MD安德森张玉蛟教授：质子治疗的机遇与挑战
2018年3月28日，美国MD安德森癌症中心张玉蛟教授在首届国际粒子放疗技术与临床研究峰会上发表了题为《肺癌质子治疗PTCOG共识/指南：机遇与挑战》的演讲，回顾了过去10余年里肺癌质子治疗的机遇与挑战。
张玉蛟教授
质子的Bragg峰效应使得质子治疗肿瘤过程中远端损伤较小，因此从物理学角度来说，质子治疗无疑是优于光子治疗的。在过去的10余年里，MD安德森围绕质子治疗的应用展开了一系列研究，最早发表的研究可以追溯到2006年。
2006年，张教授第一次将肺癌被动散射质子治疗（PSPT）与光子治疗的结果进行了比较。研究结果表明：与三维适形放射治疗/适形调强放射治疗（3-DCRT/IMRT）相比，对于早、中、晚期肺癌患者来说，PSPT对远端组织、心脏、对侧肺和脊髓的保护都更有优势，这一结果也显现了质子治疗的潜力。自此的12年中，随着对质子治疗技术的研究逐渐深入，人们也更加清晰认识到了这项技术的机遇与挑战。
张教授牵头的高风险早期非小细胞肺癌（NSCLC）立体定向放射治疗（SBRT）和质子治疗（SBPT）II期随机试验从2012年持续到2014年，目标是3年里纳入100例患者，随机分成两组接受SBRT和SBPT治疗。但鉴于当时没有CBCT，又由于费用限制，最终仅有21例患者入组，这项研究的结果于今年初才发表在红皮杂志上。由于患者量不足，这篇文章不能够作为比较质子治疗与光子治疗疗效的确凿证据，但这项研究给了我们如下启示：1、质子治疗组患者的生存和相关毒性反应并不比光子治疗组患者严重（在数据上更好，但由于病例数太少，不能下结论）；2、进行随机对照试验的两种治疗技术的成熟度必须对等，否则很难成功进行随机对照试验；3、需要解决治疗费用问题，由于保险报销问题，质子治疗的应用受到了限制。
张教授牵头的另外一项题为《无法手术的III期非小细胞肺癌质子治疗联合同步化疗II期临床试验》的最终研究结果表明，患者的中位总生存期为26.5个月，5年局部控制率达到75%，这是III期NSCLC患者同步放化疗取得的最好的5年局部控制率，但5年远处转移率达到50%，因此试验中患者的5年总生存率仅为30%。这表明对于III期NSCLC患者来说，尽管使用质子同步放化疗治疗局部控制率有所提高，但远处转移率高影响了患者的生存情况，因此要加强对远处转移率的控制，NCCN指南已经将同步放化疗后接受免疫治疗作为标准的治疗方法。这项研究的患者毒性反应与RTOG 617试验相比有所降低，因而引起了广泛的关注。
但质子治疗与光子治疗相比仍然有许多技术性的问题亟待解决，MD安德森的研究表明，20%接受散射束质子治疗的患者需要重新制定治疗计划，而30%接受适形调强质子治疗（IMPT）的患者需要重新制定治疗计划，这个比例高于光子治疗，因此自适应治疗对于质子治疗来说至关重要，而技师的培养和学习也至关重要。
由于PSPT具有一定的局限性，因此并不适合所有病例。首先，PSPT是三维适形放射治疗，因此其准确性强烈的依赖于Bragg峰的位置，用于肺癌治疗时，如果Bragg峰停在肺组织，则放射线很容易穿透到对侧肺。其次，尽管PSPT的入射剂量非常低，但仍然有入射剂量。第三，当靶目标解剖结构非常复杂时，PSPT很难实现剂量均匀覆盖靶区。
并不是所有的质子治疗计划都是完美的，可以通过谨慎选择束流角度、能量大小和权重，调整补偿器，平衡靶区覆盖和正常组织保护之间的关系进一步优化质子治疗。
将优化的调强放疗与PSPT进行比较，可见质子治疗对低剂量区心脏、肺V5、对侧肺和脊柱的保护更好，但如果正常组织紧邻靶区，例如紧邻靶区的食道，那么质子治疗对这类正常组织的保护没有优势。因此，MD安德森在2015年率先使用IMPT治疗肺癌，IMPT的适形性优于PSPT，针对解剖结构复杂的靶区，IMPT对正常组织的保护和靶区覆盖都优于PSPT。
为了帮助临床工作者更好的理解和应用质子治疗，张教授担任主任的国际粒子治疗联合会（PTCOG）胸部肿瘤委员会制定了早期和局部晚期NSCLC质子治疗共识指南，该指南于2016年发表在红皮杂志上。
指南比较了IMRT、PSPT和IMPT的优劣势。总的来说光子调强技术成熟，适形性好，受靶区运动影响小，但正常组织低剂量区高；PSPT可以保护远处正常组织，受运动影响小，但缺点是近端组织适形性不高，且肺中位剂量和受到20Gy剂量照射的体积大，因此适合于中央型早期肺癌，或II-III期肺癌、没有对侧淋巴结累及的患者；IMPT的适形性高，靶区运动和解剖学变化对其剂量分布影响大，如果能够解决运动对于IMPT的影响，那么无疑这将是非常好的治疗方法。鉴于不同的治疗方法各有优劣，因此应该在实际应用中扬长避短，最大化的发挥治疗技术的优势。
三种治疗方法比较
IMPT用于肺癌治疗时，束流和靶区同时运动，且互相影响，因此实际应用中需要将运动幅度限制在一定范围内，如何应对运动导致的治疗不确定性成为关键，应对运动的方法包括分割治疗（＞5个分割）和/或分割间重复扫描（repainting），此外治疗计划的鲁棒性优化也至关重要。