眾所周知，精準(zhǔn)放療是放射治療技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，為此圖像引導(dǎo)放療(IGRT)技術(shù)被研發(fā)出來(lái)。所謂IGRT技術(shù)，就是指將放療過(guò)程中的圖像與模擬放療期間拍攝的參考圖像進(jìn)行融合配準(zhǔn)，并調(diào)整患者的位置及照射束流，以糾正擺位誤差，更精確地實(shí)施放療。

質(zhì)子束擁有光子束所不具備的陡峭的“布拉格峰”(Bragg Peak)，當(dāng)照射腫瘤靶區(qū)的質(zhì)子束行進(jìn)通過(guò)患者時(shí)，沿射束路徑先釋放其能量的一小部分，然后隨著射束路徑的延伸，在特定深度處釋放剩余的大部分能量，由此能量釋放曲線首先呈平臺(tái)狀，在結(jié)束端之前陡峭地增大到峰值隨后急速降落，形成所謂的“布拉格峰”，使得高劑量的質(zhì)子束沉積在腫瘤靶區(qū)，同時(shí)周圍健康組織免受照射損傷。然而這又導(dǎo)致了質(zhì)子治療對(duì)于患者位移更為敏感，即使是患者呼吸這樣的小運(yùn)動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致質(zhì)子束遞送的顯著偏差，因此圖像引導(dǎo)放療(IGRT)技術(shù)對(duì)于質(zhì)子治療具有重大價(jià)值。詳情請(qǐng)見(jiàn)質(zhì)子中國(guó)往期報(bào)道《研究證實(shí)圖像引導(dǎo)對(duì)于質(zhì)子放療的重要性》。

IGRT技術(shù)包括CT、核磁共振(MRI)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)等圖像引導(dǎo)方式。由于MRI具有較好的軟組織成像對(duì)比度，可進(jìn)行功能成像且無(wú)電離輻射，光子放療系統(tǒng)正在快速進(jìn)入MRI圖像引導(dǎo)時(shí)代，例如ViewRay的MRIdian于2012年獲得美國(guó)FDA認(rèn)證并于2014年獲得歐洲CE認(rèn)證，Elekta的Elekta Unity MR Linac于2018年獲得歐洲CE認(rèn)證和美國(guó)FDA認(rèn)證。但是將MRI集成到質(zhì)子治療系統(tǒng)卻非常困難，主要在于MRI設(shè)備和質(zhì)子設(shè)備相互之間存在電磁干擾，此外，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電質(zhì)子束會(huì)受到洛倫茲力的影響而發(fā)生運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)，因此，在市場(chǎng)上至今還沒(méi)有出現(xiàn)將MRI圖像引導(dǎo)與質(zhì)子治療相結(jié)合的系統(tǒng)。更多關(guān)于MR引導(dǎo)質(zhì)子治療的信息請(qǐng)見(jiàn)質(zhì)子中國(guó)往期報(bào)道《德國(guó)研制出世界首臺(tái)MRI引導(dǎo)的質(zhì)子治療原型機(jī)》、《德國(guó)OncoRay中心：MR引導(dǎo)質(zhì)子治療的研究進(jìn)展》、《專家訪談|胃腸道腫瘤最新放射治療技術(shù)——MR引導(dǎo)放療和質(zhì)子治療》、《新一代MR-sim落戶香港養(yǎng)和醫(yī)院質(zhì)子中心》。

MRI引導(dǎo)質(zhì)子治療系統(tǒng)在技術(shù)上似乎是一條窄道，很多人甚至斷言MRI引導(dǎo)不適用于質(zhì)子治療系統(tǒng)。如何才能洞察質(zhì)子治療技術(shù)？作為一名專利代理師，筆者認(rèn)為專利分析會(huì)是一個(gè)有力的手段。

由于專利制度要求專利權(quán)人以公開換取壟斷，并且要求專利說(shuō)明書必須做到充分公開，因此從專利文獻(xiàn)中往往可以獲取更多的且更可靠的技術(shù)情報(bào)。例如，Elekta的X線平板容積掃描成像系統(tǒng)(SynergyXVI系統(tǒng))于2003年10月23日獲得美國(guó)FDA認(rèn)證，而相關(guān)的PCT國(guó)際申請(qǐng)于2001年8月23日公開(公開號(hào)為WO2001060236A2)?？梢?jiàn)，如果掌握專利分析技能，早在Synergy XVI系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)之前的2001年8月23日，就已經(jīng)能夠從PCT公開文獻(xiàn)中一睹其廬山真面目了。

再回到MRI引導(dǎo)質(zhì)子治療技術(shù)，筆者通過(guò)專利分析了解到，有多家全球放射醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)軍企業(yè)都在進(jìn)行相關(guān)研究。例如，比利時(shí)的IBA公司于2016年10月向歐洲專利局提交了多件關(guān)于MRI引導(dǎo)質(zhì)子治療的專利申請(qǐng)，并且在優(yōu)先權(quán)期限內(nèi)在中國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家申請(qǐng)了同族專利。其中，以下3件中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)尤其值得關(guān)注。

包括MRI的粒子治療設(shè)備(申請(qǐng)公布號(hào)CN107913472 A，申請(qǐng)公布日2018.04.17)：該發(fā)明涉及一種用于以帶電粒子束(15)照射目標(biāo)(13)的粒子治療設(shè)備(1)，所述粒子治療設(shè)備(1)包括等中心可旋轉(zhuǎn)機(jī)架(3)、磁共振成像系統(tǒng)(5)和無(wú)源磁屏蔽(7)。所述等中心可旋轉(zhuǎn)機(jī)架(3)被配置為朝向所述機(jī)架等中心以及根據(jù)最終束方向來(lái)引導(dǎo)粒子束(15)；所述磁共振成像(5)被配置成生成平行于所述最終束方向的主磁場(chǎng)(Bo)；所述無(wú)源磁屏蔽(7)圍繞所述磁共振成像系統(tǒng)(5)，所述無(wú)源磁屏蔽(7)和所述磁共振成像系統(tǒng)(5)均能夠與所述機(jī)架(3)一起關(guān)于所述軸線Y旋轉(zhuǎn)。

該發(fā)明通過(guò)無(wú)源磁屏蔽及其相關(guān)設(shè)置，降低了MRI設(shè)備和質(zhì)子設(shè)備之間的電磁干擾，使得MRI引導(dǎo)質(zhì)子治療得以實(shí)現(xiàn)。

用于通過(guò)磁共振成像對(duì)橫穿目標(biāo)組織的強(qiáng)子射束的布拉格峰值進(jìn)行定位的設(shè)備和方法(申請(qǐng)公布號(hào)CN 107913466 A，申請(qǐng)公布日2018.04.17)。

用于通過(guò)磁共振成像將橫穿目標(biāo)組織的強(qiáng)子射束路徑可視化的設(shè)備和方法(申請(qǐng)公布號(hào)CN 107913467 A，申請(qǐng)公布日2018.04.17)：

專利申請(qǐng)2和3均涉及用于使橫穿有機(jī)體的強(qiáng)子射束可視化的方法和醫(yī)療設(shè)備。在專利申請(qǐng)2中，圍繞強(qiáng)子射束并且磁化率已被所述強(qiáng)子射束修改的被照射可激發(fā)原子A1的體積作為亞信號(hào)被捕獲；在基于不受強(qiáng)子射束影響的可激發(fā)原子A0的激發(fā)來(lái)捕獲MR圖像之前，通過(guò)使被照射可激發(fā)原子A1的自旋飽和來(lái)獲得亞信號(hào)。專利申請(qǐng)3的方法則利用了由強(qiáng)子射束照射時(shí)可激發(fā)原子的性質(zhì)的變化引起的MR圖像采集中的偽影。通過(guò)小心地使強(qiáng)子脈沖與不同的MR數(shù)據(jù)采集步驟同步，可以標(biāo)識(shí)這樣的偽影并且根據(jù)這些偽影的位置來(lái)確定強(qiáng)子射束路徑以及布拉格峰的相應(yīng)位置。

通過(guò)專利分析可以看出，雖然將MRI圖像引導(dǎo)與質(zhì)子治療相結(jié)合存在不少技術(shù)難題，但是研發(fā)人員一直在努力攻關(guān)并且已經(jīng)取得了累累碩果。這些MRI引導(dǎo)質(zhì)子治療設(shè)備距離商業(yè)化也許并不遙遠(yuǎn)，無(wú)論如何，關(guān)于MRI引導(dǎo)質(zhì)子治療技術(shù)的專利布局，早已在中國(guó)落下棋子。

隨著2035年進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家前列的遠(yuǎn)景目標(biāo)的實(shí)施，專利制度對(duì)于科技創(chuàng)新的支撐作用毫無(wú)疑問(wèn)將會(huì)更加顯著，作為專利代理師中的一員，希望我們的聲音也能夠被越來(lái)越多的科研人員關(guān)注。(質(zhì)子中國(guó) 編輯報(bào)道)

參考資料

1. 最新全球已運(yùn)營(yíng)質(zhì)子重離子治療中心匯總(截至2020年5月)

2. 《質(zhì)子治療系統(tǒng)的質(zhì)檢和調(diào)試》，劉世耀，科學(xué)出版社

3. 質(zhì)子治療發(fā)展簡(jiǎn)史