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Highlighting JAPAN

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科学技术

从不能治愈到可治愈

实时肿瘤追踪推进了癌症治疗



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在2009年,日本的综合科学技术会议建立了一项名为世界尖端创新研发科学技术的资助项目(简称为FIRST项目)。这个项目有着非常宏伟的目标,那就是提升在诸多研究领域的前沿科学研究实力,并期望用五年时间在各个领域内获得世界领先地位。

医学博士出身的白土博树教授就是被精心挑选出来参与“FIRST项目”的三十位核心研究学者其中之一。工作在北海道大学医学研究科放射治疗医学专业的白土教授把研究方向放在了开发出一套放射治疗技术,从而把之前癌症的不可治愈问题攻克下来。

对于确定这样一个研究方向的原因,白土教授解释说“现在的放射治疗百分之九十都是使用X射线,这能够治愈大小在3厘米左右的肿瘤。但想要治愈更大的肿瘤,相比而言是很困难的” 。这是因为X射线具有穿透物质的能力,在治疗时会不可避免地损伤到癌细胞下面的健康组织,而且对于穿透更大的区域,或者在移动中的肿瘤时会对健康的细胞造成损伤。

相比X射线放疗,质子束治疗因其可控性、不会带来相关的疼痛,以及能避免对健康身体器官和组织造成伤害已经获得越来越多的关注。在质子束放疗中,氢原子原子核里的质子通过加速获得极高能量,并集中照射在肿瘤上。白土教授说“在使用了质子放疗技术后,比起X射线,即使大到6厘米的肿瘤也能被更安全地治愈。对于移动中的肿瘤,质子放疗也会存在技术难度,比如说肿瘤因为人体呼吸而随时移动着。”因为这就需要对肿瘤有高精度的定点控制。

而高精度的定点控制正好是白土教授决心去攻克的技术难题。“我在30岁左右的时候就开始了移动肿瘤的放疗研究,目的是为了把移动中的肿瘤像静止时一样简单地治愈。所以我有了把质子束放疗,与当时同样也在研发进行中的机器人技术结合的想法。而且对于大块肿瘤,特别是那些因为病人呼吸而正在移动着的肿瘤来说,计算机模式识别似乎是最好的解决办法”。这项技术创新让放射线在没有人工控制的时候,能够被应用到精确定位之中。

这项研究结果现在被白土教授称为实时肿瘤追踪质子束治疗系统。这是一套分子成像系统,在点对点扫描以及对癌细胞实时追踪的帮助下,系统可以治愈大块的癌症和移动中的肿瘤。“这套系统让肺癌患者的五年生存率从10%提升到了30%。”白土博士补充说明到。

此外,这项技术的关键难度在于患者体内癌细胞的计算机追踪。白土教授解释说“实际上,要找到肺癌的病灶还是很容易的,因为它是被空气所包围着。但要在肝脏这样水分较多的器官里识别出癌细胞就非常困难了。这是因为正常健康的细胞和癌细胞都具有相同的成分”。

这个难题在对癌细胞进行金属片标识之后被攻克下来,这些金属片是由金子制成,大小在2毫米左右,但对人体是无害的。“在项目中,我们必须开发出这项技术以提升我们设备的癌细胞精确可视化能力。”

这项实时肿瘤追踪的质子束治疗系统是由北海道大学与日立公司在五年内联合研发出来的成果。未来的发展课题将会是将这套设备小型化,并在推广到全球时低成本化,但白土教授为自己的研究工作还添加了一个任务,那就是为癌症患者的治疗提供更有效的选择。白土教授自己打算在获得日本医疗器械许可后,从2014年3月开始实行该设备的临床使用。白土教授还介绍说“实际上,作为美国最好的医院之一的梅奥诊所已经购买了我们的设备。”

作为一名医生,白土教授说自己的愿望是“救助所有的癌症患者。”在有了这项创新之后,白土教授在朝着实现这个愿望的路上更踏进了一步!



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