第59届PTCOG年会|点扫描弧形质子治疗 (上)：SPArc技术发展、最新进展和未来方向 / 开普饭

第59届PTCOG(国际离子治疗联合会)年会期间，来自美国Beaumont医院质子治疗中心的Dr. Xuanfeng Ding和Dr. Rohan Deraniyagala带来了题为《点扫描弧形质子治疗(SPArc)》的主旨演讲。Dr. Xuanfeng Ding和Dr. Rohan Deraniyagala分别进行了题为《SPArc技术发展、最新进展和未来方向》和《SPArc临床获益》的演讲。质子中国首先将Dr. Xuanfeng Ding的演讲内容整理后与大家分享。

SPArc历史

1997年，Sandison团队使用被动散射的胸壁体模照射技术；
1997年，JosephDessy团队提出了远端边缘示踪(Distal edge tracking)方法；
2012年，Seco团队发现肺部立体定向放射治疗(SBRT)使用SPArc显示出剂量优势；
2014年，Alejandro Carabe-Fernadez引入了单能(Mono-energy)SPArc。

SPArc可行性

SPArc是一种新颖且先进的质子调强(IMPT)技术，并且相对传统IMPT在计划质量、剂量学、鲁棒性等方面具有潜在优势。

IMPT和被动散射SPArc(ps-SPArc)的递送时间均显示出随能量层切换时间(ELST)的延长而减小的趋势。在2010年之前，受同步加速器限制，IMPT递送时间少于ps-SPArc；在2014年之后，随着新一代能量选择系统和同步加速器的发展，与IMPT相比，ps-SPArc的递送时间显示出优势。SPArc的终极目标是使粒子治疗效率更高、鲁棒性更高、剂量适形性(dose conformity)更好。

Dr. Ding介绍SPArc的发展经过了三个过程：

2015～2017年：概念期；
2017～2019年：原型期；
2019至今：工程急速发展和验证期。

SPArc基本特征

美国Beaumont医院的Dr. Xiaoqiang Li团队与IBA开展科研合作，共同研发新一代质子治疗递送技术SPArc。该技术是质子动态旋转照射(PDAD)的新模式，可在IBA Proteus^®ONE质子机器上旋转机架进行点扫描质子治疗，进行了一系列测试以验证SPArc的基本特征。详情请见质子中国往期报道《IBA与Beaumont医院共同推出新一代质子治疗输送技术》《Beaumont医院质子治疗中心首次实施点扫描弧形质子治疗》。

特征1：等中心点偏差

在70、120、180和227.7 MeV能量下以弧形模式从330度到180度递送的中心束斑位置相较于等中心，偏差均在1 mm以内。所有的束斑均在计划的机架角度±1度内的机架角度递送。

特征2：束斑大小一致性

X和Y方向的平均束斑大小为0.80和0.82 cm、0.55和0.56 cm、0.39和0.41 cm、0.34和0.35 cm，使用弧形传输模式的能量为70、120、180和227.7 MeV。不同机架角度的束斑尺寸最大标准偏差为1.1%。与静态模式下获得的结果相比，束斑大小的一致性在1.5%以内。

特征3：束流平整性和对称性

在由1681个点组成的10×10 cm²区域内，通过将束斑平均分布到所有束斑来创建递送模式。结果显示动态旋转模式下测量的方形场的对称性与静态模式非常相似，X和Y方向的差异均在3%以内。

SPArc最新进展

已建立第一个prototype SPArc系统的模型；
目前使用的是Proteus^®ONE质子治疗系统，接下来将在Proteus^®PLUS质子治疗系统中进行；
治疗效率：与IMPT相比，照射时间减少，SPArc能减少388秒(58%)递送时间；总治疗时间减少，SPArc能减少1.3~2.56小时(约15~25%)治疗时间。

SPArc未来方向

Dr. Ding介绍了SPArc未来的发展方向。

结合SPArc算法机器特定的递送序列(machine-specific delivery sequence)；

线性能量传递(LET)优化的SPArc算法等；

单分割治疗在临床应用中的作用。

SPArc是一种先进的计划和治疗技术，可将剂量学限制推向当前笔形束扫描(PBS)技术平台。与IMPT和容积旋转调强放疗(VMAT)相比，SPArc进一步提高了治疗计划的质量。同时，与IMPT相比，SPArc与VMAT具有更优的治疗计划鲁棒性。

最后，Dr. Ding介绍了质子治疗的挑战。如横向半影(束斑大小)、射程不确定性和递送效率等。关于质子治疗是否已达到其剂量学限制，Dr. Ding表示SPArc这种新型鲁棒、高效且连续的技术，具有潜在的剂量学改进，未来需要更多的深入研究。

接下来，小编将为大家带来Dr. Rohan Deraniyagala关于SPArc临床获益的演讲内容，敬请期待。(质子中国编译报道)

第59届PTCOG年会|点扫描弧形质子治疗 (上)：SPArc技术发展、最新进展和未来方向

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