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质子弧形治疗（Proton arc therapy, PAT）是一种新的质子治疗技术，通过自动化的多束质子束递送，改善剂量适形性和递送效率，并提供更有利的传能线密度（LET）分布。然而，与调强质子治疗（IMPT）相比，PAT可能会扩大低剂量区域，从而影响辐射诱导的二次癌症的发生可能，但先前不同模式的质子治疗之间的比较研究有限。过往的研究认为，IMPT/笔形束（PBS）与光子调强放疗技术相比可以降低二次癌症风险。近期，美国佛罗里达大学质子中心的研究人员比较了PAT、IMPT和容积旋转调强放疗/调强放射治疗（VMAT/IMRT）三种技术在六个解剖部位的放射治疗中引发二次癌症风险的影响。该研究成果发表在的绿皮杂志Radiotherapy and Oncology。上一期为大家分享了研究方法和研究结果部分，详情请见质子中国往期报道《质子弧形治疗、调强质子治疗和容积旋转调强放疗/调强放射治疗的二次癌症风险（上）》。  讨论 作者指出，与VMAT/IMRT相比，PAT在二次癌症风险方面显著降低，与IMPT相比则为相似或更低的风险水平。这一结果与之前基于模拟的研究一致，这些研究也发现PAT在二次癌症风险方面具有优势。尽管PAT低剂量区的范围有所扩大、与IMPT相比似乎会增加二次癌症风险，但必须记住，这些剂量实际上是从其他接受中等剂量水平的体积转移而来的。实际上，PAT的平均剂量和积分剂量通常更低，这在很大程度上影响了众多器官的二次癌症风险。 数据显示平均剂量、积分剂量等参数与二次癌症风险之间存在正相关，不过本研究中使用的机制模型也反映出风险的大小和剂量-反应曲线的形状都高度依赖于器官类型。具有显著再增殖/修复能力（高R值）且单次照射相互作用导致细胞死亡较少（低α值）的组织会产生更平缓的平台状剂量-反应曲线，且向上凸起。随着这些曲线变得更加线性，二次癌症风险可以通过器官的平均剂量更好地近似，图3右侧的剂量-反应曲线中很好地体现了这一点。当使用线性模型时，OED与器官的平均剂量完全相关，且不同技术之间的OED比值等同于平均剂量的比值。 在具有相似剂量分布的不同器官之间，各种剂量-反应曲线的形状也对应了不同的二次癌症风险。正如前面提到的，图4中头颈部癌症患者的左侧腮腺（上图）和食管（下图）在PAT和VMAT计划中的差分剂量体积直方图（DVH）以及两个器官在机制模型中的剂量依赖性。由于这种依赖性，尽管左侧腮腺的PAT计划中的平均剂量和积分剂量更低，但OED略高。对于食管，这种依赖性不同，导致使用PAT时OED更低，尽管差分DVH曲线的形状与左侧腮腺相似。  图4. 头颈部癌症患者的左侧腮腺（顶部）和食管（底部）在PAT和VMAT计划中的差分剂量体积直方图（DVH）曲线，以及两个器官在机制模型中的剂量依赖性。  图1.针对具有代表性的双侧头颈部癌症病例的PAT、IMPT和VMAT计划比较。同时展示了剂量体积直方图（DVH）比较，包括临床靶区、食管和左侧腮腺。 正如前面提到的，二次癌症风险与平均剂量基本呈正相关（前提是给定器官的剂量-反应曲线为线性或向上凸起），平均剂量越高，二次癌症风险越高。在线性模型中以及Schneider等人使用机制模型在本研究相关剂量范围内建模的各种器官中，这种正相关关系成立。这些器官包括脑、口腔/咽部、结肠（直肠）、肺、皮肤、骨骼和软组织。在本研究中包含的器官中，只有少数情况下肺部的平均剂量较低，但OED值却较高。考虑到肺部的变化较大（见图3），并注意到肺部的R值为0.83，而脑部为0.93、口腔/咽部为0.97、直肠为0.99，这一情况这并不意外。与这些器官相反，腮腺、乳腺、膀胱的R值依次为0.23、0.15和0.06，这些低R值器官的剂量-反应曲线在<15 Gy的剂量水平处达到峰值，此后逐渐降低，类似于图3中腮腺的曲线。值得注意的是，所有这些器官在使用机制模型时，IMPT的二次癌症风险略低，尽管差异很小。基于上述讨论，考虑到腹部器官的低R值水平（胃、肝、小肠依次为0.46、0.29、0.09），在强调低剂量的机制模型下可以得出IMPT较PAT略有优势的假说，而对骨和软组织肉瘤而言则可得出PAT风险更低的假说。  图3. 左侧图表显示了在脑干、肺和/或腮腺接受可测量剂量的情况下，平均剂量与器官等效剂量（OED）之间的相关性。右侧图表展示了各器官的机制性剂量-反应曲线，这些曲线的不同形态特征突显了它们对平均剂量与OED相关性模式的影响差异。 研究者们强调，将PAT应用于不同的治疗位置为进一步理解PAT对降低重要结构的剂量的作用或局限性提供了帮助。但本研究仍有局限性，包括这些模型本身存在不确定性，尤其是在质子治疗的环境中。 结论 PAT与二次癌症风险：从IMPT转换到PAT不会显著影响接受质子治疗患者的二次癌症风险。 剂量-反应模型：Schneider的机制模型中，剂量-反应曲线的形状可以作为预测从IMPT转换到PAT时二次癌症风险变化的良好指标。（质子中国 编译报道） 参考文献：Johnson PB, Mamalui M, Brodin P, Janssens G. Secondary cancer risk in six anatomical sites when using PAT, IMPT, and VMAT/IMRT radiotherapy. Radiother Oncol. 2024 Oct;199:110421. |
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