质子重离子治疗，作为当前国际最为尖端的肿瘤放射治疗技术，是运用质子线/重离子线进行肿瘤治疗的一种方法。在正式治疗前，根据肿瘤病灶的位置、大小及照射角度的不同，放疗医生、物理师会在确定总照射剂量的同时，评估得出患者需接受的照射次数及单次照射剂量。治疗师也将事先对治疗室及治疗时段进行划分及安排并告知患者。一般情况下，患者每周一至周五，按照预设计划安排的时间，每天接受质子重离子治疗；部分患者，依据病情需要，也可施行间隔治疗。
为保证患者安全，顺利完成治疗，医院为每一名接受质子重离子治疗的患者配备专业护理人员，全程陪同，提供护理服务。治疗当天，依照治疗时段安排，在护理人员的陪同下，患者来到质子重离子治疗区域进行治疗前准备，如治疗服更换、肠道准备等。准备工作完成后，在治疗师及护理人员的陪同下，患者进入治疗室准备治疗。治疗设备主要由四个部分组成：束流应用监视系统（出束口）、治疗床、激光定位系统、影像定位及验证系统。
治疗师将模具置于治疗床上，协助患者按照放疗计划的预设体位（仰卧/俯卧）进行固定。在这一过程中，治疗师会根据患者的反馈，在确保治疗体位的情况下，进行调整以保证舒适度。而后治疗师控制治疗床，将患者移动至预设位置，并借助激光定位系统，比照患者体表/模具上事先勾画的基准线，进行初步定位。
接着，治疗师降下位于治疗室顶部的影像定位及验证系统，拍摄患者正面及侧面验证片，更为精确地对患者进行体位确认。影像定位及验证系统由计算机控制，并设有自动触发的防触碰保护装置，不会触及患者，确保患者安全。控制室内，放疗医生及治疗师将验证片上的骨性标志与之前的计划CT片进行对比。然后治疗师根据验证情况对治疗床进行微调，确保患者体位与治疗计划的预设体位完全一致。微调时治疗床会产生近乎感受不到的轻微移动，这是确保治疗精确性的必要环节。
体位确认后，控制室内放疗医生输入指令确认，治疗师按下启动按钮，随后质子重离子治疗便正式开始了。质子/重离子射线看不见、摸不着，患者只需保持身体静止，治疗时不会有任何不适。而适用呼吸门控技术或主动呼吸控制技术的患者，依据治疗前呼吸训练的要求，保持呼吸平缓、稳定即可。每间治疗室内均装有监控装置。治疗过程中，会有1名放疗医生及3名治疗师在控制室内密切关注患者情况。如遇突发状况，患者可通过动作或言语示意。治疗师会立刻停止治疗，为患者进行处理。
通常，质子治疗平均次数约为30次，重离子治疗约为12次。患者单次治疗耗时约30分钟，除去摆位、验证过程，实际出束时间为10-15分钟。治疗结束后，治疗师会通过监控系统告知患者。患者可以适当放松，但为了保障安全，请不要起身。治疗师会在治疗结束后进入治疗室，控制治疗床回复初始位置，并撤下模具。此时，患者方可起身，在治疗师及护理人员的陪同下离开治疗室。
在完成全部治疗后，护理人员会对患者进行宣教，告知患者出院后的注意事项。出院后，患者仍需定期来院复查。作为质子重离子治疗中极为重要的环节，医院会对每一名出院患者进行长期随访。医院门诊部安排临床助理，以短信或电话的方式，提醒出院患者按时来院复查。
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