2021FRPT：空间分割放射治疗

2021年12月第一届FLASH放疗与粒子治疗会议(FRPT)上，法国巴黎居里研究所放射治疗跨学科新方法团队创建者和主任的Yolanda Prezado教授作了《探索放疗中的空间与时间——作为Flash替代方案的空间分割放射治疗》的报告。 空间分割并不是放射治疗的新概念，早在50年代常规X线时代，就有使用格栅放疗(Grid)减少皮肤剂量的实践。根据射线束流的大小分类，包括厘米(Grid)、毫米(Mini-beam)和微米(Micro-beam)量级，其中迷你束放疗(MBRT)是一种最佳的折中治疗方法，其束斑范围为0.5~0.7 mm，且不依赖于高剂量率，可以将该技术转移到成本更低的传统设备上，使治疗能在传统的机器上得到实施。目前，研究发现放射对肿瘤微环境影响的重要性，例如免疫系统、肿瘤血管损伤或细胞信号传导，该研究可能带来放射治疗的范式转变。

Prezado教授在报告中回顾了其他团队在束流空间分布上的发现，如90年代在欧洲同步辐射中心发现在50 mm宽10,000 Gy/sec的低能X线束斑下，皮肤能一次性耐受300 Gy的剂量;在德国对小鼠皮肤进行的生物实验结果表明，与标准质子治疗相比，质子小束空间分割放疗(pMBRT)导致促炎细胞因子减少。此外，标准质子治疗照射导致皮肤严重损伤，而pMBRT没有表现出任何损伤，尽管剂量高达6,000 Gy

接下来，Prezado教授介绍了居里研究所团队这几年所做的研究工作：他们在Orsay质子治疗中心对患胶质瘤老鼠进行神经毒性评估。他们对年轻老鼠的整个大脑进行照射，随访6个月，类似人类生命中的20年。比较了两组的反应，一组接受高剂量标准质子治疗，一次25 Gy，另一组接受相同平均剂量但峰值剂量为58 Gy的pMBRT。常规组老鼠的皮肤和大脑观察到大范围损伤，包括广泛的坏死区域等，而在pMBRT空间分割组中，没有观察到任何皮肤损伤，只看到可逆反应，几周后动物毛发恢复，并且没有在病理学评估中、病情进展或纵向MRI图像中看到任何重大病变。研究测试行为对认知、情绪和运动过程的可能影响，没有观察到任何重大问题或由pMBRT空间分割带来的不适合，也没有观察到运动协调和记忆执行意识方面的重大问题。pMBRT空间分割与标准质子治疗比较，不良反应降低，在不完全均匀的剂量下获得了更好的结果。

存活曲线结果图，黑色代表未经照射的对照组，绿色代表标准质子治疗组，蓝色代表pMBRT空间分割组

改变束斑的间隔，间隔3.5 cm时，大范围肿瘤接受的剂量非常低，达不到目标剂量。尽管如此，动物实验中显著增加了无瘤存活时间，且无明显的毒性。实验中我们可以得到两个信息：一是能够照射整个大脑且无明显毒性;二是激活了某种生物免疫机制，以应对辐射所造成的不同形式的损伤或死亡。

研究探讨免疫系统在pMBRT放疗中的作用，研究对象为免疫能力强的大鼠和淋巴细胞不起作用的裸鼠。结果显示免疫系统在pMBRT放疗抗肿瘤反应中有重要的作用。相对于常规辐射组和对照组，pMBRT组照射后7天内可观察到细胞毒性淋巴细胞的浸润增高。 生存曲线图，绿色代表免疫能力的大鼠，对治疗反应良好。粉红代表免疫缺陷的裸鼠

Prezado教授认为FLASH与束流空间分割是常规放射治疗领域发生变化的两种技术，它们有很多共同点，属于即将到来的技术并挑战常规的剂量学，医疗机构应该为此做好充分的准备。我们需要开始考虑改变放疗模式、处方剂量、时间及分次，需要在治疗计划中加入额外的物理参数，如剂量率或射束微结构等。这两种方式可以高度互补。FLASH治疗可能是治疗移动靶区的理想选择，但更适合在有限的剂量范围内起作用，无法将剂量率增加到非常高;空间分割放疗可在非常高的剂量下进行照射，并且不会损伤正常组织，因此这可能是对放射抗拒性肿瘤治疗方式的有效组合，结果有待进一步研究验证。SFRT治疗效果不依赖组织的氧合，而FLASH治疗恰相反。目前，两种技术都带有复杂的剂量测定和安全问题，需要进一步研究。

以上是第一届FRPT会议中Prezado教授关于空间分割放射治疗所做的发言。一起期待今年FRPT会议中更多有关于空间分割放射治疗、FLASH及粒子放疗的精彩前沿报告。