【原】集成化质子治疗系统运行性能的五年经验

ProtonCN 2022-11-22 发布于北京

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一篇发表在International Journal of Particle Therapy上的文章对新型集成化质子治疗系统的各种操作指标进行分析，收集和分析了来自850例患者(25,567个部位)的患者特定数据。包括5年的临床病例组合、子系统利用率和3,585个束流传输参数的质量保证趋势。数据表明，集成化系统功能多样、坚固耐用，能够像大型旋转机架系统一样提供复杂的治疗，利于进一步优化未来集成化质子系统的性能和成本效益。联系质子中国小编(微信号：ProtonCN)可获得文献原文。

介绍

在过去10年中，集成化质子治疗(PT)系统的使用一直在稳步增长。尽管PT系统一直在小型化，但成本仍然是更广泛实施PT的主要障碍。此外，PT报销率仍然不确定。衡量创新成功与否的关键取决于用户对这些系统的临床和操作使用情况的反馈。本研究报告了第一代Mevion S250被动散射集成化系统(Mevion 医疗系统，利特尔顿，马萨诸塞州)的临床和技术操作数据。收集并分析了5年内接受PT的850例患者的束流特异性数据。这种集成化系统的独特设计具有固定的水平安装的加速器，在加速器端口和治疗室治疗头之间没有束流。

结果

共25,567个分次，平均每月近419个分次。大多数(44%)是中枢神经系统(CNS)病例。某些疾病部位，如乳房和前列腺，使用单个施源器，而其余部位根据初始和增强体积使用2个施源器的组合。小型施源器用于所有束流的64.7%。室内成像和束流递送时间因疾病部位而异。从现场设置开始成像到束流递送结束的时间分别为12.5、17.2和23.1 min，用于前列腺、头颈部和肺部。表1显示各疾病部位的患者数和每个部位使用的束流数量。图1显示了各种与束流相关的利用率直方图，包括射程、调制、选项、气隙、机架角度和床角度。

图1.临床束流递送参数直方图

总的来说，在调制和范围直方图之间没有观察到明显的相关性。这可以归因于我们治疗了不同深度和大小的各种肿瘤。例如，前列腺往往具有较深的范围和相对较紧的调制窗口(8~10 gm/cm²)，而乳房病例往往具有可比较的范围和调制值。从本质上讲，该系统配备齐全，仅使用17个选项(所有选项的71%)就可以治疗我们所有患者组合中的95%。

讨论

本研究提供了有史以来关于使用新型集成化PT系统的最大技术和临床数据。这项工作的两个主要目标如下：首先，通过对相关QA任务的时间监控来评估最广泛使用的系统组件的性能指标，这对于确定系统及其子组件在长时间满负荷运行时的稳健性是必要的；其次，对系统子组件的临床使用进行数据分析，以了解每个子组件。这对于确定是否有任何子组件及其动态功能范围非常适合治疗各种适应证是必要的。

我们的数据表明，我们已经成功地通过复杂的递送来处理各种适应证，例如全旋转机架系统。尽管系统的技术复杂性不同，但该系统的整体可靠性可与传统的外部束流直线加速器相媲美。指标表明，该系统在5年的运行期间能够很好地保持对这些指标的严格公差。

束流射程的直方图数据表明，深部肿瘤(前列腺)明显分布明显，几乎所有其他肿瘤均采用射程为23 gm/cm²或更小的束流进行治疗。

此处描述的集成化系统的一项节省成本的措施是在加速器端口和治疗头之间没有梁元件(四极和偶极磁体)，这减少了整体房间尺寸。然而，与旋转机架系统相比，集成化系统中缺少这些元件可能会影响远端半影的锐度。值得一提的是，与旋转机架系统相比，集成化系统还可以节省额外的成本，因为与完整的旋转机架系统相比，具有更低的成本消耗。

旋转机架系统中的治疗头结构通常比本工作中描述的集成化系统大，因为源轴距离更大，并带有额外的硬件组件，例如提供光束视野成像的X射线源。因此，原则上，较小的治疗头允许在患者周围进行更多的束流投射选择，并在深度处提供更清晰的束流轮廓。研究结果表明，我们的空气间隙比旋转机架式房间平均小10 cm。这是很重要的，尤其是在治疗复杂形状的颅内肿瘤时，通常需要更多的角度选择以避免受累器官处于危险之中。

与旋转机架相比，较小的口鼻尺寸决定了等中心较小的射野尺寸，这对于大目标体积可能是不利的，例如全面的乳房和颅脊髓照射。然而，这个缺点可以通过集成化系统中的多个等中心和匹配技术得到缓解。根据我们的患者组合，需要匹配技术的所有患者的百分比仅为13.3%。

平面成像仍然是旋转机架和集成化系统等日常配准的黄金标准。然而，由于在室内存放和操纵CT的成本和空间限制，室内CT在大型和集成化质子中心的使用仍然受到限制。

本研究的局限性之一是缺乏与集成化PBS系统的操作比较。PBS集成化系统递送的其他方面与被动散射系统不同。例如，使用范围移位器和逐层点扫描可能会对操作工作流程产生不同的影响，这在被动散射系统中没有等效性。除了疾病部位统计数据以及束流和气隙的选择之外，正常运行时间也可以类似地定义。因此，本研究重点介绍了一些可以在任何平台(PBS或被动散射)中跟踪的主要可量化指标，以客观比较运营绩效。

这项工作中提供的数据可指导未来的集成化系统设计，以便随着时间的推移逐步淘汰使用最少的功能，以降低总体系统成本，同时保持其临床稳健性。它还可以作为有关QA计划和各种组件公差的基线建议的参考。我们希望将来可以在不同的商用PT系统上复制类似的工作，目标是使集成化系统具有成本效益和效率。集成化系统的经济性有可能使PT成为小型社区医院和大型学术中心都可以使用的方式。(质子中国编译报道)

参考文献：Zeidan OA, Pepmiller E, Willoughby T, et al. Operational Performance of a Compact Proton Therapy System: A 5-Year Experience. Int J Part Ther. 2022 Jul 1;9(2):10-19.