放疗目前用于50%的癌症患者。质子疗法可以更精确地进行放射治疗，并可减少对肿瘤周围正常组织的长期损害，从而在多年后导致不愉快的症状。但是它很昂贵，根据系统类型的不同，它的费用是传统放疗的2到10倍。有意义的、大规模的、随机的质子与光子的试验不太可能适用于所有的临床适应症。相反，质子疗法与最先进的调强放射治疗(IMRT)的治疗前比较使用预先设定的计划质量指标，将用于决定PT是否具有显著优势。这种评价可以通过治疗计划软件系统客观地进行。支付者、政府和保险公司将使用设定的标准，通过一个包含肿瘤控制、早期和晚期毒性以及总体终身护理成本的比较方程，来评估PT在个人中的价值。这样的分析将在逻辑上决定治疗平台的水平在临床结果的成本收益关系。关于质子在根治性放疗中的最佳利用的发表的估计范围从1%(英国，NHS)到美国的20%。来自几个欧洲国家的最新政策研究表明，在接受激进放疗的患者中，有10-15%的转化为质子。 That would require 15-20 treatment facilities across Britain. We were one of the last European countries to have an operational proton therapy service and now need to catch up.

放射治疗,质子疗法。

放疗目前用于50%的癌症患者。质子疗法可以更精确地进行放射治疗，并可减少对肿瘤周围正常组织的长期损害，从而在多年后导致不愉快的症状。但是它很昂贵，根据系统类型的不同，它的费用是传统放疗的2到10倍。有意义的、大规模的、随机的质子与光子的试验不太可能适用于所有的临床适应症。相反，质子疗法与最先进的调强放射治疗(IMRT)的治疗前比较使用预先设定的计划质量指标，将用于决定PT是否具有显著优势。这种评价可以通过治疗计划软件系统客观地进行。支付者、政府和保险公司将使用设定的标准，通过一个包含肿瘤控制、早期和晚期毒性以及总体终身护理成本的比较方程，来评估PT在个人中的价值。这样的分析将在逻辑上决定治疗平台的水平在临床结果的成本收益关系。关于质子在根治性放疗中的最佳利用的发表的估计范围从1%(英国，NHS)到美国的20%。来自几个欧洲国家的最新政策研究表明，在接受激进放疗的患者中，有10-15%的转化为质子。 That would require 15-20 treatment facilities across Britain. We were one of the last European countries to have an operational proton therapy service and now need to catch up.

放射治疗,质子疗法。

更精确的成像方法的出现和信息技术的巨大进步，使得辐射剂量对肿瘤的传递更加精确。对处于危险中的极度敏感器官的分布(每个器官具有不同的毒性)的更深入的了解降低了根治性治疗的早期和最显著的晚期毒性。图1显示了过去60年的发展时间表。

从放射性钴到线性加速器的转变主要发生在20世纪70年代。这是放置在光束线上的计算机控制准直仪的先驱，用于实时个性化每个治疗场的形状。1990年，适形疗法建立了毫米精度，适形疗法是根据被治疗癌症的形状，为所传输的辐射创造特定的、通常不规则的形状。

在调强放射治疗的光束整形和使用图像引导的实时检查方面的进一步发展预示着更高精度的时代的到来。目前，我们正在看到立体定向消融放疗和实时磁共振成像的进一步发展，随着肿瘤的缩小，可以改变场的尺寸——四维或适应性放疗。来自多个来源的数字融合图像很可能在治疗过程中对肿瘤收缩进行持续监测，从而再次减少对周围正常组织的毒性。同时使用磁共振成像和光束传输的巨大技术挑战已经解决，现在有两个商业系统可用。

19世纪晚期x射线和伽马射线的发现导致了癌症诊断和治疗的革命。1903年，英国物理学家威廉·布拉格(William Bragg)发现了粒子辐射的惊人行为。1917年，欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)在曼彻斯特工作时首次发现质子是带正电的关键核粒子。质子是亚原子正电荷粒子，现在由一种叫做回旋加速器的圆形加速器产生。质子的优势在于所谓的布拉格峰——它们在一个确定的点停止并释放所有的能量(图2)。这是理解为什么质子可能对一些患者更好的关键，因为质子可以保留临近癌症[1]的关键辐射敏感组织。

在到达肿瘤之前，质子和常规辐射都必须穿过患者的皮肤和周围组织。x射线光子没有质量和电荷，因此x射线光束具有很强的穿透力，可以在任何体积的被照射组织中传递剂量。然而，根据最初给予的能量，大多数辐射只在距离患者皮肤半厘米的地方发射。然后它逐渐失去这种能量，直到它到达目标。由于肿瘤几乎总是位于身体深处，光子积极地与外部健康细胞相互作用，只在更深的病变细胞上释放少量剩余的电离辐射。此外，由于光子并没有全部被人体组织阻挡，它们离开病人的身体，并在离开身体时继续发出辐射。这被称为出口剂量。

另一方面，质子表现出布拉格峰行为(图2)，峰值的深度取决于加速器系统给予质子的能量。因此，通过选择适当的能量，可以调节质子束向肿瘤提供最大剂量，对肿瘤前面的健康组织提供较少剂量，而对肿瘤后面的健康组织则完全不提供剂量。

放射治疗的目的是向肿瘤提供尽可能高的剂量，但尽可能多地保留肿瘤周围极度敏感的正常组织。某些器官特别敏感，比如脊髓、脑基底、眼睛、肠、肝和肾。布拉格峰可以更精确地将辐射剂量输送到肿瘤，而不影响光束下游的任何组织。

在大多数患者中，x射线束的额外扩散剂量在临床上是可以接受的——不太可能有显著的副作用，而且患者年龄较大，因此继发性癌症的可能性不是问题。在这种情况下，x射线治疗可能是首选的，因为它们对病人的安装或体位可能出现的错误不像质子束那么敏感。他们提供了更多的便利，因为当地可以获得治疗。但在少数患者中，质子束的额外靶向和周围组织剂量的减少是至关重要的。

问题在于成本。质子是电子的1835倍。质子需要更多的能量才能移动，所以使用回旋加速器或同步回旋加速器来加速质子一圈又一圈地转，速度越来越快。这些房子又大又贵，造价高达8000万英镑，另外还有2500万英镑用于安置它们(表1)。最近，成本有所下降，一款紧凑型的造价为1500万英镑。与150万英镑的传统放疗机相比，这仍然是一个劣势。而且质子的配备要求也要高得多——通常是LINAC的四倍。这一切都意味着，每部分放射治疗的总成本不可避免地要高得多。

然而，质子治疗明显比目前基于LINAC的常规放射治疗更昂贵。在遗留系统中，质子/常规放疗的成本比几乎是10倍。英国国民医疗服务系统(NHS England)正在两个地点安装这样的瓦里安系统。在质子合作伙伴安装的紧凑型系统中，这一数字下降到两个以下。随着价差的缩小，对质子的需求很可能会增加，因为相比使用光子，计划的目标体积可以用更大的临界正常组织节省来实现。

如图3所示，在全球范围内，PBT系统的数量和在其中接受治疗的患者数量有快速增长。随着更多设施投入使用，这一数字正呈指数增长。

有140项观察性(主要是2期)研究涉及一系列肿瘤类型[3]。此外还有11项随机对照(3期)研究，针对包括前列腺、肺、乳腺和脑部在内的一系列肿瘤。现在不太可能有进一步的大规模随机临床试验，而是使用预先确定的计划质量指标，在单个患者中进行质子与常规放疗的治疗前比较。利用治疗计划软件系统可以客观地进行评估。支付方、政府(包括英国NHS)和保险公司将使用这些标准来评估质子治疗对单个患者的价值，公式如下:

$$\text{价值}\text{＝}\frac{\text{减少潜在的副作用}}{\text{成本}}$$

绝对适应症-主要是患有脊髓和脑瘤的儿童和青壮年。2015年的一项信息自由申请显示，2016年，210名患者从英国被送往国外接受PBT治疗，总治疗费用为1233万英镑。据估计，英国每年至少有750名这样的儿童从质子治疗中受益。

有很大一部分患者可能受益的癌症类型-肺，左乳，头颈部和食道通过减少长期副作用[4]。

肿瘤和关键正常组织的解剖结构有利于质子剂量分布的患者。这可能是任何类型的癌症或部位的根治性放疗被提议。这意味着放射治疗的目的是根除癌症，从而治愈病人。为了确定是否将标明质子，有必要构建质子和光子计划，并对人工或计算机评分进行剂量体积直方图的比较分析。这将需要开发正常组织并发症概率(NTCP)模型，应用于每个患者来计算其NTCP的个体变化(ΔNTCP)。这代表了质子和光子对不同危险器官的不同处理。医疗服务的购买者可以根据ΔNTCP的百分比来设定质子治疗的阈值，在这个百分比之上，不同的危险器官[5]首选质子。

欧洲的共识是，10-15%的放射治疗是通过质子进行的，这可能是最现实的未来方案，这也是荷兰、德国、法国、意大利和斯堪的纳维亚国家卫生部门战略规划的基础。这与英国国家医疗服务体系当前的战略文件中概述的国家医疗服务体系计划有相当大的差异——2014- 2024年的放射治疗愿景——该文件只要求英国国家医疗服务体系目前正在建设的两个设施，英国癌症研究报告[6]。汇总的欧洲战略数据表明，英国需要0-20个PBT设施。

英国国家医疗服务体系计划将仅有1%的根治性放疗通过质子传输。这与其他欧洲国家的计划相比是不利的。事实上，英国国民医疗服务体系英国质子治疗临床带头人Adrian Crellin博士在2014年12月[7]写道:

“整个商业案例预计将在2015年初获得批准，第一批患者将在2018年接受治疗。”这些中心每年将有能力治疗多达1500名患者，并通过英国国家医疗服务体系获得稳定的收入来源。这只占英国放射治疗的1%。在欧洲大陆，意大利、德国、法国、捷克共和国和瑞士已经设立了相关设施。瑞典、丹麦和荷兰确认的PT策略是质子容量分别提供放疗工作量的14%、15%和10%。”

自从写了这篇文章以来，动态已经发生了变化。两个NHS PT系统的建设出现了延误。一个独立部门设施现已全面运作，另有五个设施正在建设中。Crellin博士最近发布的一份路线图完全忽略了这种不断发展的技术对私营部门发展的影响[8]。

来源:PPI -内部时间表;NHS -瓦里安数据;高级肿瘤治疗-分析师报告[9](目前还没有这种技术的高能量工作原型)。PPI中心使用IBA和NHS中心的瓦里安设备。

在过去的十年里，英国国家医疗服务体系将越来越多的病人送往国外接受质子束治疗，主要是佛罗里达州的杰克逊维尔。其他患者在瑞士和德国接受了治疗。从今年开始，这将不再是必要的。目前正在建设两个NHS设施。第一家是在曼彻斯特的克里斯蒂医院，将于2018年底开业。第二次在伦敦大学学院医院进行，现在推迟到2020年以后。另外还设立了六个私营部门单位。其中一家是南威尔士的卢瑟福癌症中心，于2018年4月治疗了第一个患者。但是，即使所有设施都投入使用，可预见的是产能不足。我们是最后一个规模可观的欧洲国家

“我们需要评估英国对体育锻炼的实际需求，以建立切实可行的能力。来自其他欧洲国家的比较估计表明，到2022年将需要15至20个PT设施满负荷运转。这将确保目前接受根治性放疗的患者中有10%将获得质子。这将需要在放射治疗服务及其信息技术网络的组织方面作出重大政策改变。

图4显示了未来五年英国PT设施的可能投入使用情况。在没有延误的情况下，即使在满负荷双班和周末工作的情况下，这也只能提供5%的根治性放疗能力。鉴于建造和启用PT设施需要时间，现阶段需要进一步的公共或私人投资。

威尔士政府的卫生和社会服务部已经批准了PPI和威尔士国家医疗服务体系之间的初步合作，以探索提供一系列癌症服务。威尔士卫生专门服务委员会(WHSSC)的专家专员正在为PT制定一份委托文件，一旦满足所有质量和安全标准，威尔士患者将在卢瑟福癌症中心接受治疗。这家诊所刚刚在威尔士卫生保健监察局(相当于英国医疗质量委员会)成功注册，现在已经治疗了第一个病人。在分娩[10]之前，所有的放疗计划都由费城宾夕法尼亚大学医院的质子团队进行同行评审。

除非紧急改变政策，否则到2020年，英国的放射治疗质量将再次赶不上邻国。将另一种新的放射治疗技术——IMRT和IGRT引入常规临床实践已有十多年的失败将会重演。现在，总理的放射治疗基金的直接干预至少部分地纠正了这种情况。一位著名的美国观察家评论说，通过公私合作的高性能计算机网络连接小型质子中心的网络是一种合理的发展方式。考虑到建造必要设施所需的时间，如果我们要确保所有癌症患者得到尽可能好的治疗，就需要鼓励这种创新合作。

两位作者都是宝腾国际合作伙伴有限公司的创始人。我们对这篇文章贡献相同。