麻省总医院闫苏苏博士：配备笔形束扫描的紧凑型无旋转机架质子治疗系统研究
11月10日，在第15届全国放疗年会(CSTRO)新型装备与放疗专场上，来自麻省总医院的医学物理师闫苏苏博士带来了题为《配备笔形束扫描的紧凑型无旋转机架质子治疗系统》的演讲，对无旋转机架质子治疗系统的研究进行了介绍。PTCOG主席Jay Flanz教授此前在展望质子治疗未来时也指出，越来越少的旋转机架是发展趋势之一，这对于质子治疗的普及意义重大。详情请见质子中国往期报道《PTCOG主席：国际粒子治疗联合会的昨天、今天和明天》。
闫苏苏博士
鉴于质子的物理学特征，与光子放疗相比，质子治疗具有更好的靶区适形性，能够降低危及器官(OAR)的照射剂量，减小患者的副作用。但质子治疗的成本高并且治疗费用昂贵，目前全球只有1%的患者能够接受质子治疗；质子治疗的成本中很大一部分是旋转机架的成本。
麻省总医院和麻省理工学院合作开展了一项名为“SPRITE”(State of the art, Proton, Robotic, Innovative, Therapeutic, Economical)的研究项目，目的是研发出无旋转机架的质子治疗系统，降低治疗成本。研究包括以下三方面内容：
几何学：回顾性分析旋转机架质子治疗中的束流角度
剂量学：为无旋转机架质子治疗制定笔形束扫描(PBS)计划
临床实践：研究用于无旋转机架质子治疗中的患者固定和成像技术
几何学
回顾性分析旋转机架质子治疗中的束流角度
研究纳入了2004-2014年间在麻省总医院接受旋转机架质子治疗的患者，其中4228例接受双散射(DS)质子治疗，104例接受PBS治疗。研究人员根据肿瘤部位将患者分为8组，分别为颅底/颈椎、鼻窦/鼻腔、脑部、头颈部一般部位、头颈部其他部位、胸部、腹部以及盆腔；并分析了每例患者每个照射野的机架角度、治疗床角度和患者位置。
直方图数据显示，大多数旋转机架DS治疗的束流角度位于患者的轴平面(axial plane)上，包括80%头颈部肿瘤患者、90%腹部肿瘤患者、95%胸部肿瘤患者以及99%盆腔肿瘤患者。对于旋转机架PBS治疗，除2例接受盆腔倾斜野照射的患者外，其余的束流均位于患者的轴平面上。以上结果表明，应用水平固定束可满足绝大多数患者的治疗需求，若需获得更大的束流角度，可通过偏转束流和转动患者实现。
根据回顾性分析结果，对于头颈部肿瘤的DS治疗，应用水平固定束预计可治疗约44.2%的患者；若将束流进行20°偏转，可治疗约69.9%的患者；若对患者进行80°转动，可治疗约99.5%的患者。以上方法同样适用于胸部和盆腔肿瘤。
对于PBS治疗，研究人员预计104例患者中有103例可应用水平固定术治疗，并且经过束流偏转后这种治疗方式适用于所有患者。
剂量学
为无旋转机架质子治疗制定PBS计划
目前PBS治疗已得到广泛应用。与DS治疗相比，PBS治疗可进行3D调强，并且近端的剂量适形性更好。为了评估旋转机架系统的PBS计划是否显著优于无旋转机架的PBS计划，研究人员对7例患者的数据进行了分析。剂量体积直方图(DVH)结果表明，有无旋转机架的PBS计划在靶区剂量均匀性指数(Target HI)和OAR的平均剂量方面并无显著差异。
临床应用
研究用于无旋转机架质子治疗中的患者固定和成像技术
不同体位的患者固定存在以下挑战：患者可能无法在治疗椅上保持同一坐姿、颈部剂量形变以及不同体位时器官解剖位置的改变。无旋转机架质子治疗系统应用于临床还需要解决不同体位的模拟CT成像和机载成像(on-board imaging)技术。
综合上述结果，在几何学方面，通过水平固定束、束流偏转和患者转动的方式可实现几乎所有角度束流的照射；并且剂量学研究结果显示无旋转机架的PBS计划的质量与有旋转机架的系统相当；无旋转机架质子治疗系统应用于临床前还需要研究新的患者固定装置以确保不同体位时治疗的精确性。
目前团队正在从实时患者成像、无旋转机架的束流输送、特殊患者摆位以及特殊治疗室设计等方面进行无旋转机架质子治疗系统的研发，并期待与更多的机构展开合作。（质子中国 现场报道）
感谢闫苏苏博士审校本文
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