肿瘤防治科普平台

质子治疗未来十年发展预测

2020/7/27 作者:质子中国

所属类型

其他癌症

质子中国头部图片.jpg

质子治疗领域正持续呈爆炸性增长。过去十年,技术进步使质子治疗成为更多医院和放疗中心可及并可行的治疗选择。同时,质子治疗的临床应用也不断发展,目前已能够治疗多种疾病。


展望未来10年,质子治疗将取得令人兴奋的进展。迈阿密癌症研究所质子治疗中心(Miami Cancer Institute’s Proton Therapy Center)的研究人员预测质子治疗系统将继续向小型化方向发展,质子治疗的剂量测定将变得更加复杂,而控制质子束大小和形状的设备,如多叶准直器的发展,将可以使质子治疗用于体积非常小以及体积较大且复杂的肿瘤。


质子治疗系统持续小型化


由于质子治疗系统庞大的体积和高昂的成本,曾经仅限于少数癌症中心,质子治疗硬件在1990年代发展到较小的规模,从而使该技术更易于使用。也就是说,设备的尺寸仍然可以测量,而且占地面积很大,这对传统的放射肿瘤学科提出了巨大的挑战,他们希望将该技术改造到现有的空间中。小型化正逐渐克服这一障碍。


最近的进步已经使质子治疗系统的占地面积减小为原来的30%~40%。这些发展包括超导磁体技术的出现,从而压缩产生质子束的回旋加速器的尺寸。此外,过去曾位于三层建筑中的旋转机架,现在可以大大缩小尺寸。 

迈阿密中心质子-质子设备.jpg

迈阿密癌症研究所质子治疗中心是南佛罗里达州首家质子治疗中心


展望未来,可以预见的是,用于加速质子束到高能量的新技术将大大降低设备尺寸和屏蔽要求。这些新的发展将使设备更加便宜,并且可以安装在改造后的现有放疗科室。目前,已有实验室基于这些新技术研发了非临床装置。


这些小型化技术平台的主要优势是大幅降低购置和运营成本,降低质子治疗的费用,并在治疗不同类型的癌症方面更具竞争力。质子技术的广泛应用也将获得更多新的治疗数据,用于研究和临床试验。

更多关于质子治疗系统小型化的内容,请见质子中国往期报道:

质子治疗设备小型化与非主辐射

质子治疗系统小型化发展现状系列(一):背景概述

质子治疗系统小型化发展现状系列(二):缩小旋转机架体积

质子治疗系统小型化发展现状系列(三):缩小加速器体积

质子治疗系统小型化发展现状系列(四):实现高疗效和性价比之间的平衡是研发目标


提高束流递送精度


目前质子治疗平台结合了机载患者成像功能,在质子束递送前进行成像,确保定位精确。尽管定位精度已大大提高,但在实际的“束流照射”期间,束流的精确递送仍存在不确定性。


为了解决这个问题,质子治疗中心已经吊顶安装了多个室内摄像头,以持续获得患者表面解剖结构变化的反馈,提醒治疗团队注意到解剖位置的重大变化或移动,以及时停止照射并重新定位。目前这个过程主要是人工手动操作。预计未来,新的成像技术将可以完全集成到机器人/自动反馈回路中,医生可以设置可接受的位移阈值。如果患者的位置变化超过阈值,束流照射将自动停止;如果患者的位置处于预定的边界内,系统将自动进行束流照射。在早期开发的时候,研究人员考虑合并机载连续MR成像,以提供近乎实时的图像反馈,以前所未有的准确性控制束流的递送过程。

更多关于质子治疗室内图像引导技术的内容,请见质子中国往期报道:

德国研制出世界首台MRI引导的质子治疗原型机

德国OncoRay中心:MR引导质子治疗的研究进展

IAEA最新发布《图像引导放疗的临床实践》报告,推动医学成像技术发展

质子治疗的图像引导技术(一):治疗计划的成像技术

质子治疗的图像引导技术(二):患者摆位的千伏级成像技术和治疗室内的容积成像技术


精确的质子治疗剂量分布


质子治疗依靠计算机建模获得剂量分布。这些模型在设置质子将停止的确切深度、它们与不同密度的组织间的相互作用以及器官运动对剂量分布的影响方面具有不足。临床上,目前通过鲁棒性优化和评估来克服这一缺陷,但这个过程是十分繁复的。

迈阿密中心质子-放疗模拟.jpg


在验证治疗期间递送给患者的实际照射剂量方面有望取得新的进展。目前正在研发的某些技术有可能解决这方面缺陷,包括在质子治疗完成后立即进行PET扫描。由于质子治疗可以诱导正电子的产生,因此快速获取PET图像可以帮助确定高剂量递送区域。此外,研究人员正在研究一种质子成像技术(proton radiography),该技术使用质子束获得图像,协助患者定位和剂量验证。目前正在研究的另一种技术被称为瞬发伽马射线成像(prompt gamma imaging),当质子与组织的相互作用产生少量伽马射线时,可以用高度复杂的伽马相机检测到。预计在不久的将来,可以利用新的成像技术精确检测剂量的实际递送位置。

更多关于体内(射程)剂量验证技术的内容,请见质子中国往期报道:

临床用质子CT成像系统成功采集生物图像

卢晓明教授:粒子束放疗技术研究前沿课题简述

质子治疗体内成像技术最新进展(一):质子发射成像

质子治疗体内成像技术最新进展(二):PET成像

质子治疗体内成像技术最新进展(三):瞬发伽马成像

质子治疗的图像引导技术(三):射程验证的成像技术

质子治疗的图像引导技术(四):质子CT和质子成像系统

瞬发伽马成像技术的应用能够解决质子治疗误差问题,优化质子治疗疗效


未来的质子束适形


多叶准直器(MLC)彻底改变了高能X射线或光子辐射的递送方式,提高了束流靶向照射肿瘤的速度和精度。由于诸多问题的出现,包括质子轰击MLC的金属成分产生中子等,导致MLC的作用在很大程度上被抵消了,这可能导致继发恶性肿瘤。但是,随着新技术的出现,质子治疗MLC的研究得以继续。


目前,有团队正在研究由新型材料制成的准直系统,该系统非常精细,反应速度快,同时可以大大减少中子的产生。这种新型准直系统具有改善质子束横向剂量分布的潜力。这对接受再程放疗的患者尤其有利。


除了开发用于治疗大体积肿瘤的MLC技术之外,肿瘤靶向治疗和小体积肿瘤的治疗也需要对该技术进行改进。其中一种发展趋势是,借助连续激光的引导,使用MLC来治疗眼部的小体积肿瘤。这一概念最初在眼科领域率先用于激光定位眼睛内的小病变。目前可以治疗这类肿瘤,但需要大量的硬件解决方案。基于激光的引导与高精度的束流准直相结合,可以更轻松地治疗较小的肿瘤,从而最大程度地减少所需的硬件数量。(质子中国 编译报道)

迈阿密中心质子-mehta博士.jpg

Minesh Mehta博士

迈阿密癌症研究所(Miami Cancer Institute)放射肿瘤科主任,放射肿瘤学家,质子治疗和癌症研究方面的著名专家,曾任马里兰质子治疗中心医疗主任。


质子专区介绍:
相比传统放疗,质子治疗作为“精准治疗”的新一代代表,利用质子射线所具有的独特物理特性,以极快的速度、很小的放射剂量进入人体,迅速到达肿瘤组织并释放全部剂量,而肿瘤后方和侧方的正常组织及器官受到的照射剂量几乎为零,从而实现以最大的照射剂量杀伤肿瘤组织的同时又最大限度地避免了周围组织及器官的损伤,实现更加精确的“精准治疗”。
0

关键词

质子小型化 质子放疗精准

010-59575756

| 关于我们 | 网站地图 | 问题反馈 |

联系电话:010-59575756

版权所有©美中嘉和®.保留所有权利,沪ICP备 18018102号

沪公网安备 31010102004936号

关注微信公众号
关注微博