质子可行性报告

1、质子可行性报告捣要:therapy centers in the world Germany:Heide/berger lonenstrahh Therapiezentrum (HIT), Heidelberg: z2009 年 5 月在息大利召开的一次国际会议Workshop on Hadron Beam Therapy of Cancer, Erg Sicily, Italy, May,2009冲漓华大期Wei专家才公开透題此项目 1秒慢弓I出可1到10秒量大巒度质子2x 1010喷子/周期,破离子 lx 109离子/周期质子治疗投资可行性硏究初步报告二、质子发展概况：71. 国外现有质子

2、和重粒子中心（截止2012年）：72. 中国大陆质子中心柵兄101. 淄博万杰医院博拉格质子治疗中心112中国匕京质子医疗中心123. 上海市质子重离子医院13三、设备概况：14（一） 质子加速器15（二） 能呈选择系统17（三） 束流运输系缢口旋转机架17（四） 治疗头和走位隹直系统18（五）框图中的其他系统19四、经费预算19五、预计治疗患者的数目20六、运营成本及收益211收费标准：212. 收入：223 咖22（1）设备窄隹护费22工彳乍人员成本22（3）市场妬23净收入23七、质子or重离子23八结语25、刖弓 放射治疗经过几十年的发展有了很大进步，从最早的X线发展到目前的适形和调强

3、，通过技 术的改进、影像技术的发展，逐步得到了提升。放疗作为肿瘤治疗的三大基本手段之一，其应 用几乎覆盖从鼻咽痊到淋巴瘤等所有肿瘤谱，质子束治疗应该说是目前放射性治疗手段里面最 好的一种。质子是由ErnestRutherfordl919年在Manchester大学实验室发现，1946年 Harvard物理实验室的RobertWilson提出了用质子进行放射治疗的建议，1954年在加州的 Berkeley实验室进行了第一例质子治疗。逐渐在欧美的一些实验室开始治疗，这些病例都是 集中在发达国家的大型实验室，因为那时的粒子治疗，包括质子治疗，加速器 非常庞大，价格昂贵,占地面积非常大，一般的医院买不

4、起，也无处可放。随看技术的进步, 有一些公司开发出一些可以批量生产的相对小型化的质子系统，使得医院能够放得下、买得起。 1990年美国Lomalinda中心建立了世界第一家医院用的质子治疗中心，陆续有哈佛大学 MGH、美国东北质子治疗中心、日本的NNC也开展了质子治疗。质子是构成原子核的微小粒子，带一个正电荷,可以经电场使之加速,达到极高的能星。在治 疗过程中,使用质子加速器产生高能质子束,经过加速的高能臺质子束,通过定位系统的精确 控制下射入人体，将能臺准确地释放到病变部位，达到治疗效果,这就是质子治疗。质子治疗系统是一套庞大、复杂而又极其緡密的高科技设备。全套设备由质子加速器、束流输 运系

5、统、束流配送系统、割呈监测系统、患者走位系统和控制系统构成，占地长达70米。其 核心之一是回旋加速器，用以产生高能质子射束；加速器磁铁直径434厘米，重210吨。它 发出质子束能呈高达230兆电子伏，足以用于治疗体内但可深部的肿瘤。临床治疗时，质子 束经一系列装路引入到专用的治疗室,逬入旋转治疗架。治疗架是控制投射的庞大旋腳貉, 占据三层楼空间，它可以在病人静卧的舒适条件下,从任意方向投射到病人的肿瘤区域，并保 证准确性在一毫米以内。治疗用的质子束,还需要根据病人病变的情况进行精细的调整,使之符合治疗的需要，以达到最1圭列星分布的目的。因此，质子治疗装路还设有调节 和变换射束的照射系统。此外，

6、为了使如此庞大而精密的复杂设备准确可靠t也运行,质子治疗 装貉带有完善的安全与控制系统,以保证病人与工作人员的安全。质子治疗是目前和最好,副作用最少的放射治疗方法。质子治疗系统是目前世界上最先进、 也是最昂贵的超大型尖端医疗设备。质子治疗优势突出。放射治疗的最理想效果是给予肿瘤细 胞根治痢星，而不损伤正常组织。传统放射治疗技术所使用的x射线或r射线是以指数形式衰 减,其射程无法控制，所以对正常组织的损伤较大，这就限制了肿瘤的治疗列呈，肿瘤无法得 到根治性治疗。而质子射线在能臺释放过程中会出现博拉格峰,用自动化技术可人为控制其能 呈释放的方向和部位，我们称其为走点爆破技术，这就显著提高了肿瘤的治

7、疗列星，对肿瘤组 织以外的正常组织扌员害极小，此外质子还有半影小,旁散射少等优良特性，从而提高了肿瘤治 疗的精确度。因而与常规放射治疗相比可以使肿瘤的剂星提高20-30% ,大大提高了肿瘤的 局部控制率W治愈率,减少并发症的发生。可以说,质子治疗是目前世界上放射治疗领域最为 精确和副作用最小,最先进、成熟的高科技治疗手段，具有非常良好的应用前景。与传统放疗相比，质子治疗至少有四个方面的优势：提高肿瘤照射水平、提高局部控制率、减 少并发症,以及加强放化疗的效果。所有适合放疗的肿瘤患者都是质子治疗的适应人群。质子治疗系统作为目前世界上最先进放的 肿瘤放射治疗设备之一,目前在欧美等国家建有多个质子治

8、疗中心，日本、韩国也建立了医院 专用的质子治疗中心。在美国，每年有上万人接受质子治疗。所有适合放疗的肿瘤患者都是质 子治疗的适应人群。尤其对于早期肿瘤患者,质子治疗的五年生存率达到80%以上。由于儿 童放射线敏感性高于成人”传统的放射治疗会造成儿童肝脏、肾脏、脊髓、卵里或睾丸等重要 器官的放射性损伤。质子治疗可以通过精确走向走点爆破技术,使重要器官和组织免受损伤, 从而解决了儿童患者放射治疗中的难题。对于有重要器官包绕的肿瘤来说，质子治疗也显示了 极大的优越性。质子放射治疗在未来20-30年内将会成为肿瘤放射治疗的主流手段。据国外 临床资料报道，经过质子治疗早期肿瘤患者的五年生存率达到80%以

9、上。前列腺瘙用于质子 治疗的5年生存率为88% ;对视神经胶质瘤，用质子治疗可在保存视力的情况下,直到治疗 后3年无复发。对肝癌治疗,据报道,7年生存率达94% ;对于身体状况较差的老年肿瘤和 丿听斗肿瘤，经临床检验,治疗效果较好。眼黑色素瘤过去的治疗方法是摘除眼球，患者痛苦至 极。质子治疗可以90%以上保存眼球，5年局部控制率为96%以上。二、质子发展概况：.1.国外现有质子和重粒子中心(截止2 2012年)：Proton and heavy ion therapy centers in the world Germany: HeidelbergerIonenstrahl-Therapiez

10、entrum (HIT), Heidelberg:Hahn-Meitner-Institut / Charit, Berlin:Rinecker Proton Therapy Center (RPTC), Mnchen:Westdeutsches Protonentherapiezentrum Essen (WPE):France:CPO, Orsay:Switzer land: PSI:Italy:TERA foundation:Catania:Sweden:The Svedborg Laboratory, Sweden:Svedberg Laboratory, Uppsala, Swede

11、n:Great Britain: Clatterbridge Centre for Oncology:Clatterbridge collaboration with the CASIM project:Austria:MedAustron, Wiener Neustadt:Russia:Gatchina Medicine Radiation Facility (PNPI)r St.Petersburg:JINR, Dubna:ITEP, Moscow:USA:NPTC, MGH, Boston:LLUMC, California:University of California, Davis

12、:Midwest Proton Radiati on Institute:MD. Anderson Proton Therapy Center, Houston:University of Florida Proton Therapy Institute, Jacksonville:Hampton University Proto n Therapy Institute, Hampt on:Northern Illinois Proton Treat me nt and Research Center:The Roberts Proton Therapy Center, Pennsylvani

13、a:National Association for Proton Therapy:Canada:TRIUMFz Canada:Japan:Proton Medical Research Center (PMRC), Tsukuba:Hyogo Ion Beam Medical Centre:HIMAC, Chiba:WERC, Wakasa Bay:GHMC, Gunma Univ Heavy Ion Med Center:China: Wanjie Proton Therapy Center, Zibo:South Africa: iThemba Labs:.2.中国大陆质子中心概况回顾过

14、去十年，鉴于国家医疗管理总局和卫生部的众所周知的情形. 2008年前质子治疗事业仅是少数民营改革者的投资对象在缺乏科学上，政策上,金融上充 分的准备下，引进了二台iBA的质子治疗装路，从此留下不少令人心酸遗憾的往事。2009年上海市委和政府果断，快速，裁订购西门子的碳离子治疗装路，显示中国不愧是经济大 国和高效的集权体制，在全球留下深刻印象现将中国己公开的三个质子治疗中心情况简介如下;1.淄博万杰医院博拉格质子治疗中心淄博万杰医院博拉格质子治疗中心是引进iBA质子治疗设备的国内第一家质子治疗中心。2002年初开始土建,2004年12月20日，博拉格质子治疗系统投入临床使用万杰用七个月 的时间使

15、土建全部竣工，在不到三年内建成这个质子治疗中心，具速度在国际上也算很快，但建 筑安装质呈是否满足治疗要求，时间和今后运行的治疗效果会作出回答该中心安装下列主要装 备： 台230Mev等时性回旋加速器，一个能星选择系统，一套束流传输系统开关系统，一台旋转 支架治疗室，包括机械结构，旋转机构，及其它实现束流传输的必要设备磁铁，真空和附属设 备。一套病人精确走位系统，两套垂直的数字式X射线相机构成的准直校准系统,以及一套 激光预准直系统。开始时供应常规的治疗头,铅笔扫描治疗头成功后,更换为铅笔扫描治疗头。个固走束流治疗室，包括确保束流传输的必要设备（磁铁，真空系统和附属设备），以及一 套束流传输系统

16、。标准治疗头，包括3个喷嘴，每个适用于24厘米，15厘米和5厘米半径 的照射野。其他还有集成治疗控制系统综合安全管理系统病人特走设备制造系统等。建成后，曾一度辉煌最终仍因技术、人才和财务等困难，经常停业、不能正常工作.中国北京质子医疗中心 北京质子医疗中心位于中日友好医院内，由长安信息产业（集团）股份有限公司与香港健昌集 团有限公司出资冲日友好医院出地和医务人员共同兴建.2002年初和比利时IBA正式签订优 先购买合同,2002年组识班子开始基建.2005年十月有关质子治疗部分室夕隍建完工之际，时 值SAS非常时期，贷款严格，促使长安方面因资金方面问题而停工，原向银行贷款计划不能实现， 而拟采

17、用租贷方式猱取资金此时中日友好医院适逢领导换届，新院领导不同意租贷方式，致使 2004年10月起全部停工，人员解散直至2008年初中国泰和诚医疗集团有限公司和长安信息 合作，并经中日友好医院同意正式开始重建此中心2008年初新班子成立，积极准备复工。但需 等卫生部批准。北京质子治疗中心位于北京市朝阳区中日友好医院内的西北角共占t也约五千平方米质子治疗 装銘因放宜t性辐射而全部建在t也下，一二层地上建筑主要是行政科研和病床房间.下图是北京质 子治疗中心的粒子治疗装备的屏蔽平面图，由图可见在最左边是一个回旋加速室和能迭器的房 间，其右边是一个固走治疗室，其余三个是旋转束治疗室在南面的一条狭长带状空

18、间是束碱运 室在最右边的一个带状空间，准备作束流实验用每一个治疗室的东西边和北边以及天花板都用 近二米的水泥墙密封包围，这就是为了辐射安全的屏蔽墙。人员进出治疗室在北边一律做成迷 宫的结构，所谓迷宫指人们必须转二个弯,才能出入而不许直进直出把走直线的放射线带出室外在每个治疗室的西北角有一个小房间用作该治疗室的控制室. 当前的质子楼是按照IBA的方案建造，后勰时质子楼己基本建好.复工后，因价格原因，又重新 考虑比利时IBA和日本住友的二种基本技术内容相同的方案其主要的设备和装路是当前iBA 能提供的最新系统。3.上海市质子重离子医院上海申康医院发展中心在上海国际医学园区内建设上海市质子重离子医院

19、（第二冠名：复旦大 学附属肿瘤医院质子重离子治疗中心），医院建成后由复旦大学附属肿瘤医院作为法人负责日 常的运行和管理。医院建址于上海市南汇区周浦镇上海国际医学园西北部的国际医院功能区, 占地126387m2 ,建筑总面积52542m20走购的技术内容和费用一直未透露，直至2009年 5月在意大利召开的一次国际会议Workshop on Hadron Beam Therapy of Cancer, Erice, Sicily, Italy , May, 2009.冲,清华大学的Wei专家才公开透露此项目。上海市质子重离子医院的质子重离子治疗的方案除用一台重离子同步加速器外，没有先进的旋 转机架

20、,四个固走束治疗室。所用的同步加速器是当前西门子正在硏制中的方氯 主要技术特 性如下;直径22米的同步加速器，能加速碳离子到85-430MeV/u ,加速质子到50-250MeVo 加速粒子可有质子，碳C何扩充到氮He ,和氧0四种)，同类离子样品切换时间10秒，不同 离子切换时间30秒。质子加速时间0.5秒，碳离子加速时间1秒慢引出可1到10秒，最大强度质子 2x 1010质子/周期,碳离子lx 109离子/周期。机器人的患者定位系统精度是0.5mm。2006年西门子和德国PTX Marbury大学Rhoen clinic签订合同,2008年西门子和德国 schlerwig-Holstein

21、大学NRock Kiel签订合同,2009年西门子和中国上海重离子治疗中心签 订合同，都是用这种类相似的加速器方案。2009年中国和德国西门子正式签订合同，合同中用 十九亿人民币购买西门子正在硏制的一套重离子治疗装至各，其余供基建,其他医用设备和建后 装銘的运行维护。按照目前价格，一种是委托外方负责运行,年收约5 %设备投资值,即每年 1亿,并运行维护合同要走就5-10年。另一种方法是除必要器材向外方走购，其他自组人员 自己运行，可大大节省。看来投资三十三亿人民币刚好包含十年的外方承包运行费。建造工期 55个月。因为没有目前的德国汉得堡重离子治疗中心和日本的新HIMAC的旋转重离子治疗 束，只

22、能使用90/270庚固走束治疗。若患者治疗必须使用旋转离子治疗束治疗，还得出国治 疗三、设备概况:质子治疗装銘的构成框图()质子加速器利用直流高压电场进行加速的加速器能呈较低，利用感应涡旋电场进行加速的加速器只能加速 电子。质子治疗需要较高能呈的质子，只能由高频谐振加速器获得。一般来说，为使质子束能 治疗深度为30cm到315cm的肿瘤，需要一台70230MeV的质子加速器。质子加速器包 括同步加速器、回旋加速器和直线加速器。三种加速器孰优孰劣历来有较大争议。回旋加速器最大的优点在于操作方便，但是它需要额夕卜 配貉能呈选择系统,因为它不具备能呈可调性，而且它的束流品质不如其他两类加速器好。同步

23、加速器的优势在于输出能呈可调, 不需要再配路能星选择系统，但是它操作起来t匕较复杂,占地面积大。直线加速器也能实现输 岀能臺可调，而且它的束流品质特别优良。下图为比时IBA公司生产的质子治疗回旋加速器。先将氢气进行游离，成为氢离子，这个氢离子即是一个带正电的质子。氢离子通过一个由高频 电场供电的间隙,每次通过间隙得到高频能呈而实现粒子加速。此外,为了把质子限制在一个 有限空间内进行加速,在质子运动的垂直平面上要加上一个固定磁场，使质子在这个磁场中作 螺旋圆周运动。当质子多次通过高频间隙后,能呈越来越高，一直加速到所要求高能星时,再 用磁和电偏转将质子束从加速器中引出来,供质子治疗使用。（二）能

24、呈选择系统质子治疗时要根据肿瘤本身深度和厚度用不同能臺的质子，而回旋加速器引出的质子流能呈是 固走的，因此要在加速器与治疗头之间有一个能呈选择系统，这个系统由降能器与离子光学用的各种磁铁与测呈元件所组成。当质子通过石墨层时，石墨厚 度大则降低的能呈越大，故用不同的厚度就可以得到不同的隆能。当加速器引出的230MeV 固定能星的质子进入能星选择系统，通过调节降能器的不同厚度,就可以在输出端得到从 70MeV到230MeV连续可调的不同能星的质子流。（三）束流运输系统和旋转机架束流运输系统的任务是将加速器产生的质子束送到患者的治疗部位附近。沿着束流运输管道安 放看四极磁铁、偏转磁铁、导向磁铁、束流

25、测星设备和真空设备。四极磁铁的任务是对质子束 进行聚焦。偏转磁铁的任务是改变束流的方向。导向磁铁的任勢是纠正质子束在系统安装时产 生的偏离。患者在治疗室中往往需要用较长时间进行定位，为了充分利用加速器的束流，质子治疗装路通 常配路多个治疗室，各个治疗室在照射时间上相互错开。治疗室分为固走束治疗室和转动束治 疗室,转动束治疗室中配有旋转机架,它们能坏绕卧姿患者进行转动,以便质子束从不同方向 对靶区逬行照射。从加速器引出的质子束先进入主束线,然后根据需要转入不同的支束线逬入治疗室。主束线支束线的交界处配銘偏转磁铁改变束流方向，这种偏转磁铁又称 为开关磁铁。（四）治疗头和走位准直系统 为将加速器引出

26、的束流扩展成较大且均匀的质子流，覆盖所有肿瘤横向面积,需要有一个束流 配送系统。为了将质子流形成一个扩展布拉格峰，能照射到肿瘤的整个纵向深度，需要有一个 束流能量调制器。所有这类专用功能的部件,共十多种都装在治疗头内。下面介绍一下主要部 件。 降能器：用于较大幅度降低质子能呈,常用的降能器是一个石墨柱体，外加不锈钢壳作为 转动调制器：用于质子束的射程调制。 二进制调能器：用于射程细调。 射程补偿器：确保扩展Bragg峰后沿恰好落在靶区后方边界上。 散射系统：目前运用最广泛的束流扩展系统,其中单散射系统只适用于照射野很小的情况, 大呈应用的都是双散射系统。 准直器：用于限制照射野,般配有射程监测

27、器监测质子射程。 走位系统：用于使质子束精确地辐射在肿瘤病灶部位。（五）框图中的其他系统 剂呈验证系统：为了确保在治疗时的真实质子治疗列呈参数达到治疗的规走要求值,同时 保证安全和疗效,必须有一套列量验证系统逬行治疗列呈的实时监测。 治疗计划系统：本质是一个专用于质子治疗的软件,医生根据患者的有关诊断信息，用这 个软件来制定患者的治疗方案，并确走设备运行参数。 治疗控制系统:将质子治疗系统中各个独立完成某一特走功能的设备相互连接在一起,通 过专用应用软件按治疗要求使所有设备协调地逬行工作。 治疗安全系统：用于保证患者和医务人员不受辐射伤害。四、 经费预算按照HIT 2007年的报导,此中心的总

28、投资是一亿欧元，未见到详细执行情况。今见具早期的 可行性报告中，曾提出有关经费预算情况,国内拟建造粒子治疗中心的有关单位对此十分关心, 虽未必和实际相符，但也有参考价值,现也简述于下:若将总投资一亿欧元走为百分之百,则 其它主要部件的百分比费用见表10上述这种经费预算分类是基于工程项目，而不是基于有关专业。因此在此预算中，我们看不到 控制硬软件，也看不到治疗计划软件等。其实，这些费用是分雄在各工程项目中，因而没有单 独出现。此外，从上述经费比例看，建筑费用比想象中要大许多，而旋转机架的费用比预期要 小。因为质子治疗系统是一项综合工程，很多费用需要在漫长的商业谈判中解决。根据现有的 数据，项目投

29、资大约在2.5-5亿人民币。五、预计治疗患者的数目按照HIT 2007年的报导,此中心每年可治疗千人以上,每年受益人至 少有1300人。今见HIT早期的可行性报告中，曾提出有关预计治疗患者的数目论证，但由 于近年来重离子治疗的进步，如每个治疗疗程的次数比过去大大减少等，因此早期的评估虽未 必和目前实际相符，但仍有参考参价值,故简述于下：按照早期HIT的评估有下列数据：每个治疗室，每小时做两次照射（Fraction）,天工作十二小时，平均年工作四十八周，每周 工作五天,则每个治疗室一年可作5760次。今有三个治疗室,因此一年总共可治疗17280 次。当时认为平均每个疗程15次，因此一年可治115

30、0人，这也是到目前HIT还宣称年治千 人以上的来源。当然上面评估是非正式的,HIT年治千人是十分保守的。相比德国慕尼黑质子治疗中心,共五 个治疗室,还是质子治疗,过去就宣称年可治4000人,最近又宣称在最佳情况下,年可治 5000人。由此可见HIT年治千人以上是留有很大空间。六、运营成本及收益11.收费标准:国内只有山东万杰医院通过物价申报,批复如下：淄博万杰医院：你院关于对质子治疗系统治疗服务价格延期的申请（万杰肿瘤医字 200901号）收悉。根据山东省物价局关于授权制走淄博万杰肿瘤医院质子治疗系统服勢 试行价格的复函（鲁价费函20067号）和山东省大型医用设备配路与使用管理实施办法的规走，

31、经研究并请示省物价局，同意淄博万杰肿瘤医院质子治疗系统治疗指导价格继续试行r 即：质子治疗系统治疗试行指导价格为14.2万元/疗程。医疗机构可上浮10% ,下浮不限。其他有关事项仍按淄价字2006 39号文件规走执行。此指导价格自2009年8月1日起试行。试行期两年，试行期满后重新申报正式价格。考虑到上海与山东的地区差，预计上海的收费可能为20万/次。.2.收入:治疗人次按照设备的容星折中考虑,拟走为2000例/年。则年收入=2000X20=40000万元 3.成本(1)设备年维护费根据万杰的情况,大约为5000-6000万元。工作人员成本按照HIT 2007年的有关报导,该中心工作人员有70

32、多名，这和早期可行性报告中预计需75名工作人员相符，这些工作人员的职位如下：医疗部份共47人：其中放疗肿瘤医生15人,治疗计划医学物理师6人,放射生物学家1人，医疗器械和爰处理维护技术工作者15人r医务和技术助理8人，护士 2人；加速器运行和维修共18人：其中机器协调员2人，值班人员7人,数据处理工程师2人r 部件工程师3人r维修技术员 4人； 其他10人：其中通用和辐射安全4人f行政、秘书和接待员人6人。对于上述的工作人员,都有学历和工作经验的要求。结合中国具体情况。人工成本大约为1000-1500 万元。市场成本运行费用+会诊费+市场人员提成大约为10%=4000万元净收入40000-6000- 1500-4000=28500万元七、质子r or重离子重离子与常规射线不同，它是重带电粒子，在物 理学和生物学上表现出的特性，对肿瘤治疗具有独特优势，可以归结为： 物理剂星深度分布比X -射线、-光子、中子好,在射程末端有一个Bragg峰(能呈沂积集 中区)，因此，可