台灣每年有超過10萬名新診斷癌症病患，其中約40%在其病程中會接受放射治療(簡稱放療)。雖然近十多來隨著放療技術的進步以致腫瘤控制率提高且副作用下降，但一般民眾在提到放療時仍是深具恐懼，擔心其所造成治療中的痛苦與治療後的副作用。
一般放射治療的兩面刃
現在的放療是以直線加速器所釋放出來的高能X-射線為主，含光子刀、螺旋刀、電腦刀等皆是。X-光穿透力強，能治療深部腫瘤。但在穿透至腫瘤過程中，越表淺處釋放能量越高且在深部仍持續釋出不會停止。因此對深部腫瘤前方的組織劑量高於腫瘤，而穿過腫瘤後仍持續釋放劑量。這使腫瘤前、後的正常組織蒙受不必要的傷害。為了降低此效應，X-射線必須經由多方向集中於腫瘤，將週邊劑量分散給更多的遠側組織。縱然如此，也常需為了怕正常組織過度傷害而需降低治療劑量以致影響治癒率，而遠側組織不必要的傷害在治癒後也可能留下副作用。
先進的放射治療
質子或重粒子治療的優點是當其射線穿越組織時，最初僅會釋出微小能量，在到達欲治療的腫瘤深度時即釋出全部能量殺死癌細胞，而在腫瘤後則完全沒有劑量，此為著名的布拉格峯(Bragg peak)。如此在腫瘤前方的組織接受低的劑量，而在其後方的組織則全無劑量，完全不會受傷。1946年羅伯威爾森博士(Dr. Robert Wilson)在放射學期刊首度提出運用質子或重粒子於放射治療的觀念。1954年加州大學柏克萊分校的勞倫斯醫師領導下，首度用質子及重粒子射線治療腦下垂體腫瘤並獲得成功。美國哈佛大學及世界其他研究中心因此陸續採用研究用的質子加速器治療腦瘤、顱底瘤、眼黑色素瘤等腫瘤，治療了上萬位病患。早期由於非為醫療專用，在技術上受了許多限制只能治療上述特定腫瘤，但己得到非常成功的療效。直到1990年美國加州羅馬琳達大學建立了第一所醫療專用質子中心，並將治療擴及到頭頸癌、肺、肝、攝護腺癌等全身不同部位腫瘤。
質子治療的臨床研究
至2015年底全球已有超過50家醫療用質子中心及12萬例治以上療實例，最近的臨床報告顯示不只是傳統上所認定的小兒腫瘤、顱底瘤、眼睛黑色瘤等有效，其他腫瘤療效也顯著。以台灣常見之肝癌與鼻咽癌為例，日本多家醫院報告肝功能不佳或不願接受手術之肝癌病患採用質子治療，其五年局部控制率達87%〜95%，五年存活率達50%，與手術結果相似。美國三家頂尖質子中心最近共同發表之白種人之肝癌與膽道癌治療結果也得到相同結論。美國最大癌症醫院德州安德森癌症中心(MD Anderson Cancer Center)採用質子治療鼻咽癌、口咽病患，治療中須使用鼻胃管餵食的比例從46%降至19%，治療中、後之副作用大幅減少。另外，採用質子治療肺癌不但可安全的提高放射劑量，且減少放射肺炎與食道炎。在胰臟癌上與化療合併使用不會如傳統x-光產生嚴重的腸胃副作用，使病患可以順利完成放、化療以致有活的更久機會。而最新的研究顯示使用質子於左乳癌病患可減少冠狀動脈及肺部之放射劑量，降低長期產生心臟血管毛病的風險。總之使用質子於其他腫瘤可增加劑量及降低副作用的研究報告正快速的增加中。
鎖定病灶 質子適用分次治療
與質子物理特性相似的為重粒子，同樣具有布拉格峯。其最大差異在生物效應(可簡單想像成殺傷力)。質子之殺傷力與X-光相似，而正常組織在X-光照射後比腫瘤有較佳的修復力，故X-光籍用分次治療(如分成30次) ，讓每次正常組織有較佳修復而導致最後腫瘤被消滅但正常組織可以保留。而重粒子有數倍於X-射線殺傷力。但增加殺傷力如同兩刃刀，它對於正常組織與腫瘤一視同仁沒有選擇性，可能會破壞腫瘤位置所在的器官。例如口腔癌、食道癌病患，若治療後腫瘤部位之器官因傷害而少了一塊口腔或一段食道，則病患就會有大麻煩了。反之，在肝癌或肺癌，若腫瘤治療部位少掉一部份肝臟或肺臟，但不傷及周邊正常組織，則就如同手術移除，器官功能仍能保留，因此其適應症在不同腫瘤之考量不同。重粒子在增加正常組織傷害之疑慮仍存在。再加上重粒子殺傷力隨達到布拉格峯時之深部不同而有大幅變化，故生物效應的不確性因素高，因此必須有龐大的研究人力，做好事前準備，加上人體試驗，才能確保病患安全。
評估病症 選擇療法
質子治療是放射治療的一種，它不能取代大部份的手術治療(如胃、腸等) ，也不能取代化療、標鈀治療、免疫治療等全身性治療。也不適用多處轉移、瀰漫性腫瘤或會器官會有大輻不確定移動之器官(如膀胱、子宮等)。但對病患有局部性腫瘤臨床上判斷可採放射線做根治性治療時，則質子會是一個較佳的選項。對於肝、肺、顱底腫瘤能增加劑量以提高治癒率，而對於腦、頭頸、胰、小兒及其他腫瘤則是降低副作用。由於質子治療設備昂貴因此收費高且現狀健保不給付，所以若純以CP值考量，自然能以可以提高治癒率的為最高。而降低副作用的部份則視病患年齡與治療部位而定，對於小兒、較年輕病患等，降低長期副作用與產生次發腫瘤的機會對於降低社會的長期照顧費用上仍有其效益。
表一:重粒子、質子、X-光比較表
| 重粒子 | 質子 | X-光* | |
| 物理特性 | 具布拉格峯，能減少正常組織劑量。 | 具布拉格峯，能減少正常組織劑量。 | 不具布拉格峯，正常組織劑量高。 |
| 生物特性 | 高生物效應(殺傷力)，為X-光之三倍，腫瘤與正常組織無差異。分次治療較無幫助。 | 低生物效應(殺傷力)，為X-光之1.1倍。分次治療時正常組織較腫瘤修復佳。 | 低生物效應(殺傷力) 分次治療時正常組織較腫瘤修復佳。 |
| 臨床結果 | 腫瘤控制率與質子相似。 | 部份腫瘤增加控制率，部份腫瘤治療降低副作用。 | 持平 |
| 適應症 |
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全身各部位需放射治療之腫瘤。 | 全身各部位需放射治療之腫瘤。 |
*註:現在的各式放射治療設備如銳速刀、電腦刀、螺旋刀等皆屬X-光
▲ 質子放射治療儀器 (林口長庚紀念醫院質子暨放射治療中心提供)