叠30层的MPS调制后的束流输运18 cm后可使不均匀性降至3％之内,与临床使用的波纹滤波器相比,MPS能够将质子等中心束斑减小0.91 mm.在鼻咽癌计划调制中,使用MPS能够将治疗时间缩短213s(37％)且脑干所受的最大剂量减小了 3.28 Gy(7.5％).结论 使用MPS能够有效地展宽粒子束流的布拉格峰,提高临床放疗效率,规律堆叠的MPS调制能力稳定性较强.调制后的束流能够实现相对良好的均匀性,具有贴近患者而减小横向散射并提高适形性的临床应用潜力.

粒子射线放疗（PBRT）是基于质子和重离子（目前临床以碳离子为主）射线的放疗技术，通过扩展Bragg峰实现卓越的剂量分布，实现靶向肿瘤部位并保护周围正常组织，从而提供精准的肿瘤治疗。在生物效应方面，质子射线的相对生物效应（RBE）为1.1，略高于光子射线；而碳离子为高传能线密度射线，RBE一般为2~3，针对放射抗性和乏氧肿瘤更具优势。PBRT临床应用包括单线束放疗和混合线束放疗，后者综合不同粒子的优势，是肿瘤治疗研究的重要方向。目前PBRT仍面临着众多挑战，技术上如运动靶区、剂量的不确定性，因此需要呼吸门控和自适应计划等先进技术；临床上，有限的随机对照试验（RCT）限制了PBRT的临床验证。现有的RCT研究，如美国MD安德森癌症中心的研究，虽观察到PBRT的获益，但也表明仍需进一步研究来确认其长期疗效和安全性。未来的研究除将PBRT与光子治疗进行比较外，还应探索将PBRT与免疫治疗等全身治疗相结合的治疗获益。回顾PBRT的临床实践和研究概况，并进一步讨论其在肿瘤治疗中的成本效益，有助于为读者提供全面的理解，推动PBRT在肿瘤治疗中的发展和应用。

脑胶质瘤是最常见的原发脑恶性肿瘤，标准治疗是手术联合术后放疗，但疗效并不理想。质子和碳离子治疗是目前最先进的放疗技术，在多种肿瘤中显示出优于光子放疗疗效和生存质量。然而，质子与碳离子治疗应用于胶质瘤的作用尚未明确，本文将就质子与碳离子治疗成人胶质瘤的基础研究和临床结果进行详细阐述。

目的:研究胶质瘤患者接受质子＋碳离子放疗(离子放疗)与光子放疗剂量学差异。方法:选取12例胶质瘤患者数据，给予相同总处方剂量60.00 Gy[RBE]，分别基于离子射程不确定及摆位误差获得离子计划靶区和光子计划靶区；基于离子计划靶区制定质子及碳离子加量计划。基于两种计划靶区制定两类光子调强计划。实现靶区覆盖类似并对比危及器官受量。结果:三类计划靶区覆盖相近( P>0.05)。离子计划正常脑组织积分剂量仅为两光子计划最优值的44.90%( P<0.001)。离子计划与光子计划最优值相比能降低脑干D mean{(6.83±6.22) Gy[RBE]∶(15.10±10.11) Gy[RBE]， P＝0.001)}和视交叉D max{(47.76±20.8) Gy[RBE]∶(49.59±20.52) Gy[RBE]， P＝0.009}及健侧海马D mean{(0.26±9.08) Gy[RBE]∶(16.28±11.14) Gy[RBE]， P＝0.002}。 结论:质子＋碳离子放疗能保持光子放疗类似靶区覆盖下显著降低危及器官受量；紧邻靶区危及器官受量受靶区外扩影响。

目的:采用自制二维闪烁体探测器对主动式点扫描质子重离子加速器放疗系统进行质控检测，为质子重离子束的质量(束斑位置、束斑大小、虚源、深度分布曲线及射程等)提供快速检测方法和参考。方法:探测系统由硫氧化钆闪烁体荧光屏、不锈钢板和光学数码相机组成。将质子重离子束垂直入射到闪烁体荧光屏转化为可见光，经不锈钢镜面反射至相机成像仪上形成图像信号，通过对信号分析处理，获取质控参数。结果:多丝正比室和闪烁体探测测得量束斑位置偏差<1mm。多丝正比室测得束斑大小与用闪烁体探测系统器测得量值之间差值：质子为(1.40±0.59)mm，碳离子为(0.5±0.08)mm。429.25MeV/u碳离子的 x、 y轴虚源分别为751.8、805.6cm，与物理距离差值<1%。测得287.5MeV/u碳离子的射程为160mm。 结论:自制闪烁体探测器可以测量束斑位置、束斑大小、虚源、深度分布曲线及射程等。该探测器可作为一项质子重离子治疗质控的有效工具。

目的:通过对加速器系统时间特性的分析，找出影响质子重离子治疗时间的关键因素，研究提高治疗效率的方案。方法:系统分析了47例分别使用质子和碳离子治疗不同类型癌症患者的治疗日志文件，其中肺癌患者使用了呼吸门控技术。研究质子碳离子治疗系统射束投照的时间特性，并找出潜在提高治疗效率的办法。结果:使用门控技术的质子束治疗肺癌患者每个等能量层平均出束时间和平均周期最长，分别为(2.98±1.98) s和(5.71±4.51) s。不使用门控技术的质子和碳离子治疗患者的平均周期约为7 min。使用门控技术的质子治疗肺癌患者的平均周期约为15 min。结论:使用对布拉格峰展宽较宽的微型脊形过滤器或纹波过滤器以减少等能量层数，以及采用被动屏气门控技术以消除门控导致的单个等能量层治疗的中断，是部分治疗设备提高治疗效率的两种可行方法。

目的 采用质子碳离子笔形束扫描技术治疗头颈部脊索瘤软骨肉瘤患者的不良反应和近期疗效.方法 2014-2016年共收治61例接受质子重离子治疗作为首程放疗的头颈部脊索瘤及软骨肉瘤患者,其中脊索瘤45例,软骨肉瘤16例;男39例,女22例;中位年龄38岁(14～70岁),中位肿瘤最大直径4.1 cm (0～8.6 cm).肿瘤原发部位以枕骨斜坡及颈椎为主.结果 单纯质子治疗8例,质子+碳离子治疗21例,单纯碳离子治疗32例,所有患者均顺利完成治疗.患者中位随访时间21个月(7～47个月).未见3-4级急性不良反应,晚期不良反应仅1例放射性颞叶损伤.2年无进展生存率91％,2年总生存率100％.结论 质子重离子治疗脊索瘤软骨肉瘤取得了较好的短期疗效,长期疗效及不良反应仍需要进一步随访.

目的 研究使用质子重离子放疗(离子放疗)治疗近消化道肝癌相对光子放疗的剂量学的优势.方法 选取10例肿块紧邻消化道器官放疗患者.治疗处方为用质子照射计划靶区1(PTV-1)50 Gy(RBE)分25次,然后用碳离子照射计划靶区2(PTV-2)15 Gy(RBE)分5次.采用相同数据和处方制定光子同步加量计划,危及器官限值参照RTOG1201.所有计划在满足危及器官限值前提下进行剂量评估.结果 光子计划PTV-1的95％处方剂量线覆盖V95略好于离子计划[(97.15±4.27)％:(96.25±6.69)％,P=0.049],光子计划PTV-2的V95与离子计划相近[(95.12±3.49)％:(94.60±6.22)％,P=0.277].离子计划受照组织(Body-PTV-1)积分剂量仅是光子计划的39.9％,肝-GTV平均剂量仅为光子计划的81.8％,胃和十二指肠低剂量照射体积显著低于光子计划.结论 肝-GTV受量是制约放疗靶区总剂量提升的主要因素;当肝内GTV较大时离子相比光子能维持相近靶区覆盖同时显著降低肝-GTV受量.

重离子放疗相对质子、光子放疗具有独特的物理学和生物学优势,使其在最大程度杀灭肿瘤组织的同时尽可能地保护周围正常组织.而碳离子则被公认为是目前最适于放疗的重离子.碳离子放疗在脊索瘤、头颈部恶性肿瘤、非小细胞肺癌、前列腺癌及宫颈癌等恶性肿瘤治疗中的优势已得到初步体现.了解碳离子放疗的特点及其在肿瘤治疗中的应用,有助于临床医生在将来的工作中更好地制定临床决策.