质子治疗提供精确的肿瘤靶向，对正常组织的整体剂量较低。但在某些情况下，基于光子的放射治疗可能具有优势。在某些情况下，光子束的半影可能更锐利，例如，肺癌或乳腺癌的质子治疗可能会遇到鲁棒性(反应控制系统抗干扰能力的参数)问题。
质子治疗也是一种有限的资源，全球大约有 100 个质子治疗中心，而传统的直线加速器 (linacs) 则超过 10,000 个。此外，一些设施只有固定的质子束线和有限的束角，使得质子治疗不是最理想的。根据苏黎世大学的Jan Unkelbach的说法，所有这些问题的答案可能在于质子-光子联合放疗。在最近的AAPM 年会上，他解释了理由。
质子机架的尺寸和费用阻碍了质子治疗系统的广泛植入。但是，随着紧凑型加速器的推出，可以装入为标准直线加速器设计的掩体中，可以更轻松地以更低的成本将固定质子束线安装到现有的放射治疗部门中。
“我们的想法是，我们有一个带有机器人沙发和标准直线加速器的治疗室，现在我们在该治疗室中添加了配备笔形束扫描的固定质子束线，”Unkelbach 解释说。这种设置可以在同一个房间、在相同的治疗阶段并使用相同的患者固定装置提供质子和光子束。
Unkelbach 描述了一个头颈癌治疗的例子。在固定的水平质子束线和治疗患者躺在沙发上的情况下，质子束只能在冠状平面内传递，这对于头颈癌来说并不理想。“如果你只能从左右照射，你必须通过腮腺照射来治疗目标体积，”他解释说。
使用体积调制弧光疗法 (VMAT) 来传递光子将更好地保护腮腺，但会为周围的正常组织提供剂量浴。“因此，我们希望以最佳方式将质子和光子结合起来，我们可以通过同时优化强度调制光子和质子计划来做到这一点，”Unkelbach 解释说。“事实上，两种方式的结合在目标中提供了所需的剂量分布。”
他为一个乳腺癌病例提供了一个类似的例子。在这里，最佳治疗结合切向光子束，用质子束治疗大部分目标，以向淋巴结和目标外围提供剂量。该团队还在评估这种方法在许多其他治疗部位的潜力。
优化资源
光子也可以在现有的质子治疗设施中发挥重要作用，通过组合治疗，其中一些部分使用质子传递，其余部分使用光子传递。除了可能改善治疗计划(针对某些患者)之外，该方法还可以帮助解决有限的资源问题。最终，通过将质子资源分配给更多的癌症患者，可能会增加质子治疗对整个患者群体的益处。
在荷兰，Unkelbach 解释说，决定使用质子治疗还是光子治疗是基于质子计划和光子计划之间正常组织并发症概率 (NTCP) 的计算差异。“但与其问谁应该接受质子治疗，谁不应该接受质子治疗，不如问每个患者应该接受多少质子分数?” 他建议。
他指出，质子部分对 NTCP 的回报递减，第一个质子部分提供相对较大的收益，而最后几个质子部分的影响较小。在确保使用所有质子治疗槽位，同时不阻塞只能获得中等益处的患者的槽位之间，还有一个权衡。
Unkelbach 展示了一个诊所的例子，该诊所有一个单一的质子治疗系统，每天可以进行 3 次头颈部治疗。该诊所每年治疗大约 100 名头颈癌患者，每人分 30 次，平均每天治疗 12 名患者。但是每天只有三个质子槽可用，目标是最佳地使用这些质子分数，以最大限度地减少所有患者出现的并发症总数。
为了实现这一目标，诊所可以每天进行质子槽重新分配，其中计算当天需要治疗的每位患者的 NTCP 增量减少量，并将质子治疗提供给那些将从额外质子分数中受益最大的人。为了测试这个方案，Unkelbach 及其同事模拟了调强放射治疗和质子治疗对相关危险器官的平均剂量，计算了每个的 NTCP。
质子加光子：最佳组合
对 100 个病例的模拟导致一些患者仅接受光子治疗，少数患者仅接受质子治疗，许多患者接受联合治疗。将所有患者从光子切换到质子后，平均 NTCP 降低了约 15%。但即使只有三个质子槽可用，每天槽重新分配的联合治疗实现了约 5% 的 NTCP 减少——比现有的基于患者的选择方案大约多 1%。
“质子-光子联合放疗可以开发具有成本效益的质子治疗形式，这可能允许更广泛地实施质子，”Unkelbach 总结道。“其次，一些部分由质子提供，另一些部分由光子提供的联合治疗可能会在优化使用整个癌症患者群体的质子资源方面发挥作用。”
