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Tomotherapy与Rapidarc的一次争辩Rapidarc放疗系统的临床运行前检验和质量保证:参考Ling et al. (红皮杂志):由于数据缺乏不能得到相应结论；论证不是儿戏 至编者：Ling等的这篇文章描述了治疗实施过程中验证瓦立安直线加速器Rapidarc各种参数的一系列质量保证程序。作者也作出了Rapidarc技术比断层放疗更有效率的结论但作者却没有经过论证，或是仅是在自己设备上做了一些简单实验就得出了结论，而一些审稿者仍然允许这个结论出现在文章中。甚至为了强调该结论，作者用了一个根本不能支持结论的参考材料。独立审稿过程也因此错过了反复校对引用数据有效性的机会。同时，有关剂量适形性的观点纯粹是在特殊标准上作出的，并没有任何验证证据或者公开发表的文献提供支持。这使得读者根据该文得到的结论也都没有任何实质性的实验数据和准确的参考文献做支持。 需要对这份受人尊敬的杂志的读者们指出是：Ling et al.的这篇文章事实上是一个在某位和某个公司保持着雇佣关系的著名科学家指导下完成的产物。和供应商有合作关系的雇员通常都是最有资格为他们自己的设备提供充分数据的人，因此红皮杂志的发表这些数据绝对正确的。然而，在考虑到现实商业利益的背景下，杂志和审稿平台在处理这类科技投稿必须非常小心，尤其是当它对具有相互竞争的技术孰优孰劣提出主张时，特别需要保证这类论文是在利益不相关的研究条件下得出的。 我们觉得有必要在本文指出这些不正确的观点，使得读者能得到真象。Ling et al.在没有其他作者或研究者提供对照性资料的情况下，提出VMAT/Rapidarc在治疗时间上的效率比断层放疗高515倍。支持这个结论依据仅仅是对Otto文章的简单引用。Otto的这篇文章，虽然对Rapidarc的优化算法做了一个很好的阐述，但没有包含比较性资料，它只是给出一个非定量说法，即“逐层治疗”使得断层治疗在输出跳数和治疗时间上效率比较低。这些被引证的话没有给出量化的实验性数据去证明Rapidarc在治疗时间上比断层放疗效率高515倍。不幸的是，Ling et al.删掉了这个重要的事实，在预审过程中大概也没有被标记出来或者得到足够的重视。两种技术在效率问题上有那么大区别的推断潜在地危害了读者（散布给读者错误的信息），而且也不能代表这类期刊的高水平。以我们看，考虑到某些作者与一些公司间的附属关系，评审和编辑应当特别警惕、防止期刊成为一些没有事实根据并且有商业目的结论的传播者。Rapidarc技术只是刚开始应用于临床，最终从病人身上得到的真实数据才能显示出它们准确和真实的性能。而断层放疗已经有一个稳固、成熟的临床应用历史，只要适当地评估一下就可以得到实际的临床数据。有文献报道断层放疗治疗前列腺癌（Rapidarc治疗最多的疾病）大约需要47分钟。一个最新的报告是：在一个单位里对近1000例病人、九种疾病进行治疗参数的取样，得出：平均治疗时间大约在266429秒，在没有影响计划质量情况下通过减少机架旋转的次数和调制因素，治疗时间可以进一步减少1366（换句话说，大多数的案例里治疗时间可以少于3min）。在一个相对简单的单一弧形治疗计划中，Rapidarc治疗时间大约1.5分钟。一个简单数学公式即证明断层放疗的时间和Rapidarc之间没有515倍的差距。如果按照Ling文章的说法，断层放疗时间大约需要7.522.5分钟。 那么这个曲解的7.522.5分钟时间是怎么产生的？因为在许多文献和各种演讲中常常讨论的是，断层放疗可以实现非常复杂，特别巨大的强度调制，特别精细的治疗计划，这些治疗显然需要更长的治疗时间。对于这些治疗计划的放疗时间，螺旋断层放疗与Rapidarc不具备可类比性。让我们假设断层放疗治疗2Gy需要7.5分钟。通过断层放射治疗参数进行快速的计算，得出这是一个大约长20cm、宽2.5cm的靶区和调制因子为2.0的计划。这种7.5分钟治疗可以用于治疗大的、复杂的头颈肿瘤，给予原发病灶和多个淋巴区域也就是多个子区域独立处方（大约46周，总剂量4564Gy），具有较高的强度调制。 如果一个断层放疗需要22.5分钟，那它一般是用于高分次剂量的照射，例如12Gy/f，被用体部立体定向或者全脊髓长体积治疗。其它复杂计划类型包括全身多处转移的治疗，全骨髓的照射，特别精细的适形避让比如全脑放疗的两侧海马防护和类似整合加量的治疗。所有这些都是断层放疗在图像引导下实现细致精密的调强的代表。 Rapidarc目前还不能够日常实现如此复杂的治疗，所以，也就没有可以进行直接对比的资料。对于大的治疗体积，断层治疗一次就能治疗，而弧形放疗可能要求分多个治疗靶区。一些近来关于Rapidarc的研究聚焦在多弧治疗。这里需要指出的是，由于单弧旋转过程中大量多叶MLC的运动限制，多弧可以治疗的病例要比单弧复杂得多。多弧治疗将不可避免需要更长的治疗时间，也减少了Rapidarc和断层放疗在可比较计划的治疗时间之间的差异。断层放疗和Rapidarc治疗时间的比例实际上是由不同的病例和技术所决定的， Ling et al的文章中没有指出这点。另外，这种对比的基础是治疗计划在剂量上应该有可比性。大量文献指出，高质量断层放疗计划适合各种类型的病例，不管是简单的还是高度复杂的。在开始针对效率问题做理性的分析之前，应该做出和断层放疗计划在临床和剂量学上均可比的治疗计划。 Ling et al.的另一个不被支持的观点是：与0.25cm宽度叶片所能达到的效果相比，断层放疗的层厚都大于1cm，这显然对剂量适性形不利。在文章中没有证据支持这个论点，也没有任何的文献引用和任何的科学依据。由于两种设备的治疗方式是完全不同的，因此不能随意抓住相关机械差异就任意作出相关设备剂量学性能方面存在差异的结论。如果认为叶片宽度是Rapidarc剂量适形能力的一个重要指标，那它和适形放疗在技术上倒是有一些不同，因为适形放疗中有一个因素很重要，即射野边缘的光滑性。断层放疗从许多角度发出的上千个矩形波束，而Rapidarc是从各种角度发出数量上少得多且相对比较大的不规则射野。文中所述的1cm是指断层放疗射束在使用1cm的准直器宽度时，它的子野大小在纵向为1cm。可是，如果使用远小于1cm的螺距，即在优化过程中解剖结构以远小于1cm宽度的逐点优化，就可以使螺旋断层的分辨率得到增强，这是螺旋断层放疗的基本特性。任何情况下，结合断层放疗的二进制MLC叶宽为 0.6cm的事实，每个射束的射野面积仅为0.6平方厘米。这倒可以用于和Rapidarc中射野的平均面积相比较（因为任何情况下都是使用独立的子野去实施照射）。在2008年美国物理师年会上，Dr Ling的同事sloan提出，在Rapidarc治疗前列腺癌病例中平均靶区面积达到49平方厘米，几乎比一个0.6平方厘米断层放疗射束的大两个数量级。我们虽然不能断定这些射野大小数字与Ling et al的文章相比具有代表性，但提示了Ling et al 文中内容存在另一种可能性。值得提出的是Rapidarc的短治疗时间和低MU就是使用这些大射野的结果。如果像常规IMRT使用固定角度，使用比Rapidarc更小的野，则会带来更多的机器跳数。同样需要值得注意的是，断层放疗的子野是同时且各自独立实施照射，所以它比假设必须独立照射整个子野区域的模式具有更高的效率。 总之，我们的目标就是凸显在科技文章里不可避免地出现毫无根据论断的现象。也许更重要的是我们觉得在那些经过严格审阅的著名期刊上就不应该出现那些无根据的论证。希望类似有商业化背景的、有倾向性的内容在将来能受到一种高水平的详细审查。我们期待对断层放疗和Rapidarc在剂量均匀性、适形度和其他量化计划比较指标上有一个经良好实验设计的比较结果发表。论证不是儿戏。关于Ling et al. 竞争性放射治疗技术讨论 Ling et al.发表的这篇关于瓦利安Rapidarc技术和断层放疗的文章，看来已经引起了争议。Mehta et al. 就关于两种竞争性IMRT计划和治疗技术给编辑写了一封信。Ling et al.也对其作出了回答。 通常，我们很难区分技术上的比较和商业炒作。在竞争的驱动下，各种技术不断的发展，此起彼伏。即使让接触过两种技术的用户去投票也只是一种常用的比较办法而已。治疗计划比较的研究一直比较模棱两可，不易让人信服。计划的质量和它的治疗效率依赖于计划者的经验、算法的成熟性、目标函数及其参数的选择。 Ling et al.已经对Mehta et al.在技术和学术上的争议做了逐点回答。我们在这儿不进一步去评论它们。我们将优先从基本原理上比较各种IMRT技术，并就他们各自相对优势争议进行讨论。我们讨论包含了多野静态调强；我们也将涉及断层放疗，本文中将其称为H-IMRT（螺旋断层调强）；当然我们的讨论还包括RapidArc和医科达的VMAT；本文中将其称为C-IMRT（锥形野调强）。在下面的讨论中，读者可以参考Bortfeld和Webb发表的文章中。在那篇文章中，他们比较了单弧C-IMRT、S-IMRT以及H-IMRT三种技术。 旋转IMRT看起来比S-IMRT在计划上有优势，因为它不需要选择或者优化射野的个数和方向。但是，S-IMRT可以通过选择足够的大量等角度射野实现类似的临床结果。有一些特殊的S-IMRT需要在计划质量和多野造成的长治疗时间间寻求平衡。即使使用大量的射野，C-IMRT相对于S-IMRT在治疗时间上的优势也会被下面两个因素削弱，即使用适当的滑窗优化算法减少机器跳数和叶片运动时间以及自动、无间隔的S-IMRT出束（在射野间不停止出束）。S-IMRT或旋转调强的选择应基于临床考虑，也就是临床是否认为可以接收靶区外可以有很大的区域接受较低剂量照射，或者还是认为可以允许在各射野通路上沉积较高的剂量。 关于H-IMRT技术因为有更多的可利用射束，能产生比C-IMRT和S-IMRT更好的计划是有争议的。下面就这个说法做几点讨论。 首先， IMRT计划，不考虑实施技术，包含或可以包含大量的、最好无限数量的子野：S-IMRT使用大量的射野和子野；C-IMRT使用MLC往复运动多次通过靶区或者通过增加弧度的数量；H-IMRT使用薄层和螺矩来实现这一目的。其次，许多复杂的IMRT计划试着被简化。由于存在大量从本质上效果相同的调强计划，也存在剂量分布本质相同的使用大量调强分级的计划，所以有许多计划被过度定义了。在这些计划中，要么特殊剂量体积的要求都能够被满足，要么正常的组织和靶区体积的剂量限制内部达到了彼此平衡以致实际效果相同。这些计划可能仅仅在未被限制要求的某点或者一些没被涵盖到目标函数中的因素（如治疗时间或窗口大小）上有所不同。第三，不考虑技术，一个IMRT计划的质量依赖各自的目标函数及参数的选择，如优化的标准等。定义合适的优化标准并不是一项简单的任务。它包括什么是临床优化、受到各种条件约束的优化、和考虑到各竞争性目标间平衡的优化。即使有突破性提高被报道出来，可接受的IMRT计划已经临床可以日常执行了，计划质量对目标函数及其优化的依赖依然是一个未解决的问题。因此，比较这些计划所得的结论并不充分可信，不能作为一种技术优于其他的标准。 由于IMRT解决方案逐渐简化，现在不必使用可使用的数量庞大的子野就可以达到临床要求。一些特殊的目标（例如靶区外围的零剂量）则是无论使用多少数量的子野在客观上也是不能完成的。就理论而言，三种放疗技术都可以使用足够数量的射野来完成同等质量的计划，而最终可以得到的计划其优劣程度依赖于优化的算法、目标函数的选择、目标函数参数的灵活选择等因素。 到目前为止，一个允许射野的面积从最小（0.5*0.5cm）到超大不规则形状改变的技术在面对大面积的照射时具有很好的灵活性。对简单的计划，它们的射野可能很大，对复杂结构，它们的射野又可能很小。大射野面积意味着低机器跳数，由此可以得出，对于同样质量的计划，在逻辑上C-IMRT比H-IMRT有速度上的优势。 C-IMRT是一种相对较新的技术。计划和叶片序列优化算法是不成熟的。Bortfeld和Webb指出，它的算法相比另外两种技术更复杂一些。在C-IMRT评价中，关于单弧与多弧的争论是没有什么意义的。我们之前提到过，在原则上要使用单弧得到一个合适的靶区剂量可以通过增加叶片经过靶区的次数来完成。这样可能要求减慢机架的运转或提高MLC速度和剂量率。 另一方面，H-IMRT是一种较成熟的产品。为了提高治疗速度，它允许使用较大宽度射束。虽然据报道，较宽射束可能会降低治疗计划的质量。然而，H-IMRT系统的螺旋结构允许子野间重叠，因此只要保持较小螺矩就可以降低较宽射束的影响。 总之，C-IMRT、H-IMRT和S-IMRT原则上可以得到类似质量的IMRT计划。一般来说C-IMRT在同样质量计划上的治疗时间可能效率更高。然而，相比其它两种技术，这种产品在时间上的优越性依赖于它的基本算法和不同使用者的经验。另外，潜在买主在决定购买哪种技术时要应当考虑其它方面。常规加速器有多种能量、KV图像、非共面照射和电子线等。另一方面，H-IMRT也有优点，它有完整的解决方案，而且在很多情况下容易使用，不需要常规加速器的那些特性。另外需要考虑的因素包括经销商的支持、产品的安全性和可靠性，以及供应商的后续研发能力。经销商之间良性的竞争可以很好地改善它们的产品。如果这两封给编辑的信能进一步激发良性的竞争，那对我们的领域是非常有益的。 最后，关于审稿程序的严谨性的问题，我们做如下说明，由于每年我们能收到近2000份手稿。我们很感谢这些评审者无偿的为我们做出杰出的贡献。审查稿件是一个很耗时间的过程，评审者或编辑们去研究稿件中的每一个数据是不切实际，特别是那些引证数据。因此，基于本文以上的讨论，我们不奇怪评审们可能认为C-IMRT在治疗速度上比H-IMRT有优势。尽管如此，编辑依然公开这封信，给Mehta et al一个表达他们关于一些观点的意见，也给Ling et al.表述他们意见的机会。我们认为三种技术各有的优点。它们都在计划质量和计划设计和治疗效率方面寻求折中点。随着算法、硬件和临床经验的发展，它们固有的优点和缺陷将越来越清晰。 断层治疗进退两难的问题：出束时间与适形性如何平衡 致编者：我们写了一篇关于我们Rapidarc治疗的验收和质量控制文章的短文，以回复Mehta Hoban和Mackie的给编辑部的信。我们很高兴有机会对他们的争论逐点说明。出束时间（BOT） 我们坚持我们的判断：在同样方案中，Rapidarc的治疗时间比断层放疗快515倍。 近来关于Rapidarc计划和治疗系统的临床效率的数据正在不断的增加。在近期发表的文章中，Flemming KacerKistoffersen et al.报道前列腺癌的2Gy剂量出束时间为1.17-1.5分钟，Cozziet al.报道治疗子宫颈癌的出束时间为1.21+-0.17min/2Gy。同时，在2008年医学物理师年会和ASTRO会议上，阿拉巴马大学发表2Gy治疗量出束时间为1.331.66分钟（Richard Popple，James Bonner的John Fiveash、和Jun Duan ）。在2008年ASTRO来自阿姆斯特丹的Vrjie医学中心的Ben Slotman博士做过一篇报导也发表类似的出束时间。最后，来自MIMA肿瘤中心的临床学家Melbourne Florida（与Joseh Ting博士的私人通讯）也认为：2Gy治疗量在0.661.5分钟可以完成和超分割治疗10Gy/f出束时间大约1.8分钟。Bijdekerke et al.（5）报道了对99位各种部位肿瘤病人螺旋断层放疗出束时间和总治疗时间详尽、综合的研究结果。在他们的表4，测量的平均BOT是：1668个非暴露群为 7.7分钟，73个暴露群为11.7分钟的（暴露的定义是超出上四分值时间加上超过中间四分分d布对应时间的1.5倍时间）。他们表3显示出束时间范围在322分钟。关于HT的出束时间，其他报道数据（例如Mehte et al.引用的3和4）也在Bijdekerke et al.结论的范围之内。根据关于Rapidarc和HT治疗之间的出束时间报道出来的数据，我们之前推断Rapidarc比HT放疗效率高出515倍是非常合理的。我们相信Bijdekerke et al.的研究和他们图3和表格4提供的信息直接回答Mehta Hoban和Mackie的问题（-关于7.522.5分钟治疗时间的结论是怎么产生的），这里的“722分钟”并不是“含糊和混乱”的，数据是和文献中5一致的。至于HT较长的治疗时间是指在非常复杂的治疗计划或高分次剂量的情况下产生的，我们在Bijdekerke et al.的文章里找不到它的依据。Bijdekerke et al.文章里对于造成HT出束时间和总治疗时间较长的因素进行了详细的讨论。他们发现：有4个病人因为机器反复中断增加了总治疗时间，另外3个病人出束时间是总治疗时间增加的主要因素。如表格4所示，实际上出束时间对总治疗时间的影响最大，实际治疗时间本身与出束时间也是紧密相关（表3）（5）。作者进一步观察到其他外在因素未表现出病人相关性，但会出现机器的中断（30例）、工作人员（10例）、和病人本身因素（14例）等影响时间的因素。因此，机器的中断也是螺旋断层放疗总治疗时间和出束时间较长的一个显著因素（5）。 MLC叶宽和螺旋断层放疗的层厚对剂量适形度影响Fogliata et al.在HT治疗计划中发现，HT的层厚限制了剂量的适形度。在对12种神经鞘瘤、脑膜瘤和垂体腺瘤的病人研究中，这些研究人员评价和比较HT（1cm的层厚和0.3螺距）和Rapidarc（使用双叶片模型（瓦利安经典120叶MLC和瓦利安具有5mm和2.5mm叶片120叶.MLC）的剂量分布。他们总结出因为HT射野开合有1cm固定长度并且横断面最小分辨率为6.25mm，相比之下，Rapidarc计划的剂量分布适形度性比较HT好。Fogliata et al.的数据支持Karl Otto（7）在这一点上的论断。Otto特别提到：对于断层放疗来说，用于产生每个剂量层的层厚是1cm或者更厚，这个可能在上下方向上限制了剂量分布的空间分辨率。因为使用容积治疗，所以V-MAT不存在层厚效应。Fogliata et al.的数据和Otto的结果与许多研究都认为，即减小MLC叶宽或者HT层厚能提高靶区的适形度。Fiveash et al.测量了两种MLC叶宽的物理剂量的不同并总结出：5mm叶宽比10mm叶宽物理剂量分布优越，这种差异在某些临床情况是有意义的：“这些差别在单次立体定向手术和危险器官的耐受量小于或接近靶区的情况下作用最为明显”。Wang 评估了“MLC叶片宽度在前列腺癌的调强放射治疗的剂量影响”，和并得出结论“相比于10mmMLC叶宽，使用4mm叶宽的微MLC可以通过显著提高前列腺和重要器官的DVH参数来提高治疗比”。在另一项研究中，Dvorak et al.（10）评估了体部立体定向放疗中的剂量分布，他们的结论认为3mmMLC叶宽比1cmMLC叶宽在适形性上有显著的