最新离子治疗4D治疗计划研讨会报告(四)：4D离子治疗的未来挑战与发展主题
质子治疗靶区剂量分布均匀，对周围组织的照射剂量较低，可在减少治疗副作用的同时达到与光子放疗相同的肿瘤控制率。但是，高精度也造成了关于安全使用扫描质子束治疗运动靶区的问题。
离子治疗4D治疗计划研讨会致力于使用扫描离子束治疗运动靶区，于2009年启动，每年举办一次。过去10年，4D离子治疗研讨会报告了运动成像、监测和建模方面的研究进展，以及与4D治疗计划和递送、4D质量保证和4D剂量测定有关的前沿研究。实施安全的临床4D治疗，关键仍在于4D离子治疗领域研究成果的临床转化。
研究人员将2018年和2019年两届离子治疗4D治疗计划研讨会的内容整理为综述报告，介绍了在研讨会期间提出的主要议题，总结了4D离子治疗的最新技术以及可能影响4D离子治疗未来的进展。原文发表于Physica Medica杂志。前三期与大家分享了《最新离子治疗4D治疗计划研讨会报告(一)：临床实践中的患者选择与运动管理》、《最新离子治疗4D治疗计划研讨会报告(二)：临床实践中的治疗计划》、《最新离子治疗4D治疗计划研讨会报告(三)：4D离子治疗的最新研究》，本期为大家带来4D离子治疗的未来挑战与发展主题。点击“阅读原文”或联系质子中国小编(微信号：ProntonCN)获取全文。
近来，一种新兴的放疗方法是基于应用不同放射类型的超高剂量率来降低正常组织毒性反应，即所谓的FLASH效应受到了关注。此外，弧形照射技术，例如应用到光子放疗中为人们熟知的光子容积旋转调强放疗(VMAT)，目前正被转化到质子弧形治疗(proton arc therapy, PAT)。瑞士PSI研究所的研究人员在2019举行的研讨会上对FLASH和质子弧形治疗的临床潜力做了概述。
FLASH治疗的主要原理是以每秒甚至每微秒数十戈瑞的超高剂量率递送剂量。FLASH效应的首个临床前体外和动物研究证明，与传统方法相比，FLASH在保持相同肿瘤控制效果的同时，可降低健康组织的毒性反应。正常组织的保护通常与以下假设有关：高剂量率会导致细胞中的氧气耗竭，从而使放射敏感靶区免受高反应性氧自由基的侵害，而放射的直接作用效果依然相同。
如果临床上采用FLASH治疗，可能会对移动靶区的放疗产生重大影响。在不到一秒的时间内完成的非常快速的FLASH照射，可以降低正常组织的毒性反应，因此光子放疗和离子治疗运动靶区时，运动缓解的需求可能会改变。但是，在达到临床应用并利用FLASH治疗的优势之前，必须解决许多挑战，例如，决定采用宽形或笔形FLASH束流进行单次或分次治疗，治疗计划适形性的要求，治疗计划的物理和生物学鲁棒性，以及对FLASH效应背后的生物学和化学机制的基本理解。尽管FLASH治疗在放疗中具有巨大潜力，在质子FLASH治疗中也已展示出来，但来自不同研究领域的专家仍需要合作，以更好地了解FLASH效应的基本原理，并详细阐述和验证其安全的临床实施的最佳方案。而这也与技术上的挑战密不可分，并且应当由设备提供商解决。
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弧形治疗涉及机架在患者周围旋转期间的连续剂量递送，通常用于光子束的放射治疗(VMAT)。最近的研究表明了将弧形治疗也引入质子治疗的可行性，与质子调强治疗(IMPT)计划相比，质子弧形治疗(PAT)可以改善靶区的适形性并提高鲁棒性。但是，要了解PAT对积分剂量和危及器官(OAR)剂量的临床影响，还需要进一步的研究。丹麦质子治疗中心的研究人员研究了增加质子束数量对物理和生物学等效剂量的影响。由于PAT更多的低剂量区和更低的线性能量传递(LET)值，研究人员着重指出，需要进一步研究应用PAT技术的继发性肿瘤发生风险。尽管该技术对于某些临床适应证可能具有很大的潜力，但目前在临床环境中尚不可用。
自2009年举办4D离子治疗计划研讨会以来，在使用笔形束扫描质子治疗(PBS-PT)移动靶区方面取得了巨大进展。关于该主题，医学物理学领域已经从模拟不同4D离子治疗方法的研究驱动型转向以临床为导向的临床实施研究，重点是4D离子治疗的安全性、实用性和效率。处理有移动靶区的适应证的PBS-PT治疗中心数量在不断增加，因此，中心间分享经验和建立最佳实践的需求也在不断增加。
如何将针对运动幅度较小的靶区(非正式地称为“小动靶”)的初步临床PBS-PT治疗方法扩展到运动幅度更大的靶区(非正式地称为“大动靶”)？要回答这个问题，需要鲁棒性评估工具，并引入简单直接的运动缓解方法。 如何验证剂量累积的准确性，以确保一致和可靠的4D剂量重建和监测？ 如何在整个4D PBS-PT工作流程中应用自动化步骤(勾画、计划优化、计划验收、患者特异性质量保证、治疗验证等)，以实现实时4D自适应PBS-PT？ 4D PBS-PT的治疗方法和所用工具非常复杂，因此至关重要的一点是从业人员间的紧密合作、分享经验、互相学习，并建立最佳临床实践的指导方针和共识。
一年一度的离子治疗4D研讨会为临床医师和医学物理学研究人员提供分享有关使用扫描离子束治疗移动靶区的信息。过去十年，4D工具、放疗系统的快速发展以及在4D领域中进行的大量研究工作，使4D离子治疗进入实际临床实施阶段成为可能。正如在日本和荷兰举行的研讨会上所显示的那样，许多中心已经开始采用中心特定的、内部设计的4D协议进行4D临床操作。然而，需要进一步发展标准化的指南，以保证在不同机构间应用协议的一致性，这可能需要在3D和4D离子治疗上都进行多机构临床试验。研究组、医院和供应商之间的合作对于4D疗法的开发和临床实施必不可少。
第12届4D离子治疗研讨会将于2021年在荷兰Holland质子治疗中心举行(联系方式：4Dworkshop.aknopf@gmail.com)。该机构于2018年开始临床运营，配备了2个具有室内CT、集成CBCT的旋转笔形束扫描室，1条专用于治疗眼部肿瘤的束线和1条研究束线。(质子中国 编辑报道)