Download to read offline
Uploaded byKs doctor
1141114-重粒子、質子及光子放射治療的迷思興釋疑New particle therapy modify.pdf
日期：114年11月14日 講題：重粒子、質子及光子放射治療的迷思興釋疑 講師：阮綜合醫院放腫科 梁雲 副院長
1141114-重粒子、質子及光子放射治療的迷思興釋疑New particle therapy modify.pdf
- 1. 重粒子、質子及光子 放射治療 的選擇與迷思、 梁 雲醫師 阮綜合醫院 放射腫瘤科
- 2. 認識它、面對它----粒子治療的挑戰 Face the Challengesof Particle Therapy https://www.particle.or.jp/hirtjapan/en/what/
- 3. Terminology • RBE (RelativeBiological Effect) • LET (Linear Energy Transfer): the energy of ionizing radiation is deposited in a material per unit length. • OER (Oxygen Enhanced Ratio) • SOBP(Spread Out Bragg Peak): broadened region of increased radiation dose created by modulating the energy of protons.
- 4.
- 5. Gunma_1 What is ParticleTherapy • The 1st proposed by R.R.Wilson in 1946 • The 1st radiological use of hadrons in 1954 by Cornelius Tobias and John Lawrence at the Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) • This pioneer used of hadrons for therapeutic of human patients in 1992. 5 http://www.teambest.in/particle-therapy/index.html 硅
- 6. Radiobiological Benefits • Greatermass • Multiple scattering • Range straggling • High Linear Energy Transfer (LET) • Larger RBE 6 Relative Biological Effectiveness (RBE) 增氧比(OER) Why We Need Particle Therapy
- 8. Comparison of thebeam profiles of photons, protons and carbon ions Kraft G. History of the heavy ion therapy at GSI. 2013.
- 9. Comparison of thebeam profiles of photons, protons and carbon ions Chu W.T. , RELATIVISTIC ION BEAMS FOR TREATING HUMAN CANCER, LBNL, Berkeley
- 10. Comparison of thetumor control rates of chordomas Kraft G. History of the heavy ion therapy at GSI. 2013
- 11.
- 12. 1968 TSGH Co-60 1970 1990 SRS 2005 Tomotherapy 1958 First Co-60 NTUH 1993 MLC 2D 1995 3DCRT 台灣放射治療發展史 1999 IMRT 2012 SBRT Permanent Brachy 2015 1st Proton CGMH-LK 1960 VGHTPE Co-60 Cs-137 Superficial 1978 Linac 2002 Motion Management 1998 CT-Sim 2001 Cyberknife 2001 IGRT 1992 G-knife 1980 RAL 1996 IORT 2006 Novalis 2009 VMAT 1993 2.5D 2020 1stMR-LINAC KMUH 12 2004 BNCT 2022 VGHTPE C-ion Courtesy M.H. Liou
- 13. 台灣粒子治療 規劃發展進度實況 Proton/Carbon • 1990:美國 Loma Linda proton • 1992-96: 長庚 /北榮/ 台大&… • 1995-96: 台灣質子治療可行性評估 • 2001-2006台大竹北生醫園區質子治療 • 2007:長庚宣布設置質子治療 • 2007:台大/郭台銘合作宣布質子治療 • 2007:張榮發宣布設置重粒子 • 2009台北榮總宣布設置重粒子治療 • 2012-13:彰基/北醫/三總/馬偕質子治療 • 2014中國醫藥大學質子/(重粒子治療 ) • 2015長庚醫院質子治療開始 • 2016慈濟醫院重粒子治療 • 2019高雄長庚醫院質子治療開始 • 2022 預計台北榮總重粒子治療開始 13
- 14. 台灣粒子治療 規劃發展進度實況 Proton/Carbon • 1990:美國 Loma Linda proton • 1992-96: 長庚 /北榮/ 台大&… • 1995-96: 台灣質子治療可行性評估 • 2001-2006台大竹北生醫園區質子治療 • 2007:長庚宣布設置質子治療 • 2007:台大/郭台銘合作宣布質子治療 • 2007:張榮發宣布設置重粒子 • 2009台北榮總宣布設置重粒子治療 • 2012-13:彰基/北醫/三總/馬偕質子治療 • 2014中國醫藥大學質子/(重粒子治療 ) • 2015長庚醫院質子治療開始 • 2016慈濟醫院重粒子治療 • 2019高雄長庚醫院質子治療開始 • 2022 預計台北榮總重粒子治療開始 14 Courtesy C.Y. Yeh
- 15.
- 16. • 2014年全世界 粒子治療中心 只有約50家， 但到2019年， 就突破百家。 • 估計到2027年 全球將近200 家粒子治療中 心。 Statisticsof particle therapy facilities worldwide https://www.ptcog.ch/
- 17. Statistics of patientstreated in particle therapy facilities worldwide • 到2021 年全 球接受過粒 子治療達30 萬人。 • 市場規模達 到 681 億美 元，預計到 2027 年將超 過 770 億美 元，平均年 複合增長率 為2.07%。 https://www.ptcog.ch/
- 18. 癌症治療最後一塊拼圖 粒子治療台灣密度全球第一 P (Machines/Rooms) 109/ 248 C-ion (Machines/Rooms) 14 / 37 29 / 64 4 / 10 1/3 0 4/11 2/4 5/9 0 19/33 7/21 2/5 0 3/8 1/2 44/113 0 1/1 0 Jun. 2023 1/1 0 https://www.ptcog.ch/
- 19.
- 20.
- 21. 21 目前全球已有近30 萬的粒 子治療個案 單機型質子機+強度調控粒 子治療計畫系統+影像導航 結合+呼吸調控系統 全台已通過 9家質子中心及 3 家重粒子(碳離子)中心， 提供 23 間治療室使用粒子 射束治療病患 全國粒子治療設備合理量之評估計算
- 22. 20230515 台北榮總 Hitachi 20170613動土，2024啟用 台大輻質中心 Varian、2個Gantry、1個固定 20220805 北醫質子中心 IBA Proteus®ONE 1個Gantry 具備PBS、IMPT、超導 ?高醫附醫 尚未決定廠牌 20151103啟用 林口長庚質子中心 Sumitomo、4個Gantry 1個固定 衛福部核准11+3+?家醫院建置 多 多 單 單 20181029啟用 高雄長庚質子中心Sumitomo、 3個Gantry、1個固定 多 ? 馬偕 尚未決定廠牌 單 預估2024 中國醫水湳重粒子及質子中心 Varian 預估2023 彰基精緻質子中心 IBA Proteus®ONE 單 臺灣粒子治療地圖 ? 預估2025 慈濟 尚未決定廠牌 重 重 單 ? 預估 三總 尚未決定廠牌 單 重 預估? 台中榮總質子中心 Sumitomo、2個Gantry 多 單 預估2024 大林慈濟質子中心 尚未決定廠牌 預估? 義大質子中心 尚未決定廠牌 多
- 23. 北部粒子治療建置現況 醫院 台北榮總 台北醫學大學附設 醫院 林口長庚 台大醫院癌醫分院 動工 時程 2019年1月1日2018年3月 2011年 2017年 使用 機型 日立公司重粒子放 射治療系統 HyBEAT (The Heavy Ion Therapy System HyBEAT) 比利時IBA (Ion Beam Applications) 單機型超導型質子 治療機 日本三井住友重工 建造 Varian ProBeam 質 子治療系統 投資 金額 45億元 17億元 54億元 45~50億元 運轉 時程 2022年6月30日執 行六例人體臨床試 驗，預計2023年7 月正式提供治療服 務。 2022年7月底執行 治療。 2014年完成臨床試 驗，2015年11月正 式提供質子治療。 2022年3月前開始 收案治療腫瘤病人。
- 25. Layout of TraditionalProton 25
- 26.
- 27.
- 28.
- 31.
- 32. - 32 - ProteusONE: Proton Therapy MadeEasy COMPACT Robust Gantry & accelerator design IMPT Most precise treatments Easy Workflow INTEGRATED Software, Dosimetry & Training ONLY
- 33.
- 34.
- 35.
- 36.
- 39.
- 40. 斥資超過新台幣 45 億元 •108 年 1 月 14 日動工 • 109 年 6 月 30 日完工 • 110 年 6 月 11 日取得「高 強度輻射設施試運轉許可」 • 111 年5 月 11 日正式獲得 原子能委員會「高強度輻 射設施使用許可」 • 111 年6 月 15 日衛福部批 准進行早期安全性與設備 運轉有效性臨床試驗 • 111 年6 月 30 日臨床試驗 https://heho.com.tw/archives/230322
- 42.
- 43.
- 44.
- 48.
- 49. Dose Distribution ofRadiation Considering Biological Effects 49 Courtesy Lei Dong, Ph.D IMRT IMPT 75Gy 10Gy 75Gy 45Gy 75Gy 10Gy 75Gy 45Gy
- 50. Large Liver Cancer (45Gyin 15 fractions) IMRT IMPT 50 Courtesy Lei Dong, Ph.D IMRT IMPT
- 51. Lung Cancer (7Gyx 10 fxs) IMRT IMPT Dong/SPTC Mean Lung Dose = 13 Gy Mean Lung Dose = 19 Gy 51 Courtesy Lei Dong, Ph.D IMRT IMPT
- 52. 52 Dosimetric Comparison forHN Steven J. Frank: Semin RadiatOncol28:108-113, 2018
- 53. Hirohiko Tsujii: Overviewof Particle Therapy- Past, Present and Future, Hualien Tzu-Chi General Hospital 53
- 54. Different Radiation Inducedsecondary Malignancy Secondary Malignancy Risk Following Proton Radiation Therapy Bree R Eaton 1,†,*, Shannon M MacDonald 1, Torunn I Yock 1, Nancy J Tarbell 1 •PMCID: PMC4659915 PMID: 26636040 Radiation induced secondary malignancies: a review article" https://www.e-roj.org/journal/view.php?doi=10.3857/roj.2018.00290 Second cancer risk after primary cancer treatment with three-dimensional conformal, intensity-modulated, or proton beam radiation therapy Michael Xiang MD, PhD, Daniel T. Chang MD, Erqi L. Pollom MD, MS First published: 19 May 2020 https://doi.org/10.1002/cncr.32938Citations: 145 Secondary Neoplasms in Children with Central Nervous System (CNS) Tumors Following Radiotherapy in the Modern Era Daniel Indelicato1, Kathryn Tringale2, Julie Bradley1, Raymond Mailhot Vega1, Christopher Morris1, Dana Casey3, Suzanne Wolden2 1 University of Florida, Jacksonville, FL, USA. 2 Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA. 3 University of North Carolina, Chapel Hill, NC, USA
- 55. Different Radiation Inducedsecondary Malignancy Following modern radiotherapy, approximately 2% of children with a CNS tumor will develop a second neoplasm within 10 years of treatment. Compared to IMRT, PT was not associated with an overall reduction in second neoplasms.
- 56. It occurred tome that wealthy patients have a better chance to receive PBT than that of poor patients because of self-pay or better insurance (linage below). Therefore, one should be careful to compare clinical outcome from non-randomized trials. Social and wealthy status affects clinical outcome because of nutrition, exercise and health care, which could be part of reason (and minor reason) for less complication from PBT. Association of Race With Receipt of Proton Beam Therapy for Patients With Newly Diagnosed Cancer in the US, 2004-2018
- 57.
- 58. Skin Sparing? 59 doi: 10.3978/j.issn.2218-676X.2012.12.02 CurrentChallenges of Particle Therapy
- 59. Current Challenges ofParticle Therapy 60 Tony Lomax, PSI Tumor Shrinkage
- 60. Current Challenges ofParticle Therapy 61 Organ motion and interplay effect
- 61. 62 Current Challenges ofParticle Therapy Density heterogeneity effects
- 62.
- 63. Proton Beam ActivationProducts 64 Reaction Half-life Threshold Energy (MeV) 16O(p,pn)15O 2.0 min 16.6 16O(p,2p2n)13N 10.0 min 5.5 16O(p,3p3n)13C 20.3 min 14.3 14N(p,pn)13N 10.0 min 11.3 14N(p,2p2n)11C 20.3 min 3.1 12C(p,pn)17N 20.3 min 20.3 Current Challenges of Particle Therapy
- 64. 日本相關質子設備工作人員劑量 人員(關鍵群體) 劑量值 備註 加速器運轉人員有效劑量0.35 mSv/y 加速器運轉過程輻射劑量之貢獻 醫事放射師 有效劑量0.027mSv/y 有效劑量2.2 mSv/y 有效劑量3.2 mSv/y 肢端劑量31.2~73.5mSv/y • 治療室內質子束損失時產生瞬發輻射 • 噴嘴附近活化產物(準直器)等活化治療 附屬物 • 病患體內活化造成的輻射劑量 加速器維修人員 每季 < 5 mSv 每年 < 20 mSv • 維修過程中輻射劑量之貢獻 • 採用維修過程人員劑量記錄方式進行 • 設定維修人員每月劑量的記錄基準、調 查基準與幹預基準分別為0.5mSv、 1.0mSv及1.5mSv。 護理人員 有效劑量0.671mSv/y 病患體內活化造成的輻射劑量 65
- 65. 成本獲利分析 單機 多機 重粒子 建物成本(40年)4-6 億 12-20億 18 億 設備成本(20年) 12 億 20-30億 27 億 資本門成本(年) 0.7-0.75 億 1.3-2.0 億 1.8 億 投入人力 醫師 5 5 + 2n 9 物理師 3 3 + n 5 放射師 3 3 + 2n 3n 人力成本 0.22 億 0.31-0.49 億 0.39 億 水電 維護成本(13%) 1.56 億 2.6-3.9 億 (長庚1.5億) 2.6 億 經常門成本(年) 1.78 億 2.91-4.39 億 2.99 億 合計成本 2.48-2.53 億 4.21-6.39 億 4.79億 臨床收益(8小時滿載) 1.12 億 (3萬/人次x15人次/天x250天/年) 2.24-4.48 億 (3萬/人次x 30-60人次/天 x250天/年) 3.75-8.25 億 (10-22萬/人次x 15人次/天x250天/年)
- 66. 成本獲利分析 單機 多機 重粒子 建物成本(50年)4-6 億 12-20億 18 億 設備成本(30年) 12 億 20-30億 27億 資本門成本(年) 0.48-0.52 億 0.91-1.4 億 1.26億 投入人力 醫師 5 5 + 2n 9 物理師 3 3 + n 5 放射師 3 3 + 2n 3n 人力成本 0.22 億 0.31-0.49 億 0.39 億 水電 維護成本(13%) 1.56 億 2.6-3.9 億 (長庚1.5億) 2.6 億 經常門成本(年) 1.78 億 2.91-4.39 億 2.99 億 合計成本(年) 2.26-2.30 億 3.82-5.79 億 4.25 億 臨床收益(8小時滿載) (年) 1.12 億 (3萬/人次x15人次/天x250天/年) 2.24-4.48 億 (3萬/人次x 30-60人次/天 x250天/年) 3.75-8.25 億 (10-22萬/人次x 15人次/天x250天/年)
- 68. PROTON BEAM THERAPY(PBT) This Model Policy* addresses coverage for Proton Beam Therapy. DESCRIPTION Proton Beam Therapy (PBT) is a technology for delivering conformal external beam radiation with positively charged subatomic particles to a well-defined treatment volume. PBT is approved by the U.S. Food and Drug Administration. PBT has unique dose deposition characteristics and can deliver radiation to specified anatomic targets while giving less collateral dose to surrounding normal tissues in comparison to photon/X-ray-based forms of external beam radiotherapy. Photon/X-ray beams deliver most of their energy in tissues just beneath the patient’s surface, with the remainder deposited along the beams’ path as photons/X-ray pass through the target and exit the body. In contrast, the physical profile of proton beams allows delivery of dose over a narrow range of depth in the body with no exit dose. Compared to photon beams, proton beams deposit less dose upon entering the body, with subsequent dose deposition then rapidly increasing over a narrow range of tissue at a desired depth to produce an intense dose distribution pattern called the Bragg peak. Beyond the Bragg peak, energy and dose deposition rapidly decrease, resulting in small, insignificant amounts of dose to normal tissues that lay beyond the target. A single proton beam can offer uniform dose to target volume. Multiple beams can be combined and optimized to achieve highly conformal dose distributions. TREATMENT PBT Treatment Planning PBT can allow for radiation treatment plans that are highly conformal to anatomic targets and minimize dose to normal tissues. Specifics of PBT planning include appropriate determination of device configuration (e.g., necessary field sizes, number of beams, gantry angles, beam energy selection, robust optimization) needed to achieve the desired radiation dose distribution. An assessment of patient suitability for PBT is an important step in the process of care. Anatomical changes, such as patient weight, or alterations in the density and composition of tissues in the path of the beam can have a much greater impact on the delivered dose and plan integrity for protons than photons/X-ray.
- 69.
- 71.
- 72.
- 73.
- 74. 三大隱憂_台北市衛生局長 黃世傑 • 競爭眾、高耗費、低營運 •台灣癌症質子治療中心資源密集，恐導致「無 病可看」 – 全台質子治療中已有10家，光大台北地區，未來五 年內就會有5台質子/粒子機，分別落在林口長庚、 淡水馬偕、榮總、三總、臺大癌醫中心 • 「質子機」的高耗費，恐使病患怯步 – 以肺癌為例，平均需要使用30到35次，若以質子治 療單次3萬做計算，一套療程便要百萬台幣。 – 此高花費、又無健保給付的治療方式，病患未必願 意買單。長此以往，沉重的硬體設備維護成本，恐 造成醫院經營的危機。 75
- 76. Harvard Publishes RelatedResearch • At the International Conference on Radiation Therapy (Sept 30, last year), Dr. Jason Efstathiou from Massachusetts General Hospital (Harvard Medical School) presented results of a controlled clinical trial comparing photon and proton therapy for localized prostate cancer. • The study found that both treatments were **equally effective**.
- 77. Key Findings ofthe Study • Controlled clinical trial on localized prostate cancer patients. • Comparison between **Photon Therapy** and **Proton Therapy**. • **Outcome:** No significant difference in effectiveness between the two. • Implication: Advanced technology (proton therapy) may not always offer better results.
- 78. Clinical Implications forPatients Dr. Efstathiou highlighted that: • About **70% of prostate cancer** cases in the U.S. are localized. • With appropriate treatment, **long-term survival** is expected. • Priority should be on minimizing long-term side effects: - Bowel dysfunction - Urinary incontinence - Sexual dysfunction Focus of therapy should be on quality of life, not technology prestige.
- 79. 總結 1 • 粒子治療經歷了超過50年的發展與進化，不斷 地嘗試於不同癌症的治療，但是，目前被醫界 公認對病患有助益的療效，仍只是少數罕見疾 病（腦幹、眼底、脊椎等）及小兒的癌症。 •對一般常見癌症，如攝護腺癌、肺癌、及乳癌 等治療，所有對照組臨床試驗，無法證實粒子 治療優於近年來新發展的光子治療。 • 美國醫療保險現今仍拒絕給付粒(質)子治療。
- 80.
- 81. Thank You forYour Attention! 82
- 82.