临床物理生物三方辩论：究竟谁在离子治疗中最重要？
英国当地时间6月15日，第58届PTCOG年会举行了一场“气球辩论”(balloon debate)，题目为“离子治疗领域最重要的创新会是什么？”。梅奥诊所放射肿瘤科Anita Mahajan教授、PSI研究所首席医学物理师Tony Lomax教授以及Loma Linda大学放射医学系Marcelo Vazquez教授分别从临床、物理及生物角度就这一主题发表了各自的观点，PTCOG主席Jay Flanz教授及曼彻斯特大学Ranald Mackay教授担任辩论“裁判”。质子中国将辩论内容整理后与大家分享。
辩论现场
三名“辩手”依次根据“辩题”阐述各自的观点，演讲后观众以掌声的热烈程度(分贝)为每名“辩手”打分，首轮得分最低的“辩手”遭淘汰并且“裁判”会扎破其手中的气球。其余两名“辩手”将进行第二轮辩论，观众可以掌声和欢呼声(分贝)为他们打分，得分更高的“辩手”获得最终胜利。
Anita Mahajan教授首先从临床角度发表了自己的观点。Mahajan教授表示，物理学及生物学在优化剂量分布、放射敏感性、不同粒子类型的生物学效应以及放疗免疫应答等方面发挥了重要作用。
Anita Mahajan教授
然而，临床治疗面临更大的挑战。尽管接受离子治疗的患者及离子治疗中心数量逐年增长，并且有多项临床试验正在招募患者，但不同类型肿瘤的发病率呈现新的变化趋势，肿瘤的分子分型也更加复杂；此外，以往医生更看重患者的局部控制率、毒性反应、总生存率及治疗时间等指标；随着技术的发展，临床评价标准显著提升，当前的临床终点更侧重患者的生活质量、患者报告的治疗效果(PRO)以及治疗的经济效益等方面。
Mahajan教授认为，临床、物理学及生物学的终极目标均是更好地治疗患者，离子治疗领域最重要的创新是精准医疗。医生将能够根据不同的患者、组织结构及肿瘤类型有针对性地选择具有不同放射生物学特征的离子治疗；精准医疗需要整合物理、生物、临床数据、大数据等所有可利用的资源优化患者的治疗。因此，离子治疗需要物理学和生物学，但精准医疗将协助我们找到针对不同患者的个体化治疗方法。
Tony Lomax教授随后从物理学角度发表了自己的观点。Lomax教授表示，如果我们相信离子治疗带来的获益，那么最重要的创新应是将离子治疗“民主化”(democratisation)。欧洲每年共实施160万次光子放疗，质子治疗仅有7,000次；接受质子治疗的患者仅占放疗患者的0.4%。放眼全球，多数离子治疗中心集中于发达国家，离子治疗仍是一种“第一世界”的治疗方法。因此，我们应在创新的过程中使离子治疗“民主化”——使离子治疗惠及大多数患者(或至少10~20%的患者)。Lomax教授认为，达到上述目标需要物理学的发展，包括降低设备成本、提高治疗效率以及优化工作流。
Tony Lomax教授
降低设备成本的方式之一是缩小设备体积。当前离子治疗设备商已研发出占地更小的单室治疗系统以降低成本。麻省总医院于2017年发表于《Nature》上的研究认为，无旋转机架治疗系统可通过机器治疗床及更优的成像技术等方式提高照射准确性，并且能够降低设备成本。更多关于缩小设备体积的方式以及无旋转机架治疗系统请见质子中国往期报道《技术进步能否降低质子治疗成本(一)：缩小旋转机架体积》、《技术进步能否降低质子治疗成本(二)：缩小加速器体积》、《GaToroid:无旋转机架的离子治疗》、《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》。
在提高治疗效率方面，PSI研究所的一项研究显示，将笔形束扫描质子治疗(PBS)中每个照射野的笔形束数量由8,250个减少至380个，可将每个照射野的输送时间由50s缩短至10s，并且可保持理想的剂量分布。更多关于提高治疗效率的方式请见质子中国往期报道《技术进步能否降低质子治疗成本(四)：提高治疗效率和改进设施结构》。
对于优化工作流，(半)自动计划在保证治疗计划质量的同时能够减少工作人员数量，降低人力成本。此外，自动QA流程能够减少不必要的人工工作，提高治疗效率。
Lomax教授最后总结说，使离子治疗“民主化”意味着降低成本并提高治疗效率，使更高成本效益的离子治疗惠及全球更多的患者。
Marcelo Vazquez教授认为，当前我们需要的是“范式转移”(paradigm shift)——将当前的离子治疗模式转变为以生物为中心的模式。临床肿瘤治疗寻求肿瘤控制情况和毒性反应之间的平衡，可控的因素包括物理剂量、适形性及处方剂量等物理学因素，但我们忽略了多种与患者相关的因素，包括个体的放射敏感性、肿瘤放射敏感性、免疫应答以及患者的其他生理因素等。
Marcelo Vazquez教授
Vazquez教授表示，尽管物理学发展能够获得更优的适形性、剂量分布及输送技术等，但无论何种束流，均不可避免地会同时照射到肿瘤细胞和正常细胞，目前尚没有方法能够将肿瘤细胞与正常细胞完全区分开来进行单独照射；这种技术发展面临的难题无疑受到了生物因素的制约。
Vazquez教授最后指出，我们应充分利用质子/碳离子的生物物理学特征。以生物为中心的离子治疗模式意味着通过更加深入地探究放射基因组学、血管形成、迁移/侵袭以及基因表达等生物学因素，更好地调控肿瘤微环境及肿瘤细胞应答，继而设计出更优的联合治疗方案及更复杂的生物物理模型，使患者更加获益于离子治疗。
第一轮投票结果公布
第一轮辩论结束后，观众通过热烈的掌声为每名“辩手”打分，Anita Mahajan教授以微弱的分差告别这次“气球辩论”，Tony Lomax教授和Marcelo Vazquez教授随后展开了第二轮辩论。
Lomax教授首先解释了“民主化”离子治疗的黄金三角——“民主化”的离子治疗会吸引更多患者，更多患者意味着更多的临床数据，更多的临床数据则会产生更充足的临床获益证据，充足的临床获益证据又将吸引更多的患者接受离子治疗。
Lomax教授表示，我们能够通过更丰富的临床数据建立更精准的模型，如评估患者的毒性反应(正常组织并发症概率; NTCP)。更精准的模型能够将普遍适应证向患者特异性适应证转变，协助我们更准确地选择适合接受离子治疗的患者，患者将会获得更精准的治疗。
Tony Lomax教授和Marcelo Vazquez教授展开第二轮辩论
Vazquez教授则认为，获得更丰富的临床数据远远不够，我们首先应明确为患者实施治疗的理论依据是什么，包括选择某种治疗方式和处方剂量的原因等。回答这些问题需要首先明确不同类型射线对细胞、组织及系统的生物学效应及其机制，之后才应考虑如何使离子治疗“民主化”。
Tony Lomax教授获得了辩论的最终胜利
第二轮辩论结束后，观众以更加热烈的掌声和欢呼声为两名“辩手”再次投票。最终，Tony Lomax教授以两分的微弱优势获得了本场辩论的最终胜利。（质子中国 现场报道）
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