作者简介：
原文出处：
医学物理学对放射肿瘤学的最新进展作出了相当大的贡献。医学物理学家由于其独特的技能、灵活性、临床参与和内在的转化特性，在临床和科学放射肿瘤学领域扮演着关键角色。
随着“高科技”放射治疗技术的不断发展和广泛应用，人们对医学物理学的需求日益增加。最近，肿瘤放射治疗领域正迅速向“精确肿瘤学”时代转变。这些变化对医学物理学家的专业和科学角色和责任的定义提出了新的挑战。年10月在布达佩斯举行了“放射肿瘤学中医学物理学家面临的最具挑衅性问题”ESTRO会议，对医学物理在放射肿瘤学中的四大挑战进行了辩论，针对每一项挑战，根据会议记录生成词云。（1）改进靶体积定义；
尽管有越来越好的成像信息和不断提高的肿瘤扩散知识，但临床靶区（CTV）勾画仍然受到观察者间和观察者内巨大变异性的影响。换言之，勾画CTV仍然被视为一门艺术，由临床医生根据各自理解进行。因此，有相当大的空间，通过医学物理学家推动的科学方法以减少CTV勾画的不确定度。物理学家可以从多个角度帮助解决这一挑战：1）收集并结合高级功能成像和其他生物标记物等数据，以便更好地描述肿瘤扩散特征，包括淋巴结扩散等，这一点至关重要。已经证明了宏观磁共振成像如何提供微观组织特征。还必须包括随时间变化的纵向数据。物理学家必须确保数据是可查找、可访问、可操作和可重用的。当数据不可用时，物理学家应该通过设计类似于物理实验的临床试验来收集数据。2）医学物理学家应与生物学家和生物物理学家合作，探索肿瘤传播途径的模型，以及综合治疗对微观疾病传播的影响，如放射—免疫相互作用。3）发展CTV概率定义的框架至关重要。标准的二进制（肿瘤/无肿瘤）定义没有潜在的概率性质。CTV定义的概率方法需要整合成像生物标志物（如放射组学）、复发模式、病理学数据、缩小体积的临床试验数据和肿瘤可能性图的数据，以便量化边缘复发风险并平衡竞争风险。4）向前迈出的第一步是实施最新的CTV共识指南。这些共识应该是针对特定的疾病部位，如头颈部、肺和中枢神经系统进行开发和测试。（2）采用人工智能和自动化；基于人工智能（AI）的解决方案目前正进入肿瘤放疗领域，用于许多方面，包括更好地获得治疗。这些解决方案需要遵循医学中应用新技术的采用过程。首先，确定并定义临床上未满足的需求或问题，根据需求提出新的解决方案；然后测试新的解决方案是否符合临床实践中的要求；最后为最终用户（如临床医生、放射治疗专家、医学物理学家）通过理解人工智能的原理，在临床实践中成功和安全的实施人工智能解决方案。以下四个关键点被视为该领域医学物理学的优先事项：1）人工智能技术的实现和定制。成功实施新技术主要来自医学物理学家与医生、护士和技术人员之间的合作。这种环境使医学物理学家处于一种独特的地位，与人工智能专家一起为临床环境中人工智能的实施做出贡献。因此，医学物理学家现在应该拓宽他们的合作空间，与数据科学家和工程专家合作，将人工智能安全有效地引入到当前患者的管理路径中。首先要了解目前掌握的技术。尽管许多医学物理学家通过培训，具备解决问题的强大分析能力，但关于当前机器学习、深度学习或其他人工智能技术的详细知识并不普遍。2）人工智能技术的发展。在即将到来的人工智能领域中扮演核心的角色对物理学家来说是很有吸引力的，因为他们有助于确定应该采取的方向，以确保正确的临床实施。因此，与工业和科学计算研究小组的合作对于获得最新技术和科学见解至关重要。一个简单的方法可能是与数据科学/数据工程师合作来实现已经可用的工具。然而，应用和解释需要来自医学物理领域本身。人工智能方法的成功不仅取决于训练所需数据的质量和数量，还取决于向数据科学工程师重新表述临床问题的能力。再次强调，与其他学科的合作是成功的关键因素。3）便于访问适当的数据。人工智能通常需要处理访问数据的问题。医院IT环境正在迅速变化，医学物理学家应在这方面发挥积极作用，以确保它们可用于AI开发的数据源。除了就信息技术框架的要求提供建议外，医学物理学家和医生还负责解释和开发适当的模型：例如预测模型或更高级的解决方案。数据挖掘技术只是这项工作的一个方面，因为在协调不同的利益相关者（IT、医生、法律/患者隐私等）以实现协作和保持共同（临床）目标方面也存在挑战。除数量外，数据集的质量（如丰富性、规模和数量）对于AI模型在临床实践中的成功训练和实施也至关重要。4）人工智能技能的教育和培训。除了实施，还需要与业界进行讨论和互动，以便与创新者和早期采用者一起推出这些新技术；然而，这些合作伙伴目前只是医学物理学家的一小部分，通医院。致力于临床活动的医学物理学家需要为这些新的发展进行培训，并且需要制定调试和质量保证计划。在医学物理学家的课程中，必须掌握人工智能的基本知识。所需培训的程度将取决于具体的实施，但由于人工智能应用将被归类为医疗设备，因此医学物理学家也应采用适当的测试和验证（QA）计划来处理这些技术。（3）开发精确医学的生物效应预测模型；
医学物理学一直致力于模拟放射肿瘤学的生物效应，例如基于临床数据的剂量—效应关系的量化，以及旨在将物理剂量转化为肿瘤生物等效剂量的分割模型的建立和使用。旨在最大限度地发挥医学物理学对这一领域的贡献的行动总结如下：1）医学物理学家具有建立生物或临床问题的数学描述的基本物理技能，以及最大程度地简化复杂关系的能力。此外，医学物理学基础数学、统计学、生物学和临床方面的培训使医学物理学家能够相对容易地与成功的跨学科团队解决建模问题所需的专业人员进行互动。这使得他们在开发描述癌症和相关治疗的人群趋势或个体行为的模型方面处于独特的位置。医学物理学家应专注于开发较少参数的模型，该模型能够有力地捕捉图像的主要成分，并将异质信息（例如剂量/体积、临床、生物、基因组、定量成像……）结合到可解释和可概括的预测模型中。从数据中提取的机器学习和基于人工智能的模型可能是有用的，但需要适当的理解水平和广泛的验证才能为临床应用提供足够的信心。2）医学物理学家在辐射生物学方面做出了重大贡献。然而，现代放射治疗往往与化疗、靶向治疗或免疫治疗相结合。因此，获得足够的知识并与适当的专业知识（如医学肿瘤学家、影像学专家、病理学家、，生物学家和免疫学家）能够对与治疗和/或预防转移扩散的放射肿瘤学新范式相关的新挑战性问题建模做出贡献。这包括与免疫系统的相互作用、肿瘤演变和转移、肿瘤消退、淋巴细胞照射以及联合/个性化治疗的毒性作用。3）医学物理学家应该直接参与临床试验的设计、执行和解释以及临床前实验。临床试验/临床前实验应针对源自模型本身的可测试假设。然后，这些可以证明或反驳模型，或者为进一步的研究提供依据，使可用的模型得以改进。正如先前在CTV定义和AI实施的背景下强调的，医学物理学家还应充当数据收集和数据处理的促进者，为构建和管理先进的数据共享平台做出贡献。4）为了最大限度地发挥医学物理学家的贡献，他们的教育需要在更大程度上证实生物学和放射生物学技能。此外，医学物理学家应具备足够水平的数据分析专业知识（如生物统计学、大数据、人工智能），能够对临床试验的设计、执行和分析做出建设性贡献。（4）在不断变化的放射肿瘤学中的领导地位。医学物理学家职责不仅在于保证放射肿瘤学的质量和安全，而且经常对技术进行突破性的改进。历史上，医学物理学家为放射肿瘤学的主要技术发展做出了贡献。然而，技术只有在满足临床需要的情况下才能发挥作用。不需要“无限”的技术发展，也不应浪费时间和资源。放射肿瘤学的未来将不可避免地需要更加平等的治疗机会，这也需要在医学物理学方面的充分领导，包括对中低收入国家采取具有挑战性的行动。未来还将进一步个性化治疗。这将通过基于生物学的个体化决策来实现，这些决策将得到稳健模型的支持。这些模型将通过深入学习和数据挖掘得到发展，而标准化和创造性的发展将得益于医学物理学家的贡献。在这种情况下，一些主要的关键点可能会被强调：1）医学物理学家应该与放射肿瘤学的其他专业人员建立一种相互协作的伙伴关系，共同领导肿瘤放射治疗领域。这里我们可以考虑飞机的类比。飞机上的飞行员和机组人员一起工作，每个人负责飞行的不同方面。这就确保了机组人员和乘客都能安全有效地到达共同目的地，采用最适合该场景的方式。放射肿瘤学专业有不同的培训，这给了他们不同的技能。放射肿瘤学需要所有这些不同类型的技能来有效地将该领域安全地向前推进，因此实现这一目标所需的领导必须是多方面的。因此不断变化的放射肿瘤学世界也需要医学物理学家成为领导者。2）任何一个领域的发展都需要知识（知识、概念和逻辑）、技术（知识、跨学科）和实践（知识、时间、为谁、研究者、实践者等）。为了在放射肿瘤学中实现这一点，我们需要一种艺术和科学的方法。个体化的医学要求艺术以最强大的科学为基础，而物理学在确定和发展新的科学概念以支持放射肿瘤学的发展方面起着至关重要的作用。3）要继续成为领导者，责任在于医学物理学家自己。大多数临医院工作，尽其所能提供放射肿瘤学，在某些情况下几乎没有时间进行创新思维。这可能会导致医学物理团队的挫败感，因此，关键是要让正确的领导者处于正确的位置，拥有正确的教育和培训以及网络来推动创新。其次，*策制定者、管理者和公众认识医学物理学家的重要作用也很重要。4）放射肿瘤学在过去如此成功的事实是因为医学物理学家是团队的一部分。医学物理学家将继续带头促进技术的实施，包括新的方向。医院的影响范围比放射肿瘤科、放射科和核医学科更广。因此，为了获得最佳的有效领导，医学物理部门应该有一定的自主权，不只是专注于放射肿瘤学，这样他们就可以雇用更多种类的科学家。这样，放射肿瘤学和其他医学学科都将受益于整个医学物理学领域的交叉学科。总结了医学物理学面对这些新挑战的新观点和新建议。我们预见到，科学和专业的挑战，我们的时代正在推动医学物理学家加速走向多学科。医学物理学家被期望以创新的方式推动与放射肿瘤学以外的其他专家的互动和合作，而放射物理学的核心仍将是核心。医学物理学家将在质量、安全和管理越来越复杂的技术方面发挥强有力的关键作用。新的挑战将要求医学物理学家不断更新技能和创新教育，调整课程以包括新的领域，加强多学科的态度和创新精神。这些挑战需要有远见和开放的领导，能够将既有的角色与令人兴奋的新领域结合起来，医学物理学应该在这些领域做出越来越大的贡献。翻译：赵红福
医院放疗科
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇