Francesca Albertini博士主要從自適應(yīng)質(zhì)子治療的現(xiàn)狀、每日在線自適應(yīng)質(zhì)子治療、總結(jié)和未來(lái)發(fā)展方向四個(gè)方面進(jìn)行了介紹。

Francesca Albertini博士表示，進(jìn)行自適應(yīng)質(zhì)子治療的原因是，在治療過程中任何原因(例如解剖結(jié)構(gòu)變化、體重變化和腫瘤變化等)導(dǎo)致的解剖結(jié)構(gòu)改變，使劑量分布變形。患者在治療過程中發(fā)生不同的解剖結(jié)構(gòu)改變，不同解剖結(jié)構(gòu)改變的速度不同。對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生周變化的患者，需進(jìn)行離線自適應(yīng);對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生日變化的患者，需進(jìn)行在線自適應(yīng);對(duì)解剖結(jié)構(gòu)每次治療過程中發(fā)生變化的患者，例如呼吸運(yùn)動(dòng)，需進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)。

自適應(yīng)質(zhì)子治療的現(xiàn)狀

2020年ESTRO工作小組對(duì)所有離子中心進(jìn)行了問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容為自適應(yīng)和實(shí)時(shí)離子治療的實(shí)踐模式(POP-ART PT)。問卷調(diào)查回復(fù)率為：歐洲100%，亞洲：90%;USA：50%。其中歐洲91%的中心在治療時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)治療。使用自適應(yīng)治療頻率最高的兩種癌癥類型為：頭頸部腫瘤和肺癌。所有的這些中心均使用離線自適應(yīng)方案。進(jìn)行自適應(yīng)的理由：重復(fù)圖像的外觀檢查、重復(fù)圖像的劑量學(xué)評(píng)估、解剖結(jié)構(gòu)改變相關(guān)的精確治療、體重減少/增加。

Francesca Albertini博士介紹了當(dāng)前離線自適應(yīng)的工作流程，患者在接受治療前制定治療計(jì)劃。在進(jìn)行數(shù)次治療后，對(duì)患者進(jìn)行3D成像，對(duì)治療計(jì)劃進(jìn)行再計(jì)算。隨后對(duì)再計(jì)算的治療計(jì)劃和原始的治療計(jì)劃進(jìn)行劑量學(xué)比較。若劑量變化超出容差范圍，則使用新的自適應(yīng)計(jì)劃。若劑量變化在容差范圍內(nèi)，則不改變治療計(jì)劃。患者的整個(gè)治療過程需重復(fù)數(shù)次上述再計(jì)劃的過程。

以上治療過程非常耗時(shí)，通常以“緊急模式”完成，改善此工作流程的方法如下：

減少自適應(yīng)需求

解剖結(jié)構(gòu)魯棒性優(yōu)化 vs. 自適應(yīng)進(jìn)行比較

一些研究將解剖結(jié)構(gòu)魯棒性優(yōu)化與自適應(yīng)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對(duì)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行魯棒性優(yōu)化可獲得與在線自適應(yīng)相同的的靶區(qū)覆蓋。但由于每日在線自適應(yīng)可減少患者的累積劑量，減少對(duì)患者正常組織的照射，所有的研究均建議使用在線自適應(yīng)。

劑量引導(dǎo)的患者擺位

簡(jiǎn)化/整合自適應(yīng)過程

簡(jiǎn)化/整合自適應(yīng)過程的主要目標(biāo)是將自適應(yīng)過程整合以使自適應(yīng)質(zhì)子治療應(yīng)用于臨床。

在線每日自適應(yīng)質(zhì)子治療(DAPT)

Francesca Albertini博士主要介紹了瑞士PSI質(zhì)子治療中心的在線每日自適應(yīng)治療及目前正在進(jìn)行的一些研究。Francesca Albertini博士表示在線每日自適應(yīng)質(zhì)子治療不僅為了解決治療分次間的變化，也為了改善劑量的適形性，以此減少對(duì)正常組織的照射。

Francesca Albertini博士表示在線每日自適應(yīng)流程主要包括以下幾個(gè)流程：每日3D成像、在線計(jì)劃、治療計(jì)劃QA、治療計(jì)劃遞送、體內(nèi)射程驗(yàn)證(射程探針、瞬發(fā)伽馬等)、遞送劑量每日QA和累積劑量計(jì)算等。其中每日3D成像可使用室內(nèi)CT(In room CT)、錐形束CT(Cone Beam CT)和室內(nèi)MRI(In room MRI)等，不管使用何種技術(shù)進(jìn)行每日成像，均需將圖像轉(zhuǎn)換為CT或合成CT圖像，以此計(jì)算質(zhì)子劑量。

隨后Francesca Albertini博士分別對(duì)在線自適應(yīng)流程中的在線計(jì)劃、計(jì)劃QA和劑量累積進(jìn)行了介紹。

1在線計(jì)劃

超快速再計(jì)劃采用解析PBS算法GPU實(shí)現(xiàn)。

限制條件自適應(yīng)通過使用一些約束條件限制每日計(jì)劃的變化，以此減少計(jì)劃QA。目前已經(jīng)發(fā)表了一些方法來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)劃QA，主要包括簡(jiǎn)化臨床計(jì)劃QA的每日進(jìn)行初始劑量的劑量恢復(fù)，和簡(jiǎn)化物理計(jì)劃QA的患者每日布拉格峰位置恢復(fù)校準(zhǔn)劑量、約束布拉格峰的位置允許通量改變。

2計(jì)劃QA

自動(dòng)在線臨床QA

臨床計(jì)劃QA使用紅綠燈方案(traffic light protocol)(例如：劑量分布差異<2%，則通過;差異>5%，則不通過)。

自動(dòng)在線物理QA

治療前需要進(jìn)行獨(dú)自劑量學(xué)計(jì)算和設(shè)備文件的完整性檢查，其中設(shè)備文件完整性檢查將每日設(shè)備文件與原始設(shè)備文件對(duì)比(例如：患者數(shù)據(jù)、每個(gè)射野布拉格峰的數(shù)量、MU數(shù)量等)。

離線/治療后需要對(duì)記錄的日志文件回顧分析，進(jìn)行劑量重建，并將計(jì)劃的劑量分布、基于日志文件的劑量分布和蒙特卡羅模擬的基于日志文件的劑量分布進(jìn)行比較。確保對(duì)患者每日遞送的劑量進(jìn)行最精確的計(jì)算。

使用日志文件以改善每日優(yōu)化為目標(biāo)，最終的目標(biāo)是使得遞送至患者的劑量與治療計(jì)劃的劑量差異最小化。

3劑量累積

評(píng)估中的不確定性

在線自適應(yīng)計(jì)劃有望對(duì)遞送的劑量提供更好的了解，主要包括以下兩方面：

每日劑量(每日計(jì)劃計(jì)算基于對(duì)患者每日解剖結(jié)構(gòu)更好的了解);

累積劑量(圖像形變配準(zhǔn)算法)，不同圖像形變配準(zhǔn)算法會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，可以使用多重圖像形變配準(zhǔn)(multiple DIR)計(jì)算累積劑量。

患者療效評(píng)估

使用正常組織并發(fā)癥概率(NTCP)模型對(duì)患者療效進(jìn)行預(yù)測(cè)。

總結(jié)

Francesca Albertini博士對(duì)自適應(yīng)質(zhì)子治療的現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)如下：

(離線)自適應(yīng)質(zhì)子治療已在大多數(shù)已運(yùn)營(yíng)的中心應(yīng)用于臨床(時(shí)間和資源緊張);

更簡(jiǎn)便和整合的解決方案是共同的希望(光子放療已經(jīng)可用);

提出臨床質(zhì)子治療的在線自適應(yīng)方法。

未來(lái)發(fā)展方向

Francesca Albertini博士表示自適應(yīng)質(zhì)子治療未來(lái)的發(fā)展方向及正在進(jìn)行的一些研究主要為MRI引導(dǎo)的質(zhì)子治療(MRI-proton therapy)和實(shí)時(shí)自適應(yīng)治療(Real-time adaptive therapy)。