二十多年來(lái)，關(guān)于質(zhì)子治療與光子治療的優(yōu)越性一直存在爭(zhēng)議。質(zhì)子與光子就像蹺蹺板的兩端一樣。盡管我們都熟悉質(zhì)子“布拉格峰”與光子相比在減少出射劑量方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但哪種模式更優(yōu)越，從來(lái)沒(méi)有一個(gè)明確的答案。此外，缺乏I級(jí)證據(jù)證明質(zhì)子治療具有可衡量的臨床優(yōu)勢(shì)。優(yōu)勢(shì)可以在技術(shù)方面和臨床方面觀察到，技術(shù)優(yōu)勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致出色的臨床結(jié)果。從物理師的角度來(lái)看，如果技術(shù)方面沒(méi)有明顯的進(jìn)步，我們就不會(huì)看到臨床結(jié)果的改善。然而近年來(lái)，幾個(gè)基于多中心筆形束掃描、魯棒性優(yōu)化的研究展示了質(zhì)子治療技術(shù)的發(fā)展。自然而然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問(wèn)，質(zhì)子治療是否已經(jīng)成熟到可以進(jìn)入臨床試驗(yàn)水平？換句話說(shuō)，我們是否有信心說(shuō)，質(zhì)子治療是一種可以改善臨床結(jié)果的優(yōu)越治療方式？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，Daniel Hyer博士主張“質(zhì)子治療需要進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)成為一種優(yōu)于光子治療的治療方式的承諾”，而Xuanfeng Ding博士則表示反對(duì)。聯(lián)系質(zhì)子中國(guó)小編(微信號(hào)：ProtonCN)可獲得全文。 Hyer博士于2010年在佛羅里達(dá)大學(xué)獲得醫(yī)學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，并在愛(ài)荷華大學(xué)完成住院醫(yī)師培訓(xùn)后于2013年獲得美國(guó)放射學(xué)委員會(huì)的認(rèn)證。Hyer博士目前是愛(ài)荷華大學(xué)的副教授和臨床物理學(xué)主任。他的研究興趣包括MRI引導(dǎo)的放射治療和質(zhì)子治療。關(guān)于質(zhì)子治療，Hyer博士目前作為PI獲得國(guó)家癌癥研究所的資助，用于開(kāi)發(fā)質(zhì)子準(zhǔn)直器，并在過(guò)去十年中積極參與質(zhì)子治療技術(shù)開(kāi)發(fā)，擁有兩項(xiàng)專利和30多篇同行評(píng)審手稿。曾擔(dān)任AAPM密蘇里河谷分會(huì)主席。Ding博士于2012年獲得維克森林大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，并于2014年在賓夕法尼亞大學(xué)完成住院醫(yī)師培訓(xùn)。Ding博士于2015年加入密歇根州皇家橡樹(shù)市威廉博蒙特醫(yī)院，擔(dān)任首席質(zhì)子物理學(xué)家和助理教授。Ding博士的研究興趣包括質(zhì)子弧技術(shù)、適應(yīng)性治療和運(yùn)動(dòng)管理。他作為PI獲得了多項(xiàng)校外研究資助及多項(xiàng)專利。Ding博士發(fā)表了30多篇同行評(píng)議論文和數(shù)百篇會(huì)議摘要。獲得了美國(guó)放射治療放射物理委員會(huì)的認(rèn)證。曾擔(dān)任AAPM大湖區(qū)分會(huì)主席和幾個(gè)AAPM工作組的委員會(huì)成員。Daniel E. Hyer博士的觀點(diǎn)在目前的形式中，質(zhì)子治療在放射治療中扮演著特殊的角色。雖然已有發(fā)表的文章表明，質(zhì)子治療可能為大約15%的放射治療病例帶來(lái)獲益，但每年實(shí)際上接受質(zhì)子治療患者的比例要小得多。盡管進(jìn)行了數(shù)十年的臨床和技術(shù)研究，但為什么質(zhì)子治療沒(méi)有成為可能獲益病例的臨床主要選擇方式？要回答這個(gè)問(wèn)題，得先了解質(zhì)子治療相對(duì)于光子治療的臨床優(yōu)勢(shì)。從根本上說(shuō)，質(zhì)子治療的優(yōu)勢(shì)在于質(zhì)子的射程有限，實(shí)際上消除了出射劑量并顯著減少了治療計(jì)劃的“低劑量輻射浴”。低劑量輻射浴的減少與年輕患者繼發(fā)性惡性腫瘤發(fā)病率的潛在降低有關(guān)，并且是過(guò)去20年來(lái)將質(zhì)子治療從實(shí)驗(yàn)室搬到臨床環(huán)境的最初推動(dòng)力。與此同時(shí)，光子治療不斷發(fā)展，并見(jiàn)證了許多技術(shù)發(fā)展，包括調(diào)強(qiáng)放射治療(IMRT)、容積弧形調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)(VMAT)、圖像引導(dǎo)放射治療(IGRT)、自適應(yīng)放射治療(ART)，成功地提高了高劑量輻射浴的適形性。在某些情況下(IGRT和ART)，由于減少了設(shè)置不確定性和對(duì)日常解剖變化的考慮，可以減少邊際。整個(gè)治療范例，例如立體定向放射外科(SRS)和立體定向身體放射治療(SBRT)，現(xiàn)在都依賴于高劑量的適形性和較小邊際。雖然與最初的雙散射系統(tǒng)相比，現(xiàn)代筆形束掃描(PBS)質(zhì)子治療系統(tǒng)表現(xiàn)出了改進(jìn)的適形性，但當(dāng)考慮到距離不確定性時(shí)，SRS和某些SBRT系統(tǒng)可達(dá)到的適形性仍然落后于最先進(jìn)的光子治療系統(tǒng)。這些事實(shí)迫使臨床醫(yī)生質(zhì)子治療時(shí)留出更大的邊際并放棄在線適應(yīng)性治療的能力，以獲取低劑量輻射浴改善適形性的潛在好處。在某些情況下，這種權(quán)衡可能是合理的，尤其是對(duì)于臨床靶區(qū)大的年輕患者。然而，我認(rèn)為，如果質(zhì)子治療作為一種優(yōu)越的治療方式要充分發(fā)揮其潛力，則需要進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展來(lái)消除這種權(quán)衡。首先，質(zhì)子治療需要更好的在線成像系統(tǒng)。近年來(lái)這一點(diǎn)尤其明顯，因?yàn)楣庾又委熞呀?jīng)在機(jī)載扇形束CT(FBCT)和MR成像系統(tǒng)中蓬勃發(fā)展，而質(zhì)子治療直到最近才配備了商用機(jī)架安裝錐形束CT(CBCT)。缺乏集成的高對(duì)比度和高分辨率成像使質(zhì)子治療在規(guī)劃靶區(qū)體積邊際方面處于固有劣勢(shì)，需要考慮設(shè)置不確定性。由于有限的粒子射程和相關(guān)的陡峭遠(yuǎn)端劑量下降，質(zhì)子治療對(duì)患者錯(cuò)位和解剖變化更敏感。研究人員提出了適應(yīng)性質(zhì)子治療的MR指導(dǎo)以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，并且有理由相信這種規(guī)模的技術(shù)發(fā)展是必要的，可允許臨床醫(yī)生使用質(zhì)子治療方法時(shí)最大程度地減少與日常解剖變化相關(guān)的不確定性。在某些情況下，需要改進(jìn)高劑量適形性。由于質(zhì)子通常用于治療大腦或兒童患者的高敏感區(qū)域，因此改善高劑量適形性對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好的長(zhǎng)期治療結(jié)果至關(guān)重要。先前已經(jīng)表明，PBS 質(zhì)子治療中的橫向劑量適形性可以通過(guò)減小束流尺寸來(lái)改善，但這是一項(xiàng)難以實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，尤其在治療需要使用低能量束流的表面靶區(qū)時(shí)。減少有效束流尺寸的一種潛在方法是使用專為質(zhì)子治療設(shè)計(jì)的先進(jìn)準(zhǔn)直系統(tǒng)。臨床前研究已證明，準(zhǔn)直系統(tǒng)在治療腦癌和頭頸癌時(shí)可顯著改善高劑量適形性。這些劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的基于孔徑的準(zhǔn)直方法，同時(shí)仍然可以產(chǎn)生穩(wěn)健的治療計(jì)劃。最近還提出了弧幾何形狀作為改善質(zhì)子治療的高劑量適形性的替代方法。除了適形性改進(jìn)之外，通過(guò)將治療分布在整個(gè)弧上而不是僅僅幾個(gè)治療角度，射程不確定性可分布在更大的體積上，而不是僅僅局限在幾個(gè)方向上，從而提高了計(jì)劃的魯棒性。值得討論的最后一個(gè)發(fā)展是準(zhǔn)確測(cè)定相對(duì)生物有效性(RBE)。目前，無(wú)論束流能量或組織類型如何，都假定臨床質(zhì)子治療的RBE為1.1。然而，基于布拉格峰的特性和質(zhì)子軌道末端增加的線性能量傳遞(LET)，真正的RBE不是一個(gè)常數(shù)。事實(shí)上，體外研究已顯示質(zhì)子在布拉格峰中的RBE高達(dá)3。RBE有復(fù)雜的物理和生物反應(yīng)，難以準(zhǔn)確計(jì)算。一旦更好地理解了這些生物學(xué)效應(yīng)，同時(shí)開(kāi)發(fā)并優(yōu)化粒子LET和RBE劑量的治療計(jì)劃系統(tǒng)可能是解鎖質(zhì)子治療劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。與此同時(shí)，我們對(duì)質(zhì)子RBE的有限了解限制了我們?cè)谥委熡?jì)劃角度的選擇。使用當(dāng)前的計(jì)劃系統(tǒng)，很難確定患者體內(nèi)的高LET粒子的預(yù)期位置，這反過(guò)來(lái)又限制了我們?cè)u(píng)估計(jì)劃質(zhì)量和響應(yīng)的能力。總之，如果沒(méi)有在線成像、準(zhǔn)直、弧形遞送和基于RBE的治療計(jì)劃方面的技術(shù)進(jìn)步，質(zhì)子治療將無(wú)法充分發(fā)揮其臨床潛力。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，Ding博士有什么看法呢？小編在接下來(lái)的文章中會(huì)繼續(xù)為您分享，敬請(qǐng)期待。(質(zhì)子中國(guó) 編譯報(bào)道)參考文獻(xiàn)：Hyer DE, Ding X, Rong Y. Proton therapy needs further technological development to fulfill the promise of becoming a superior treatment modality (compared to photon therapy). J Appl Clin Med Phys. 2021 Nov;22(11):4-11.<="" font="" se_prerender_url="complete">
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