笔形束扫描是质子治疗技术的未来

　　2015年底，UFPTI宣布了扩建计划：新增一台单室质子治疗系统，与此同时，升级原有大型四室质子治疗系统。在扩建过程中，一定遇到了许多困难和挑战，如何解决这些问题？未来质子治疗技术发展的方向是什么？质子重离子治疗综合网就这些问题采访了UFPTI首席物理师李左峰教授。

　　Q：UFPTI此前使用的是多室质子治疗设备，此次扩建选择了一台单室质子治疗设备，这样选择的初衷是什么?新的单室质子治疗系统预计何时开始治疗患者?

　　李左峰教授：佛罗里达大学质子治疗中心(University of Florida Health Proton Therapy Institute，UFPTI)已经有10年的历史了，我们现在的设备是10年前安装的，仅有散射束，相对过时，因此需要升级。质子治疗设备升级的一个大的背景是质子治疗设备寿命比较长。一般来说，光子放射治疗设备7年折旧，虽然最多可以使用10年以上，但通常我们不建议这样做。相对于质子治疗设备，传统光子放射治疗设备更新更容易。

　　但质子治疗设备的升级需要整个系统停机，会造成质子中心相当长的一段时间无法治疗患者，影响整个中心的运营。

　　目前我们正在验收一个治疗室的基于通用治疗头的笔形束，光斑较大，治疗速度低。扩建的单室机器是高速小光斑笔形束。完成后再改造一个治疗室，用专用笔形束治疗头，但速度仍然较慢。所有升级完成后我们会有3个笔形束治疗室加一个散射治疗室用于移动器官治疗。

　　所以我们实际上是3步：1. 为现有通用治疗头加装笔形束扫描(pencil beam scanning，PBS)功能，同时 2. 加装单室PBS系统，3. 将一个通用治疗头换成PBS专用治疗头。

　　新增单室质子治疗系统项目目前还在设计阶段，如无意外明年初动工，2017年10月装机，2018年底或2019年初新增单室质子治疗系统开始投入使用，之后将现有治疗室中的1间关机1年半，更换治疗头。

　　另外我们的升级也包括CBCT和由室外操作系统移动和成像的功能，后者对PBS治疗来说可以进一步提高治疗效率。

　　Q：在这一过程中软件系统也要升级，那么需要重新学习软件的使用吗?

　　李左峰教授：这个不需要。传统系统使用的是legacy platform，更新系统使用的是renovated platform。我们的眼科治疗室和正在验收的笔形束治疗室使用是更新系统。从应用上来说没有太大问题。升级的困难在于重新开发软件，而不是单纯升级，要重新开发新的系统和老的硬件之间的接口。

　　Q：升级后在人员配置方面有什么变化?

　　李左峰教授：目前还不确定，因为还没有开始验收，考虑在明年接近装机时会增加一个物理师，全程协助新系统的安装、验收和调试;剂量师是否要增加还没有确定。对于新的中心来说，物理师应该在项目讨论阶段就介入到项目中，以便在未来能够与工程师更密切的合作。

　　Q：新单室质子治疗系统成立后估计在患者量和适应证方面会有什么变化?

　　李左峰教授：就UFPTI而言，适应证方面的改变不会很大，最主要的变化是效率会提高。比如治疗颅底脊索瘤用散射束效果很好，但治疗时间长，每个患者需要45分钟到1小时，但用新增加的PBS可能只需要25分钟。从束流半影角度来讲，技术优势的排序是散射束>小光斑笔形束技术>大光斑笔形束技术。因此新的单室质子治疗系统还是应该加装挡块，让笔形束扫描的半影与散射束水平相当。

　　Q：质子放疗技术的发展未来趋势是怎样的?

　　李左峰教授：扫描技术是未来，这是没有争议的。从半影角度讲，扫描束设备加装挡块后，与散射技术的差别就不大了。尽管目前扫描技术对器官移动敏感，但有很多技术可以解决这一问题。以肺癌为例，假如肿瘤靠近胸壁，贴在后胸壁上，那么肿瘤在治疗过程中几乎不移动，这种情况对治疗没有影响;假如肿瘤位于上肺尖，那么移动度大约3-5mm，这对于当前技术的影响也不大;假如肿瘤位于中部，那么移动度为5mm-1cm之间，现有的PBS技术联合鲁棒性优化和多次重复扫描也基本可以解决这一问题。虽然目前还没有达成共识，但目前的经验是1cm以下的移动对治疗的影响不大，但1cm以上的移动可能需要其他的技术辅助控制肿瘤移动，如呼吸门控技术和屏息技术。

　　但呼吸门控和屏息技术也都有各自的缺点，使用呼吸门控技术照射时间会延长2-3倍，而使用屏息技术患者摆位时间会延长。相应的，患者治疗时间的延长又会转换成经济效益问题，目前如何平衡治疗精度和经济效益还没有更好的办法。因此如果针对儿科肿瘤治疗，那么毋庸置疑选择小光斑PBS技术，但如果肺癌患者比较多的话，那么可能还是要考虑使用散射束。