质子治疗历来被誉为"放疗皇冠上的明珠"，其物理优势早已成为行业共识——布拉格峰带来的“剂量陡降”，使其能够在肿瘤靶区释放能量，而后方正常组织几乎零剂量。这一特性，让质子治疗在头颈部、胸腹部、儿童肿瘤等复杂病例中展现出不可替代的价值。
但临床物理师最清楚：要想真正发挥质子治疗的优势，除了设备本身的精度，还有一个至关重要的前提：靶区定位必须足够精准。
传统光子放疗中，数毫米的摆位误差或许只是剂量分布的轻微偏差；但在质子治疗中，同样的误差可能导致布拉格峰偏离靶区，肿瘤剂量不足，后方正常组织无辜受累。
这意味着，质子治疗的临床价值能否真正落地，很大程度上取决于放疗定位这“最后一厘米”。因此，本文将从放疗定位的核心环节出发，拆解质子治疗定位的常见难点与破局方向。
一 . 体位固定
Gordon[1] 等的综述指出质子放疗是代替光子放疗最先进的头颈部肿瘤疗法之一。然而，旋转束机架重量和体积大使启动和刹车难以控制，会影响固定效果，不利于精准定位。
针对这一难题，近年来随着质子技术的不断发展，基于超导技术的紧凑型加速器平台已趋于成熟，越来越多的治疗中心开始应用搭载超导磁铁或者加速器的紧凑型旋转束机架，极大地减轻了机载负荷。
在紧凑型旋转束机架上所使用的头颈部体位固定装置方面，可采用多点式热塑膜、口咬器、碳纤维固定架形成联合固定方案，能显著提升重复摆位的一致性。
Shafai-Erfani 等 [2]通过装备有紧凑型质子治疗旋转束机架和六自由度治疗床的集成化治疗室对颅内肿瘤患者进行体位固定，固定装置包含专用于质子放疗的新型碳纤维人体固定架，并结合热塑膜和口咬器构成 Bos 系统，该系统表现出优于其他相似研究的精准性和重复性。
二 . 模拟定位
质子治疗计划高度依赖CT、MRI等多模态影像。但定位CT与MRI/PET的图像配准存在变形误差。特别是在脑部、前列腺和盆腔，单纯依靠CT很难看清肿瘤边界，导致靶区勾画不准。
且传统固定装置中的金属部件或高密度材料，常在MRI影像中产生条状伪影或信号干扰，直接影响靶区边界的精准勾画和危及器官的识别。
材料选择是解决伪影问题的第一道关口。MRI兼容的固定装置采用非磁性材料，可确保MRI图像质量不受干扰；CT影像中，通过优化金属部件的分布或采用低密度替代材料，可最大限度减少伪影。
至于多模态配准问题，可采用先进的AI驱动的非刚性配准算法，更准确地将MRI/PET的解剖信息映射到定位CT上，减少融合误差。
更重要的是，确保患者在CT、MRI、PET和治疗机之间转移时，体位完全一致。这意味着，从模拟定位床到治疗床，固定装置的接口和定位参考点必须保持一致，减少传递环节的误差累积。
三 . 摆位验证
众所周知，患者在长达几周的治疗过程中，体重和形态可能会发生变化、肿瘤会缩小、空腔脏器（胃、膀胱、直肠）的充盈度每天不同。因此，传统的“一次定位，全程通用”模式在质子治疗中风险极大。例如，今天患者的胃部充盈可能把胰腺推离了原定位置，导致治疗时质子束打空或误伤肠道，严重影响疗效。
目前，临床可采用“光学体表监测（SGRT）+自适应放疗”的联合策略：首先利用SGRT进行无辐射的实时体表追踪与亚毫米级微调，快速锁定并持续监控患者外部体位，有效消除治疗过程中的动态摆位误差；随后通过机载CBCT或MRI获取当日内部解剖影像，识别因肿瘤退缩、脏器充盈度改变或密度变化引起的内部形变，若差异超出阈值则立即触发自适应流程，基于当日实际解剖结构重新优化剂量分布并生成新计划，从而将外部体位的实时监控与内部解剖的动态修正深度融合，确保质子束流在复杂变化的生理环境下依然精准覆盖靶区。
有研究表明，在肺癌粒子治疗中，SGRT辅助摆位较传统激光定位显著减少各方向中位位移，减少预校正设置误差，并为患者设置可重复性提供临床支持[3]。
四 . 呼吸与器官运动
胸腹部肿瘤（包括肺癌、肝癌、胰腺癌、食管癌等）是质子治疗获益较大但也是技术难度非常高的区域。相比于头部或前列腺等相对静止的部位，胸腹部面临着“动（呼吸/蠕动）、变（密度变化）、空（空腔脏器）”三大核心挑战。
呼吸运动
胸腹部肿瘤会随呼吸出现大幅移动（幅度可达2-4cm）。而质子采用铅笔束扫描（PBS）技术时，束流是一点点“画”在肿瘤上的。如果束流扫描的速度和方向与肿瘤呼吸运动不同步，就会产生剂量学偏差，失去质子治疗的精准优势。
对此，临床主要依据患者配合能力分别采用呼吸门控或主动呼吸训练两种方式：
呼吸门控技术通过实时追踪呼吸信号，仅在肿瘤运动至预设的特定相位窗口（如呼气末）时自动开启束流，利用“动中取静”的方式被动适应呼吸节律以消除互扰。
主动呼吸训练则要求患者在治疗师指导下进行深吸气后憋气（DIBH）等动作，主动将呼吸运动暂停在特定时相，这不仅消除了呼吸带来的靶区位移和互扰风险，更因深吸气使肺部膨胀、心脏下移，显著增加了靶区与危及器官的间距，尤其适合配合度好的肝癌、左乳癌患者。
组织密度变化
质子的停止位置（布拉格峰）极度依赖路径上的电子密度。如治疗胰腺癌时，肠道内气体的产生或消失会瞬间改变质子路径，导致剂量分布完全错误。
临床主流解决方案是实施每日图像引导下的自适应放疗：利用治疗前的机载CBCT或MRI获取患者当日真实的电子密度图（或合成CT），重新计算质子束在变化组织中的实际射程，并据此即时优化调整束流能量与权重，从而消除因解剖密度改变（如肺部炎症、肿瘤退缩）导致的布拉格峰位置偏差，确保剂量精准落点。
空腔脏器的形变与填充状态差异
胃、膀胱、直肠等器官的充盈状态每天都在变。如果患者在指定放疗计划时胃是空的，而治疗时胃充满了食物或水，体积膨胀，不仅推挤了肿瘤位置，还会改变质子穿过胃壁的路径，导致胃壁穿孔或肿瘤漏照。
面对这一问题的核心策略是建立严格的治疗前准备标准化流程（SOP）结合实时影像验证：通过制定统一的饮食饮水规范、排便要求及膀胱充盈指令，最大限度减少胃、肠、膀胱等空腔脏器每日的体积波动；同时在每次治疗前进行快速影像核对，若发现填充状态偏离基准计划过大，则立即暂停治疗进行干预（如导尿、等待排空或重新充盈）直至解剖状态复现，从源头上控制因脏器形变引发的靶区位移和剂量分布异常。 对于胰腺癌等周围软组织对比度差的肿瘤，可通过术前在肿瘤附近植入金标，通过追踪金标来间接判断肿瘤位置，减少受空腔脏器形变的干扰。
作为放疗定位领域的深耕者，科莱瑞迪致力于以创新技术赋能临床，让每一束质子都精准抵达。精准定位不仅是技术参数，更是患者生存质量的保障，是肿瘤控制与正常组织保护之间的微妙平衡。
参考文献：
[1] Gordon KB, Smyk DI, Gulidov IA. Proton therapy in head andneck cancer treatment: state of the problem and development prospects (review)[J]. Sovrem Tekhnologii Med, 2021, 13(4): 70-80. [2] Shafai-Erfani G, et al. J Appl Clin Med Phys. 2018;19(3):55-62 [3] Zhang X, Yang Y, Mao J, Sheng Y. Analysis of Surface Guidance Versus Laser Alignment for Precision Lung Cancer Particle Therapy. Technol Cancer Res Treat. 2026 Jan-Dec;25:15330338261425319.
