质子和重离子治疗被国内媒体称为“治癌神器”。所谓质子，就是指氢原子剥去电子后带有正电荷的粒子。氢原子通过加速器高能加速，成为穿透力很强的电离放射线，这就是质子放射线，然后精确控制下摄入人体。质子治疗是放射疗法的质的飞跃。与传统放射治疗所使用的X射线等光子束相比，质子治疗的最大优势就是能够减少对正常组织的辐射，同时对病灶部位给足剂量。

质子CT设备作为当前最复杂的医学影像学设备，在肿瘤治疗上的精确度相对于其它放疗设备拥有绝对的优势，但在科学研究者看来，它或许可以更加完美！

目前质子治疗的治疗计划制定是在临床靶目标的X线成像基础上制定的。然而，由于在制定治疗计划的过程中计算剂量需要将CT亨氏单位转换成水当量长度（WEL），而这一过程存在不确定性，因此使用X线成像在计算照射范围时会出现错误。

为了解决这个问题，国际上有部分团队正在对质子CT（pCT）成像系统的性能进行研究，希望藉此提高癌症质子治疗的精确度及准确性。

由英国林肯大学（University of Lincoln）图像工程学特聘教授Nigel Allinson带领的由来自世界各地的科学家组成的国际PRaVDA（Proton Radiotherapy Verification and Dosimetry Applications，PRaVDA）专家团队成功研发了世界上第一台质子CT。科研人员在南非iTHemba LABS实验室使用南非国家回旋加速器（South African National Cyclotron）进行了多年的研究，并最终实现了这一影像学领域的重大突破，为提高肿瘤质子治疗的疗效和普及性添砖加瓦。

质子原理示意图

“为了能够实现质子CT成像，我们使用用于质子治疗的高能粒子搭建了一个特别的医学影像学平台。”Allinson教授解释说，“目前我们仅使用研发出的质子CT为一块羊排拍摄了影像，这意味着很快我们就能够在肿瘤治疗过程中使用质子CT了。”

科研人员将质子CT图像与传统X线CT图像进行了比较。尽管质子CT图像比X线CT图像模糊，但能够清晰显示质子与组织之间的相互作用。当前质子治疗过程中，质子照射范围和准确性都存在不确定性。如果使用X线CT图像进行治疗计划制定，那么束流实际到达和释放能量的位置会与计划有3-5%的差异，从而损伤正常细胞；而使用质子CT，上述误差可以降低到1%。

质子CT图像清晰度在不断提高

PRaVDA的科研团队使用多种组织替代物对质子进行了测试，并记录了质子相对阻止本领（relative stopping power）的最低误差值。质子的相对阻止本领是影响放疗准确性的关键因素。

除此之外，PRaVDA团队还发现，在质子穿过患者组织的过程中，可以测量多个参数，从而获得完整的CT图像。这些发现打开了一个全新的医学影像领域的大门，并将成为PRaVDA新一代医学影像设备研发的重点。

通过使用质子CT获得患者解剖学和肿瘤CT图像，意味着可以使用质子而不是X线获得详细的三维患者解剖学影像，医生在治疗过程中能够更精确的瞄准肿瘤，更好的保护肿瘤周围健康组织，这将进一步扩大质子治疗的适应证范围。

为了能够解决质子治疗计划制定和实施过程中的不确定性，Wellcome信托基金（Wellcome Trust）出资成立了质子放射治疗认证和剂量学应用（Proton Radiotherapy Verification and Dosimetry Applications，PRaVDA）联合会，开发新的设备以提高质子治疗过程中束流剂量和能量的稳定性。PRaVDA由来自英国伯明翰大学、林肯大学、利物浦大学、萨里大学、伯明翰大学医院NHS信托基金会、考文垂和沃克里郡大学医院NHS信托基金会和南非开普敦iThemba实验室的知名工程师、科学家、医生、高能物理和核物理学家以及放射肿瘤专家组成。