【CSTRO 2017】伦敦大学Gary Royle：如何提高质子治疗准确性
11月11日第十四次全国放射肿瘤治疗学学术会议上，来自伦敦大学（University College of London，UCL）的Gary Royle教授做了题为《如何提高质子治疗准确性》的演讲。
专家点评
胡逸民教授在点评时特别强调：希望Royle的演讲能够让未来将开展质子治疗的医院受到启发，质子治疗具有卓越的精确性，但也具有一定的不确定性。由于质子治疗精确度高，微小误差都会导致器官受损，因此摆位就非常重要，建议新建质子中心至少配备一台CBCT用于摆位，这是基本配置，以提高质子治疗，尤其是扫描束的精确性。而演讲最后提到的纳米粒子技术也要受到重视，也许未来会代替一部分后装治疗。
Gary Royle
伦敦大学在科研方面全球排名第7、欧洲排名第1，每年在科研方面的收入超过40亿人民币。目前在建的伦敦大学医院质子中心共有4间治疗室，配置瓦里安质子治疗设备，计划于2019年开始治疗患者。详情见质子中国往期报道《伦敦市内最大坑——UCLH质子中心地下室挖掘工程完工，计划2020年夏治疗患者》。
尽管质子治疗能够更好的保护健康组织，但其准确性仍然面临一些挑战，包括质子射程的不确定性、质子束传递路径上不同位置的生物学效应是什么、靶目标运动管理等。
将X线CT图像转换为质子阻止本领导致的质子射程误差
质子治疗中的剂量计算是以组织相对阻止本领为基础的，而人体组织内相对阻止本领不确定性可高达2%。在临床操作中，通常为了确保靶区覆盖，都会将射程范围扩大3.5%甚至更多，导致周围器官有受到放射线损伤的风险。
质子治疗不确定性
使用质子成像技术进行患者特异性优化，能够统一使用亨氏单位进行相对阻止本领计算和优化，从而让射程误差最小。此外，与传统CT相比，使用双能CT（dual energy CT，DECT）能够更好的评估用于制定质子治疗计划的相对阻止本领，减少质子射程不确定性。Bar. E.等人的试验表明，DECT软组织和骨的综合不确定性仅为0.19和1.05，而普通CT为0.53和1.36。
患者摆位对质子治疗准确性的影响
质子对传输路径上组织密度的变化非常敏感，水平和旋转方向的校正误差会影响剂量覆盖。MacGowan等人对16位患者的颅底适形调强质子治疗计划（IMPT）进行了研究，发现单个分割中摆位误差大于射程误差，射程误差对危及器官影响最大，摆位误差对靶器官影响最大。
使用概率（probabilistic）或鲁棒性（robust）优化能够优化质子治疗计划，但概率/鲁棒性治疗计划需要操作者能准确掌握哪些地方会出现误差，并通过研究众多患者的治疗计划，将靶目标分割间远端的射程变化量化。
肿瘤的缩小和日常解剖学变化都会导致靶目标位置的变化。伦敦大学与Upenn的质子团队合作进行了一项研究。研究人员使用普通CT采集治疗计划用CT图像，并使用日常CBCT对上述传统CT的图像进行验证，通过对可变形图像配准的验证，让靶目标更明确，也减少了工作量。
使用这种方法能够实现“当日剂量（dose of the day）自适应质子治疗”，即在每日获得的几何学图像上描绘出治疗计划几何学图像上的亨氏信息，根据对比调整每天的治疗剂量。
采用呼吸运动模型应对靶器官运动。首先采集呼吸运动信号，如使用Vision RT采集随呼吸运动周期变化的体表运动图像；然后根据这些图像建立呼吸运动模型，精确的记录呼吸运动的短期变化，但在应用中也要考虑呼吸运动的长期变化
提高适形性的方法包括优化束流布局，借助靶向纳米粒子增加剂量等。
（质子中国 编译报道）
参考文献：S.E. McGowan,et al. Treatment planning optimisation in proton therapy
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