脑瘤出国质子治疗：法国居里研究所质子中心的“硬核”配置

　　法国巴黎居里癌症研究所（Institut Curie）一直以来都是国际肿瘤（包括脑瘤）病人进行质子治疗的热门目的地。

　　该研究所于1909年由居里夫人发起，主要研究放射性物质及其在物理、化学、生物学和医学中的应用，这也成为了世界上较早的集治疗、科研和教学为一体的肿瘤专科医院与研究机构，后更名为居里研究所。该研究所拥有多名世界大师级科学家，包括居里夫人在内的多名科学家共荣获了五次诺贝尔奖。

　　研究所由两个肿瘤专科医院和一个质子肿瘤（脑瘤）放射治疗中心组成，该质子中心在欧洲乃至世界范围内都处于较高水平，从1991年到2017年为近万名患者提供了质子治疗服务。

　　自2018年以来，居里研究所-质子治疗中心是欧洲研究中心社区（H2020计划，项目INSPIRE：Proton International Research中的基础设施）的成员单位，以促进欧洲研究人员（包括物理学家、生物学家、学生）使用提供高能质子束的基础设施。该质子治疗中心的团队在研发的多个领域拥有公认的专业知识，特别是围绕三个主要领域的研究：诊所，物理学和放射生物学。

　　除此之外，法国居里癌症研究所质子治疗中心还拥有多项高科技“硬核”质子治疗设备，如粒子加速器、影像设备和机器人系统等，所有这些构成了法国居里质子中心的强大“硬实力”。

　　粒子回旋加速器

　　法国居里质子治疗中心配有粒子加速器（回旋加速器），该加速器产生质子束，具有医疗应用所需的特性。该中心的团队还投资于研发计划，以提高机器性能和治疗质量。

　　粒子回旋加速器（质子束的较大能量为230 MeV，根据要处理的位置可还原为70 MeV）配备有束产生系统，离子源可传递质子。毫米级的提取光束通过使用磁铁的运输系统被引导至治疗室。可以通过扩宽光束大小的扩散系统，与纵向改变扩散的元素配对（双重散射-DS）或通过磁体（铅笔束扫描-PBS）来根据肿瘤的几何形状进行成形。中心的团队和IBA（加速器的供应商）已经生产并继续开发适当的工具，以检查机器的性能并确保其可靠并确保将剂量输送给患者。特别是，使用PBS技术对光束进行整合是研究的主要方面之一（2017年关于使用连续光束扫描肿瘤的论文，而不是被称为点扫描的常规技术）。其他发展与放射生物学研究项目密切相关（临床前实验“FLASH”和“pMBRT”的射束成形）。

　　相关的专家团队

　　Annalisa Patriarca，工程师，博士

　　JD Bocquet，助理工程师

　　S.Meyroneinc，工程师

　　C.Nauraye，医学物理学家，博士

　　影像与机器人

　　1991年，质子治疗中心在其治疗室中引入了机器人和成像系统，使患者可以与质子束相对放置。从那以后，机器人和医学成像技术继续在我们的中心得到发展和改进，以使居里研究所和其他中心的患者受益。

　　为了确保在质子治疗期间正确递送剂量，患者的位置必须精确到极为接近的毫米。在1990年代，放射治疗中可用的患者定位系统不足以满足这种需求。因此，质子治疗中心求助于机器人技术以使其适应其领域，从而开发并推出了世界上第一个医疗机器人定位器。从那时起，医疗机器人技术在放射治疗中变得越来越普遍，质子治疗中心继续在这一领域进行发展，以改善这一学科并将其应用于全球其他中心。

　　对精度的日益增长的需求还要求在医学成像领域中定义，量化和验证质子疗法治疗中各个步骤的重大进展。为此，质子治疗中心多年来一直在开发成像工具来帮助管理质子治疗方案。

　　相关的专家团队

　　J.Assuli，工程师

　　I.Pasquié，医学物理学家

　　L.De Marzi，医学物理学博士

　　放射生物学

　　放射生物学是一门旨在了解电离辐射对活生物体影响的学科。这是一个高度跨学科的领域，研究围绕两个主要领域展开，即癌症的治疗和放射防护。

　　从历史上看，由于这些束的物理特异性，选择质子来治疗癌症。实际上，这种类型的质子束减少了施用于肿瘤周围健康组织的剂量。

　　因此，通过科学界产生的信息，质子对生物体的影响不如更常规的电离辐射（X射线，电子）那么为人所知。这些知识上的差距部分是由于这种类型的装置的稀缺性以及研究团队在使用这些装置时遇到的困难。

　　该领域放射生物学的主要研究领域旨在了解X射线与质子之间观察到的生物学效应的差异（细胞毒性、副作用等），以提高质子治疗的有效性（质子/化学疗法的组合，开发新的治疗方案等），以评估光束轨迹中发射的次级粒子的影响。

　　尤其是，正在与CNRS-IMNC/NARA（Y.Prezado-研究助理）进行合作，开发基于空间剂量分配的创新放射技术（“质子微束放射治疗（pMBRT）”项目）：一种新的治疗方法”-Plancancer 2014-2019）。

　　医院与居里研究所研究中心之间正在进行合作，以表征质子束的生物学效应，例如扩散束和扫描束技术之间的差异，与组织中质子有关的生物学有效性的变化（F.Megnin-Chanet-INSERM U1196/UMR9187 CMIB），以及高剂量质子束的特性（FLASH项目-C.Fouillade和V.Favaudon-CNRS，INSERM，UMR3347，U1021，以及PROMUFLASH–P.Verrelle–居里研究所）。

　　相关的研究专家

　　V.Calugaru，医学博士，放射医学博士

　　R.Dendale，医学放射学家，医学博士

　　C.Nauraye，医学博士，医学博士

　　L.De Marzi，医学博士，医学博士

　　Patriarca，医学博士，医学博士

　　Pouzoulet，实验放射治疗平台经理，Radexp

　　信息系统

　　1991年，质子治疗中心开业时，还没有适合该学科的IT系统。因此，中心的团队开发了各种软件程序来管理设备和执行治疗所需的数据。

　　信息系统现在非常普及，质子治疗也是如此。从患者识别数据到为健康保险管理部门开具发票，包括提供适合于患者病理的个性化治疗所需的参数；所有这些信息都是数字交换的。

　　奥赛使用的某些软件程序是在内部专门开发的，以适应该学科的特殊性。中心的两个“历史”房间就是这种情况，但信息系统核心的软件OIS（肿瘤信息系统）就是这种情况，它与身份管理应用程序和回旋加速器控制系统进行交换，以指导束到治疗室之一。该软件会定期进行升级，以使其始终满足用户以及与其通信的其他软件程序的需求。

　　相关的研究专家

　　Frédéric Martin，工程师

　　Caroline Devalckenaere，工程师

　　数字仿真

　　高能质子束和治疗线几何形状的数字模拟基于计算，分析或蒙特卡洛方法。自1991年成立以来，我们的团队一直在开发治疗计划系统（TPS）的模型，以准备，检查和分析光束对患者的影响，特别是对于散射光束技术。

　　▲治疗计划示例：扫描质子微束（PBS）（单场均匀剂量技术，来自法国Dosisoft的Isogray®软件），与所谓的蒙特卡罗模拟和被动散射技术进行比较。

　　我们在模拟上的工作用于建立治疗机（光束线）的库（数据库），用于临床束的质量控制以及电离辐射（一次束或二次粒子，例如中子）的生物学效应建模。确实，对质子治疗的长期后果给予了特别关注，特别是对儿童。为了从这个角度优化现代双散射（DS）技术，或者在奥赛（Orsay）的质子治疗中心已经使用的强度调制技术（IMPT），正在对拟人体模进行研究，并进行大量计算通过蒙特卡洛模拟。

　　在居里研究所和CEA（IRFU，INCA-ANR2009项目），IRSN或Dosisoft（PROUESSE项目ANR2009）之间的协作下，使用MCNPX或GATE/GEANT4计算工具对所有处理线进行了精确建模。安装了一个计算集群（八个节点）（由AREVA 2012-2015赞助），有助于显着减少计算时间。目前，针对微束扫描技术的仿真开发是一项研究项目（DEDIPRO项目，AAP Physicancer 2014-INSERM）。

　　相关的研究专家

　　L.De Marzi，工程师，医学物理学家，博士

　　S.Delacroix，医学物理学家，博士学位

　　C.Nauraye，医学物理学家，博士

　　法国居里研究所较新出版物

　　Prezado Y，Jouvion G，Hardy D，Patriarca A，Nauraye C，Berggs J，Gonzales W，Guardiola C，Juchaux M，Labiod D，Dendale R，Jourdain L，Sebrie C和Pouzoulet F.（2017）。质子微束放射疗法不影响正常大鼠的大脑：长期临床，放射学和组织病理学分析。科学报告7，文章号：14403

　　Fouillade C，Favaudon V，Vozenin MC，Romeo PH，Bourhis J，Verrelle P，Devauchelle P，Patriarca A，Heinrich S，Mazal A，Dutreix M（2017），Les promesses du hautdébitde剂量和放射治疗，4747（1）），《癌症通报》

　　Marsolat F，De Marzi L，Pouzoulet F和Mazal A；（2016），包括次级粒子的线性分析能量传递模型：沿着质子笔形束中心轴的计算，物理。中生物学61740–757

　　Marsolat F，De Marzi L，Patriarca A，Nauraye C，Moignier C，Pomorski M，Moignau F，Heinrich S，Tromson D，Mazal A（2016），高能质子束中四个PTW微型金刚石探测器的剂量学特性，Phys Med生物学61（17）：6413-29

　　Peucelle C，Nauraye C，Patriarca A，Hierso E，Fournier-Bidoz N，Martínez-RoviraI和Prezado Y（2015），质子微束放射疗法：实验剂量学评估。中物理，42：7108–7113

　　Bonfrate A，Farah J，De Marzi L，Delacroix S，Constant E，HéraultJ和Clairand I（2016）将蒙特卡罗模拟与临床相关的被动散射质子治疗束线配置中的实验数据进行基准对比。放射防护51（2），113-122

　　Farah J，Bonfrate A，De Marzi L，De Oliveira A，Delacroix S，Martinetti F，Trompier F，Clairand I（2015）使用蒙特卡洛模拟和实验测量的质子治疗中预测中子辐射的分析模型的配置和验证。物理医学生物学31（3）：248-256

　　参考资料：https://institut-curie.org/

• 文章标题：脑瘤出国质子治疗：法国居里研究所质子中心的“硬核”配置
• 更新时间：2020-07-08 13:56:39