日本国立癌症中心东医院拥有20多年的质子治疗历史，引领着日本质子治疗的临床研究。医院于1998年引进住友重机械工业的质子治疗系统，也是世界第二台质子治疗系统，从此拉开了日本质子治疗的序幕。目前，日本已有21家质子重离子中心，其中16家中心可提供质子治疗。
肺癌的质子治疗是一种无创、无痛的治疗方法，并可减少对周围正常组织的影响。医院配置的质子治疗系统可提供连续稳定的光束，这对于在移动靶区(肝和肺)上进行的线扫描和呼吸门控照射而言是非常理想的选择。呼吸运动管理有两种方案：屏气和定期进行门控的自由呼吸。对于这两种情况，都使用呼吸门控系统，该系统主要由一些小型装置组成，分别是体外监测患者呼吸运动的呼吸传感器(RS)、传感器端口(SP)和波形板(WD)。RS检测患者的腹部运动(压力变化)，SP放大并传输RS的模拟信号。WD从SP接收信号，并将信号转换为数字信号，以便将其发送到计算机上。
与点扫描等其他扫描方法相比，线扫描照射时间较短。医院配备的住友重机械质子治疗系统加快了层与层间的能量，将速度从2秒/层降低到0.3秒/层。利用这种非常快速的能量层转换技术，可以快速有效地实现对靶向运动器官的屏气照射。对于小肺癌(约5 cm)，照射7秒内即可完成，而典型的呼吸门控照射的屏气时间为10 秒。照射时间的缩短不仅提升了病人的舒适度，还减少了辐射带来的伤害。
早期肺癌的治疗
肺癌分为小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)，NSCLC为日本国立癌症中心东医院质子治疗的对象。早期NSCLC肺内有一个原发肿瘤，未转移到淋巴结或骨骼，其标准治疗是手术(肺叶切除+肺门和纵隔淋巴结清扫术)，但手术对身体的负担较重，高龄者或呼吸衰竭者可能很难实施标准手术治疗。这种情况下可使用质子治疗，照射剂量集中在病灶处，周围正常肺组织所受的剂量降低。
图1 对早期NSCLC质子治疗的示例得到集中在肿瘤上的剂量分布
对于上述无法耐受标准手术治疗的患者，日本国立癌症中心东医院以总剂量80 GyE20/ f的对其实施质子治疗。医院对37例早期NSCLC患者治疗效果的统计数据显示，患者2年局部无复发，整体生存率为84%，疗效良好。如果将肿瘤大小分为≤3 cm或>3 cm，则两年局部无复发，生存率分别为94%和62%，并且明确地发现了如肿瘤大小>3 cm，则复发率就会增加。毒性反应方面，患者未出现严重的肺炎，与照射部位一致的胸痛病例为10%，此外，肋骨附近有肿瘤的病例中，有5%发现有肋骨骨折。
图2 治疗一个月后，肿瘤明显缩小，6个月后，质子治疗通过的区域出现了纤维化阴影，这是治疗后的正常变化。两年后，肿瘤阴影消失。
对于早期NSCLC，目前医院已经在尝试进一步缩短治疗时间。今后将使用1次剂量6.6 GyE×10 f=总剂量66GyE的质子治疗方案，进行安全性和有效性确认的临床试验。6.6 GyE×10 f和到目前为止实施的80 GyE/20 f在生物学上有同等的剂量时间表，期待获得同样的治疗效果。
局部进行性肺癌的治疗
局部进行性NSCLC约占NSCLC的1/3，因有纵隔淋巴结转移，患者无法接受根治性手术。根据病情的进展程度，患者可以接受化疗、放疗或者放化疗同时治疗，中位生存期间仅为16~20个月，需要进一步改善治疗效果。
目前，研究人员正在尝试通过增加放疗照射剂量来改善治疗效果。对于传统的光子放疗，增加照射剂量可能会对周围的正常肺组织产生影响，而质子治疗可增加照射剂量而不增加副作用。今后，医院在确认安全性的同时，以改善治疗效果为目的，计划进行质子治疗剂量递增测试。
