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第一章 带电粒子放射治疗的历史1

质子2

质子的发现3

初期的质子放射生物学研究3

质子治疗的开始4

用于质子治疗的技术5

基于医院的质子治疗设施6

第二章 带电粒子的放射生物学7

能量沉积和相对生物学效应7

生物学效应的关键靶区8

细胞凋亡、突变和转化的相对生物学效应9

临床治疗用SOBP束流的相对生物学效应10

质子SOBP束相对生物学效应随深度的变化关系12

相对生物学效应作为质子剂量和靶区α/β比值的函数13

碳离子SOBP束流的相对生物学效应13

治疗计划用相对生物学效应的计算和模型14

低剂量照射和质量因子15

总结15

第三章 治疗机构的设计17

治疗机构的类型17

构成要素18

患者和工作人员流向20

项目成本22

建筑和设备的接合23

建设进度23

未来的质子中心23

第四章 粒子加速器25

粒子加速器物理引论25

治疗装置用的粒子加速器25

临床应用对加速器要求的影响25

加速器的类型26

回旋加速器26

同步加速器27

束流传递系统28

屏蔽要求29

新的和重新再用（revisited）的技术29

固定聚焦交变梯度加速器29

安装在旋转机架上的回旋加速器29

高梯度直线加速器29

激光和等离子加速29

总结30

第五章 治疗传递系统31

第五章A——被动束流散射31

基础物理31

停止31

散射31

高Z和低Z材料32

核反应32

单散射32

射程调制33

上游33

下游33

叠片33

束流的门控和束流强度调制34

双散射34

患者专用部件34

患者专用准直孔径3

射程补偿器35

横向和后沿剂量下降35

设计程序36

临床限制36

被动系统中的中子剂量37

总结37

第五章B——笔形束扫描38

物理和技术39

剂量计的精度42

后沿剂量下降42

侧向剂量下降42

用扫描加强边沿锐度42

束流扫描的准直43

器官运动43

旋转机架2：一个供扫描用的新平台44

扫描运行模式45

总结46

致谢46

第六章 质子治疗的质量保证48

简介48

放射肿瘤学质量保证的作用48

放射治疗的物理和技术质量保证48

质子放射治疗的物理和技术质量保证49

质子放射治疗的质量保证49

QA和束流传输系统50

患者摆位：固定、体位和验证51

影像系统的质量保证51

常规QA概述52

总结53

第七章 计划和治疗中的患者摆位和摆位校验54

不确定度和摆位问题54

患者固定55

患者摆位56

坐位患者摆位和固定射线束56

六轴平行椅57

四支架驱动床58

旋转立体定向装置58

等中心射线束58

工业多关节型机器人58

连续6自由度悬臂床58

患者摆位装置的一般要求59

患者摆位校验的方法60

室内数字式X线照相术60

室外CT61

不透X线标记61

眼部治疗成像61

容积摆位61

超声成像62

室内CT62

锥形束CT62

几何学考虑63

重建63

其他问题63

重带电粒子应用中锥形束CT的缺点63

备用方案63

质子放射照相63

现场正电子断层照相法64

重复四维-CT64

总结和展望64

第八章 计划设计66

第八章A——系统和优化原理66

散射质子射野66

射线生成66

散射质子射野68

靶区考虑71

剂量特性72

调强质子治疗76

第八章B——被动散射82

前列腺82

泪腺84

大椎体肿瘤86

头颈90

第八章C——调强质子治疗93

调强质子治疗93

治疗计划94

调强质子治疗照射方式：计划退化的问题95

调强质子治疗和单野均匀剂量计划——有差异吗？97

调强质子治疗——案例研究99

总结99

致谢99

第九章 质子放射治疗的临床问题101

质子放射治疗在当今高科技放射治疗技术中的临床作用103

均衡和随机临床试验103

临床医师无法预测随机临床试验的结果103

质子与光子随机临床对比试验104

质子剂量递增的随机研究104

质子和放射治疗技术进展105

影像引导105

靶区界定105

治疗计划验证和适应性治疗105

质子辐照范围的优化（合理使用质子放射范围的末端剂量）105

质子放射治疗的成本105

第十章 重带电粒子放射治疗的经验概述108

重离子的物理和放射生物学特性108

物理特性108

生物学特性109

碳离子放射治疗的潜在优势109

剂量分布109

改善治疗增益比109

低分割放疗110

癌转移的潜在抑制110

NIRS的碳离子治疗设施110

重离子放射治疗的治疗计划110

重离子放射治疗的临床效果111

头颈部肿瘤111

颅底肿瘤112

非小细胞肺癌112

肝细胞癌112

前列腺癌113

骨与软组织肿瘤113

直肠癌（术后盆腔复发）114

宫颈癌114

胰腺癌115

眼部肿瘤115

脑肿瘤115

总结115

第十一章 儿童肿瘤118

儿童肿瘤的放射治疗118

质子治疗儿童肿瘤118

减少早期反应（急性反应）118

减少晚期反应120

第二原发肿瘤120

生长121

神经认知毒性121

耳毒性122

质子调强放射治疗122

具体病种122

髓母细胞瘤122

治疗技术123

横纹肌肉瘤123

治疗技术123

视网膜母细胞瘤125

治疗技术126

颅咽管瘤126

治疗技术127

低级别胶质瘤127

治疗技术127

室管膜瘤128

治疗技术128

治疗儿童的临床问题128

使用质子治疗儿童患者的潜在成本优势128

生存质量129

治疗儿童的实际问题129

第十二章 中枢神经系统疾病132

体位固定和治疗计划132

中枢神经系统分次质子放射治疗固定技术132

中枢神经系统质子立体定向放射外科固定技术132

中枢神经系统质子放射治疗的治疗计划和实施133

良性疾病134

动静脉畸形134

隐匿性脑血管畸形136

前庭神经鞘瘤（听神经瘤）136

垂体腺瘤137

脑膜瘤138

恶性疾病139

低度恶性胶质瘤139

高度恶性胶质瘤139

中枢神经系统组织治疗相关的不良反应140

第十三章 眼部肿瘤142

质子放射治疗的基本原理142

患者的选择142

诊断、分期以及靶区定义143

质子治疗143

治疗计划的制订143

患者的固定方法144

图像引导和靶区确认144

分割方式145

临床结果146

局部控制率146

黑色素瘤相关的死亡率147

视力敏感度147

眶内容物剜除148

并发症148

碳离子放射治疗149

总结和展望149

第十四章 颅底和颈椎肿瘤152

局部控制及生存153

软骨肉瘤153

脊索瘤154

副作用155

预后因素156

病理特点156

肿瘤大小的预后价值156

高放射剂量与疗效的相关性156

适当靶区覆盖的重要性157

年龄或性别的预示作用157

延迟质子治疗对控制率的影响157

碳离子放射治疗157

其他放射治疗技术158

总结以及治疗方案的确定158

预后指标的总结159

质子放射治疗的概念159

术后质子放射治疗的适应证159

第十五章 骨和软组织肿瘤162

软组织肉瘤的放射治疗162

脊椎或椎旁软组织肉瘤163

质子治疗163

质子放射治疗技术164

正常组织剂量限制166

调强质子放射治疗166

重离子放射治疗167

治疗技术167

尤文肉瘤168

腹膜后软组织肉瘤169

治疗技术170

骨盆软组织肉瘤170

治疗技术171

肢体软组织肉瘤171

治疗技术171

第十六章 头颈部肿瘤174

第十六章A 上颌窦和鼻腔174

概况174

流行病学174

病理学174

自然发展史174

诊断和分期175

一般处理原则175

带电粒子治疗的优势175

治疗计划比较的研究175

临床治疗效果176

质子治疗176

轻离子治疗177

碳离子治疗177

日本国立放射医学综合研究所（National Institute of Radiological Sciences,NIRS）177

德国Gesellschaft für Sehwerionenforschung（GSI）177

治疗技术177

固定体位和摆位177

患者资料的收集178

靶区定义178

摆位验证——图像引导178

照射技术178

质子治疗178

碳离子治疗178

剂量、分割和剂量限制179

质子治疗（MGH的经验）179

碳离子治疗的经验179

危及器官的毒性179

视通路179

脑毒性180

特殊组织学类型的治疗180

鳞癌、未分化癌和腺癌180

囊腺癌181

质子治疗181

碳离子治疗182

嗅神经母细胞瘤182

质子治疗182

黏膜黑色素瘤183

总结183

第十六章B 鼻咽部185

前言185

解剖185

流行病学185

病因学185

病理学186

肿瘤的自然病程186

局部侵犯186

淋巴蔓延186

血行转移186

临床表现187

诊断评估187

质子束流放射治疗187

治疗模拟定位188

靶区勾画定义188

处方剂量188

治疗计划和照射方法189

治疗效果189

二维放射治疗同时并用化疗189

IMRT189

质子束流放射治疗或IMRT同时并用化疗190

未来发展方向190

第十六章C 口咽、口腔和唾液腺191

概论191

口咽和口腔肿瘤192

背景192

质子193

LLUMC应用的治疗方法193

LLUMC治疗近况194

中子194

高线性能量传递（LET）的带电粒子195

唾液腺肿瘤195

背景195

治疗方法195

质子195

质子的治疗方法195

中子195

高LET的带电粒子196

第十七章 前列腺癌198

现代质子治疗技术199

质子治疗前列腺癌的临床研究200

临床上第一个前列腺癌的质子治疗研究200

第一个前列腺质子治疗的随机试验201

采用前列腺特异性抗原筛查之后前列腺癌的质子束治疗202

第二个随机研究202

质子束与其他高剂量技术的比较203

临床研究203

计划比较研究204

总结205

碳离子束治疗205

第十八章 肺癌207

治疗计划比较207

剂量因素208

临床治疗计划208

临床结果209

总结211

第十九章 胃肠道恶性肿瘤212

肝细胞癌212

质子放射治疗213

生存率、局部控制率及治疗并发症213

重复的质子束治疗215

筑波目前采用的治疗技术217

评论217

碳离子放射治疗218

碳离子束的初步临床试验218

治疗的毒副作用218

碳离子的疗效218

带电粒子放射治疗的患者选择219

前景展望219

食管癌220

生存率、局部控制率和并发症220

筑波目前采取的治疗流程221

评论222

胰腺癌222

碳离子放射治疗的临床试验222

毒副作用222

疗效222

前景展望223

直肠癌术后复发223

碳离子放射治疗的临床试验223

毒副作用223

疗效223

前景展望223

总结223

第二十章 妇科肿瘤225

粒子束放射治疗的优势225

宫颈癌的中子治疗225

肿瘤放射治疗协会的研究225

宫颈癌的锎252中子近距离放射治疗226

日本国立放射医学综合研究所的宫颈癌中子治疗的Ⅰ期和Ⅱ期研究226

宫颈癌的质子束放射治疗226

治疗计划研究226

临床结果226

宫颈癌的碳离子放射治疗228

日本国立放射医学综合研究所的碳离子治疗228

治疗计划228

碳离子束的治疗剂量229

治疗方案229

临床结果230

预后因素233

子宫内膜及宫颈腺癌233

第二十一章 乳腺癌236

乳腺放射治疗的远期效应236

早期乳腺癌的治疗237

部分乳腺照射238

局部晚期乳腺癌的治疗239

效益分析241

总结和研究展望241

第二十二章 质子在淋巴瘤治疗中的潜在作用244

霍奇金淋巴瘤伴纵隔大肿块244

纵隔淋巴瘤的治疗245