Hyer博士于2010年在佛罗里达大学获得医学物理学博士学位，并在爱荷华大学完成住院医师培训后于2013年获得美国放射学委员会的认证。Hyer博士目前是爱荷华大学的副教授和临床物理学主任。他的研究兴趣包括MRI引导的放射治疗和质子治疗。关于质子治疗，Hyer博士目前作为PI获得国家癌症研究所的资助，用于开发质子准直器，并在过去十年中积极参与质子治疗技术开发，拥有两项专利和30多篇同行评审手稿。曾担任AAPM密苏里河谷分会主席。
Ding博士于2012年获得维克森林大学物理学博士学位，并于2014年在宾夕法尼亚大学完成住院医师培训。Ding博士于2015年加入密歇根州皇家橡树市威廉博蒙特医院，担任首席质子物理学家和助理教授。Ding博士的研究兴趣包括质子弧技术、适应性治疗和运动管理。他作为PI获得了多项校外研究资助及多项专利。Ding博士发表了30多篇同行评议论文和数百篇会议摘要。获得了美国放射治疗放射物理委员会的认证。曾担任AAPM大湖区分会主席和几个AAPM工作组的委员会成员。
开幕词
Daniel E. Hyer博士的观点
在目前的形式中，质子治疗在放射治疗中扮演着特殊的角色。虽然已有发表的文章表明，质子治疗可能为大约15%的放射治疗病例带来获益，但每年实际上接受质子治疗患者的比例要小得多。尽管进行了数十年的临床和技术研究，但为什么质子治疗没有成为可能获益病例的临床主要选择方式?要回答这个问题，得先了解质子治疗相对于光子治疗的临床优势。从根本上说，质子治疗的优势在于质子的射程有限，实际上消除了出射剂量并显著减少了治疗计划的“低剂量辐射浴”。低剂量辐射浴的减少与年轻患者继发性恶性肿瘤发病率的潜在降低有关，并且是过去20年来将质子治疗从实验室搬到临床环境的最初推动力。与此同时，光子治疗不断发展，并见证了许多技术发展，包括调强放射治疗(IMRT)、容积弧形调强放射治疗技术(VMAT)、图像引导放射治疗(IGRT)、自适应放射治疗(ART)，成功地提高了高剂量辐射浴的适形性。在某些情况下(IGRT和ART)，由于减少了设置不确定性和对日常解剖变化的考虑，可以减少边际。整个治疗范例，例如立体定向放射外科(SRS)和立体定向身体放射治疗(SBRT)，现在都依赖于高剂量的适形性和较小边际。虽然与最初的双散射系统相比，现代笔形束扫描(PBS)质子治疗系统表现出了改进的适形性，但当考虑到距离不确定性时，SRS和某些SBRT系统可达到的适形性仍然落后于最先进的光子治疗系统。
这些事实迫使临床医生质子治疗时留出更大的边际并放弃在线适应性治疗的能力，以获取低剂量辐射浴改善适形性的潜在好处。在某些情况下，这种权衡可能是合理的，尤其是对于临床靶区大的年轻患者。然而，我认为，如果质子治疗作为一种优越的治疗方式要充分发挥其潜力，则需要进一步的技术发展来消除这种权衡。
首先，质子治疗需要更好的在线成像系统。近年来这一点尤其明显，因为光子治疗已经在机载扇形束CT(FBCT)和MR成像系统中蓬勃发展，而质子治疗直到最近才配备了商用机架安装锥形束CT(CBCT)。缺乏集成的高对比度和高分辨率成像使质子治疗在规划靶区体积边际方面处于固有劣势，需要考虑设置不确定性。由于有限的粒子射程和相关的陡峭远端剂量下降，质子治疗对患者错位和解剖变化更敏感。研究人员提出了适应性质子治疗的MR指导以应对这一挑战，并且有理由相信这种规模的技术发展是必要的，可允许临床医生使用质子治疗方法时最大程度地减少与日常解剖变化相关的不确定性。
在某些情况下，需要改进高剂量适形性。由于质子通常用于治疗大脑或儿童患者的高敏感区域，因此改善高剂量适形性对于实现良好的长期治疗结果至关重要。先前已经表明，PBS 质子治疗中的横向剂量适形性可以通过减小束流尺寸来改善，但这是一项难以实现的任务，尤其在治疗需要使用低能量束流的表面靶区时。减少有效束流尺寸的一种潜在方法是使用专为质子治疗设计的先进准直系统。临床前研究已证明，准直系统在治疗脑癌和头颈癌时可显著改善高剂量适形性。这些剂量学优势远远优于传统的基于孔径的准直方法，同时仍然可以产生稳健的治疗计划。最近还提出了弧几何形状作为改善质子治疗的高剂量适形性的替代方法。除了适形性改进之外，通过将治疗分布在整个弧上而不是仅仅几个治疗角度，射程不确定性可分布在更大的体积上，而不是仅仅局限在几个方向上，从而提高了计划的鲁棒性。
值得讨论的最后一个发展是准确测定相对生物有效性(RBE)。目前，无论束流能量或组织类型如何，都假定临床质子治疗的RBE为1.1。然而，基于布拉格峰的特性和质子轨道末端增加的线性能量传递(LET)，真正的RBE不是一个常数。事实上，体外研究已显示质子在布拉格峰中的RBE高达3。RBE有复杂的物理和生物反应，难以准确计算。一旦更好地理解了这些生物学效应，同时开发并优化粒子LET和RBE剂量的治疗计划系统可能是解锁质子治疗剂量学优势的关键。与此同时，我们对质子RBE的有限了解限制了我们在治疗计划角度的选择。使用当前的计划系统，很难确定患者体内的高LET粒子的预期位置，这反过来又限制了我们评估计划质量和响应的能力。
总之，如果没有在线成像、准直、弧形递送和基于RBE的治疗计划方面的技术进步，质子治疗将无法充分发挥其临床潜力。
