放射生物学模型在计划评估中的应用研究

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放射治疗的主要目的在于提高靶区剂量,减少靶区周围正常组织放射性损伤,提高患者的生存率。立体定向放射治疗(SBRT)越来越多应用于临床放射治疗,主要特点是单次高剂量,从而使肿瘤得到较高的生物等效剂量。然而射线在照射肿瘤的同时也会增加周围正常组织的误照射,从而引起放疗并发症。本文致力利用生物学模型应用在放射计划评估的研究,利用等效均匀剂量(EUD)、肿瘤控制率(TCP)以及正常并发症模型(NTCP)等模型应用在SBRT计划评估中,来预测肿瘤控制率以及放疗并发症。首先对EUD、TCP以及NTCP公式进行转换使其可以应用在单次大剂量的SBRT计划中,主要是通过生物等效公式将次高剂量转换到单次2Gy时的物理剂量,在基于计划剂量体积来计算EUD,然后转换后的EUD分别计算TCP和NTCP。利用各转换后生物学模型来评估前列腺癌、胰腺癌、头部肿瘤以及双侧肺肿瘤的SBRT计划。针对前列腺和胰腺癌,主要是利用生物学指标来评估射波刀和EDGE两种不同系统中SBRT计划,通过剂量学和生物指标数据分析,虽然CK计划中靶区TCP值较高,但EDGE计划中危及器官的NTCP值更低,表明在前列腺患者计划预期的临床疗效Edge计划被认为比CK计划更安全;在胰腺癌中CK计划中靶区覆盖率相对较好且危及器官EUD值相对较低,表明在胰腺患者计划中则射波刀计划表现出更安全。对于头部肿瘤主要是利用生物学指标评估在不同归一等剂量线的射波刀计划;通过实验数据分析头部肿瘤归一等剂量线较低靶区热点较高,靶区和危及器官EUD值相对较高;然而过高则靶区EUD值有所下降。对于双侧肺肿瘤主要是评估单计划和双计划时的剂量学差异和生物指标差异,结果表现在利用双计划时靶区的TCP值较高且正常组织保护NTCP值较低,表明双计划方式相对更安全一些,但是治疗时间相对较长。利用生物学模型评估不同肿瘤患者SBRT计划其评估结果与剂量学参数一致,而生物学模型指标将物理剂量与临床预期疗效联系在一起,从而为医生和物理师提供一套更为全面、系统化的计划评估方法。
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