腫瘤放射物理

1、第六章 治療計劃設(shè)計的物理原理和生物學(xué)基礎(chǔ),,第一節(jié)計劃設(shè)計中的臨床和生物學(xué)因素,一、臨床要求治療增益比不同于治療比，治療增益比表示因某種治療技術(shù)致成的腫瘤控制率與周圍正常組織損傷率之比，該值正比于兩者所受的劑量之比。治療比，即為正常組織耐受劑量和腫瘤致死劑量之比，不受治療技術(shù)的影響。腫瘤致死劑量是指放射線使得絕大部分腫瘤細胞破壞死亡而達到局部治愈的放射線的劑量。,,如精原細胞瘤的情況，照射野內(nèi)腸管的耐受劑量為5000 cGy，而

2、精原細胞瘤的致死劑量為2500 cGy，治療比大于1；但是對畸胎瘤，照射野內(nèi)腸管的耐受劑量仍為5000 cGy，而畸胎瘤的致劑量為10000 cGy，治療比小于1。對像精原細胞瘤那樣的腫瘤，因治療比大于1，用放射治療有可能治愈；對像畸胎瘤之類的腫瘤，因治療比小于l，放射治療治愈的可能性較小。,TD5/5最小損傷劑量,TD50/5最大損傷劑量,二、臨床和生物學(xué)因素臨床和生物研究證明，劑量分次和劑量率是影響放射生物效應(yīng)的一個極其重要的

3、因素,受照射的體積因子是影響生物效應(yīng)的另一個極其重要的因素①由于腫瘤體積的增加，腫瘤克隆源細胞數(shù)增多，對給定的劑量水平，治愈率將隨體積的增加而減少；②照射范圍的增加，有可能使重要器官或組織卷入照射野的體積增大，放射并發(fā)癥概率增加。,發(fā)生正常組織的放射并發(fā)癥概率依賴于組織的放射生物學(xué)類型：“并型”組織或“串型”組織?！安⑿汀苯M織的放射并發(fā)癥概率主要受照射體積和平均劑量的影響；“串型”組織的放射并發(fā)癥概率主要決定影響的程度。,在設(shè)計

4、超分割(一天多次照射)治療方案時，一定要考慮晚反應(yīng)組織對亞致死損傷的修復(fù)問題，因為次間隔6～8小時，不足以保證晚反應(yīng)組織對亞致死損傷的完全修復(fù)?？紤]到次問亞致死損傷的完全修復(fù)對保護正常組織的重要性，對半修復(fù)期長的組織，必須要選擇恰當?shù)目倓┝考捌浞执畏绞健?劑量率也會影響腫瘤的控制率和正常組織的早、晚期反應(yīng)。單位劑量的生物效應(yīng)，低劑量率的要比高劑量率的低。當劑量率落人1～0．2 Gy／min范圍時，劑量率效應(yīng)開始與臨床有關(guān)；當劑量率低于0

5、.05 Gy／min寸，劑量率效應(yīng)影響非常明顯。劑量率對早、晚反應(yīng)組織的影響也不同。對多數(shù)腫瘤組織，劑量率對它的影響非常類似于早反應(yīng)正常組織。因腫瘤細胞的增殖效應(yīng)，療程中采用間歇期(rest periods)對腫瘤控制不利，同時每次要增加0.3～0.6 Gy／d的額外劑量用于補償腫瘤細胞的增殖效應(yīng)。由于晚反應(yīng)組織也不可能利用療程中的間歇期修復(fù)其損傷，利用增加分次劑量補償腫瘤細胞的增殖最終只會導(dǎo)致晚反應(yīng)組織的損傷。,一定劑量水平下的

6、腫瘤局部控制率依賴于腫瘤的體積，即腫瘤組織內(nèi)的克隆源性細胞數(shù)，它通常用腫瘤的T分期表示，但不說明局部淋巴結(jié)的大小。為提高劑量效應(yīng)曲線的精確度，建議受照體積應(yīng)包括CT／MRI影像上顯示的原發(fā)灶和病理性增大的淋巴結(jié)。三維治療計劃系統(tǒng)應(yīng)有相關(guān)體積的定義與計算，并有相應(yīng)體積的劑量體積直方圖DVH。,第二節(jié) 臨床劑量學(xué)則及靶區(qū)劑量規(guī)定,一、臨床劑量學(xué)原則①腫瘤劑量要求準確。②治療的腫瘤區(qū)域內(nèi)，劑量分布要均勻，劑量變化不能超過±5

7、％，即要達到90％的劑量分布。③照射野設(shè)計應(yīng)盡量提高治療區(qū)域內(nèi)劑量，降低照射區(qū)正常組織受量范圍。④保護瘤周圍重要器官(如食管癌治療時保護脊髓)免受照射，至少不能使它們接受超過其允許耐受劑量范圍的照射。,二、放射源的合理選擇,三、外照射靶區(qū)劑量分布的規(guī)定,(一)定義腫瘤區(qū)(gross target volume，GTV) 指腫瘤的臨床灶，為一般的診斷手段(包括CT和MRI)能夠診斷出的可見的具有一定形狀和大小的惡性病變的范圍，包括

8、轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)和其他轉(zhuǎn)移的病變。轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)或其他轉(zhuǎn)移病變可認為是第二腫瘤區(qū)。確定腫瘤區(qū)的方法應(yīng)與TNM等腫瘤分期標準一致。當腫瘤已作根治術(shù)后，則認為沒有腫瘤區(qū)。臨床要確定腫瘤區(qū)：①對根治性放療，要給予腫瘤區(qū)以足夠的劑量，使腫瘤得到控制；②便于觀察腫瘤隨治療劑量的變化及其他因素的影響。,臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV) 指按一定的時間劑量模式給予一定劑量的腫瘤的臨床灶(腫瘤區(qū))亞臨床灶以及腫瘤可能侵

9、犯的范圍。根據(jù)這個定義，對同一個腫瘤區(qū)，可能出現(xiàn)兩個或兩個以上臨床靶區(qū)的情況。腫瘤區(qū)和臨床靶區(qū)是根據(jù)患者的腫瘤分布情況、腫瘤行為在靜態(tài)影像(如CT／MRI／DSA等)上確定的，沒有考慮到器官的運動并與所采用的內(nèi)外照射方式無關(guān)。,,內(nèi)靶區(qū)(internal target volume，ITV) 腫瘤區(qū)(GTV)和臨床靶區(qū)(CTV)都是根據(jù)腫瘤的分布特點和形態(tài)在CT／MRI／DSA／PET等的靜態(tài)影像上確定的，沒有考慮到器官的運動。但在

10、患者坐標系中，CTV(GTV)的位置是在不斷變化的。內(nèi)靶區(qū)定義為在患者坐標系中，由于呼吸或器官運動引起的CTV外邊界運動的范圍。ITV范圍的確定應(yīng)使得CTV在其內(nèi)出現(xiàn)的概率最高，以保證CTV在分次照射中，得到最大可能的處方劑量的照射。與下述的計劃靶區(qū)一樣，ITV也是一個幾何定義的范圍，雖與腫瘤本身的特性無關(guān)，但隨CTV在體中的位置不同而有差別。ITV應(yīng)在模擬機下或根據(jù)CT／MRI／DSA／PET的時序影像恰當確定。ITV一旦確定，它

11、與患者坐標系的參照物內(nèi)、外標記應(yīng)保持不變。ITV的確定在適形治療和X(γ)射線立體定向治療中具有特殊的意義和地位。,,計劃靶區(qū)(planning target volume，PTV) 在布置照射野時，不僅要考慮到靶區(qū)和照射野間的相對空間關(guān)系，以及照射中由于呼吸及器官的運動引起臨床靶區(qū)位置的變化、療程中腫瘤的縮小等，而且要考慮到每天治療擺位過程中患者體位的重復(fù)性的誤差對劑量分布的影響。因此有必要提出計劃靶區(qū)的概念。所謂計劃靶區(qū)系指包括

12、臨床靶區(qū)CTV本身、照射中患者器官運動(由ITV表示)和由于日常擺位、治療中靶位置和靶體積變化等因素引起的擴大照射的組織范圍，以確保臨床靶區(qū)CTV得到規(guī)定的治療劑量。顯然計劃靶區(qū)將決定照射野的大小。計劃靶區(qū)PTV是聯(lián)系患者坐標系和機器坐標系的幾何概念，專用于治療計劃設(shè)計與執(zhí)行。,,醫(yī)生和計劃設(shè)計者在確定計劃靶區(qū)PTV范圍時，一定要考慮到臨床靶區(qū)CTV的解剖位置(由ITV表示)和將使用的照射技術(shù)。如治療頭頸及顱內(nèi)病變，如果采用很好的體位固

13、定技術(shù)(如立體定向固定技術(shù)等)，計劃靶區(qū)PTV幾乎與臨床靶區(qū)CTV相同，或擴大的范圍較小；但對胸腹部位的病變，即使采用立體定向固定技術(shù)，由于呼吸及器官的運動，計劃靶區(qū)PTV亦應(yīng)比臨床靶區(qū)CTV大，應(yīng)與ITV一致。對同一部位的病變，采用常規(guī)治療技術(shù)和采用適形治療技術(shù)時，計劃靶區(qū)的大小也是不同的，前者PTV大，后者PTV小。臨床上由于某種原因，臨床靶區(qū)CTV或許不能明確確定時，絕對不能靠擴大計劃靶區(qū)PTV的辦法解決臨床不明因素。,,治療

14、區(qū)(treatment volume，TV) 對一定的照射技術(shù)及射野安排，某一條等劑量線面所包括的范圍。該等劑量線面原則上要由主管醫(yī)生選定，但通常選擇90％等劑量線作為治療區(qū)范圍的下限。一個好的治療計劃，應(yīng)該使其劑量分布的形狀與計劃靶區(qū)的形狀相一致。但由于目前照射技術(shù)的限制，不能達到這一點，這是定義治療區(qū)的原因之一；另外治療區(qū)的形狀和大小與計劃靶區(qū)的符合程度，也可提供醫(yī)生一個很好的評價治療計劃的標準。,,照射區(qū)(irradiatio

15、n volume，IV) 對一定的照射技術(shù)及射野安排，50％等劑量線面所包括的范圍。照射區(qū)的大小，直接反映了治療方案設(shè)計引起的體積積分劑量即正常組織劑量的大小。,,冷劑量區(qū)(cold volume) 內(nèi)靶區(qū)ITV內(nèi)接受的劑量低于臨床靶區(qū)CTV規(guī)定的處方劑量的允許水平的劑量范圍，即在ITV內(nèi)劑量低于CTV處方劑量的下限(-5％)的范圍。冷劑量區(qū)的體積應(yīng)根據(jù)靶區(qū)內(nèi)的劑量分布精確計算。 熱劑量區(qū)(hot volume) 在患者坐標系中

16、，組織接受的劑量高于臨床靶區(qū)CTV規(guī)定的處方劑量的允許水平的劑量范圍，即高于CTV處方劑量的上限(5％)的范圍。熱劑量區(qū)的體積亦應(yīng)根據(jù)靶區(qū)內(nèi)、外劑量分布精確計算。,,,,在治療計劃系統(tǒng)中，靶區(qū)及正常組織中的劑量分布均表示成以靶區(qū)內(nèi)某一點劑量歸一的相對劑量分布的形式，該點稱為靶區(qū)劑量歸一的規(guī)定點。,規(guī)定1：所述靶劑量應(yīng)針對具體的解剖部位、照射技術(shù)及其劑量分布；對一個以上的計劃靶區(qū)，應(yīng)該有相應(yīng)的靶劑量。一旦靶劑量規(guī)定點確定以后，不應(yīng)隨療程中

17、照射野及其安排的改變而改變。規(guī)定2：對只有一個計劃靶區(qū)或多計劃靶區(qū)的第一個計劃靶區(qū)(通常是腫瘤區(qū))，靶劑量規(guī) 定點選在計劃靶區(qū)中心或中心附近。對多計劃靶區(qū)的第2、第3個計劃靶區(qū)，靶劑量規(guī)定點(一個或一個以上)應(yīng)是解剖部位和劑量分布的代表點，并應(yīng)注明這些點的位置。規(guī)定3：靶劑量以及其他劑量規(guī)定點不能選在劑量變化梯度較大的地方，即劑量規(guī)定點應(yīng)至少離開射野邊緣2 cm。規(guī)定4：對固定野(包括等中心和固定源皮距)照射，按下述方法選取靶劑量

18、規(guī)定點：①單野照射時，靶劑量規(guī)定點應(yīng)選在照射野中心軸上計劃靶區(qū)中心處；②等劑量比的兩個對穿野照射時，靶區(qū)劑量規(guī)定點應(yīng)選在兩射野中心軸的中點；③劑量比不等的兩對穿野照射時，靶劑量規(guī)定點應(yīng)選在兩射野中心軸上計劃靶區(qū)中心；④兩野 或三野以上交角照射時，靶劑量規(guī)定點應(yīng)選在照射野中心軸的交點處。,規(guī)定5：X射線旋轉(zhuǎn)治療時，當旋轉(zhuǎn)角α在270-360度之間時，靶劑量規(guī)定點應(yīng)該在旋轉(zhuǎn)主平面的旋轉(zhuǎn)中心處；當旋轉(zhuǎn)角α小于270度時，靶劑量規(guī)定點應(yīng)選在旋轉(zhuǎn)

19、主平面旋轉(zhuǎn)中心或計劃靶區(qū)中心處。旋轉(zhuǎn)中心的安排應(yīng)使得計劃靶區(qū)中心的劑量接近于最大劑量。 規(guī)定6：高能電子束單野照射，當線束垂直入射時，靶劑量規(guī)定點應(yīng)選在射野中心軸上最大劑量點處；當線束斜入射或使用不規(guī)則射野時，若用計算機計算劑量分布，靶劑量規(guī)定點選在射野中心軸上計劃靶區(qū)中心處，并注明靶劑量不均勻性超過5％或10％的偏差量。若用查表計算時．靶劑量規(guī)定點應(yīng)選在假設(shè)射野垂直入射時,射野中心軸上最大劑量點位置。 規(guī)定7：如果靶區(qū)劑量

20、分布的劑量歸一點(100％)與上述靶劑量規(guī)定點一致時，100％等劑量線就代表靶劑量；如果不一致時，用相應(yīng)的等劑量線計算靶劑量。上述規(guī)定中，規(guī)定1，2，3，7是ICRU劑量規(guī)定點選擇的普遍原則；規(guī)定4，5，6是規(guī)定2，3對共面射野的具體應(yīng)用。對某些共面射野安排，當規(guī)定4，5，6不能使用時，或?qū)Ψ枪裁嫔湟暗陌才艜r，劑量規(guī)定點應(yīng)按規(guī)定2，3的原則自己選定。,,(三)危及器官及其劑量危及器官(organ at risk，OAR) 指可能卷

21、入射野內(nèi)的重要組織或器官，它們的放射敏感性(耐受劑量)將顯著地影響治療方案的設(shè)計或靶區(qū)處方劑量的大小。在勾畫危及器官OAR范圍時，應(yīng)考慮器官本身運動和治療擺位誤差的影響，其擴大后的范圍，稱為計劃危及器官區(qū)(planning organ at risk volume，PORV)。,,危及體積(risk volume，RV) 指危及器官OAR卷入射野內(nèi)并受到一定劑量水平照射的范圍。RV的大小和受照射劑量水平直接關(guān)系到該器官因照射引起的可

22、能的損傷即正常組織并發(fā)癥概率(NTCP)的大小。,第三節(jié) 照射技術(shù)和射野設(shè)計原理,射野設(shè)計是腫瘤放射治療計劃設(shè)計中的極其重要的一環(huán)，它既要體現(xiàn)主管醫(yī)生對具體患者的治療要求，又要考慮到治療計劃執(zhí)行過程中，治療體位的可實現(xiàn)性和重復(fù)性，以及機器所能提供的極限條件。因此計劃設(shè)計者應(yīng)對臨床和物理技術(shù)兩方面都應(yīng)該有清楚的了解。除主管醫(yī)生外，放射物理工作者也應(yīng)積極參與計劃設(shè)計過程，使其射野設(shè)計更好地滿足臨床和物理學(xué)兩方面的要求。,一、體外

23、照射技術(shù)的分類,體外照射常用的照射技術(shù)有：固定源皮距(SSD)技術(shù)，等中心定角(SAD)技術(shù)和旋轉(zhuǎn)(ROT)技術(shù)三種。,,固定源皮距照射，是將放射源到皮膚的距離固定，不論機頭在何種位置。在標稱源皮距下，將治療機的等中心放在患者皮膚上(A點)，而腫瘤或靶區(qū)中心T放在放射源S和皮膚入射點A兩點連線的延長線上(圖6-14a)。顯然該技術(shù)擺位的要點是機架轉(zhuǎn)角一定要準確，同時要注意患者的體位，否則腫瘤中心T會逃出射野中心軸甚至照射野之外。,,,等

24、中心定角照射是將治療機的等中心置于腫瘤或靶區(qū)中心T上(圖6-14b)。其特點是，只要等中心在腫瘤或靶區(qū)中心T上，機架轉(zhuǎn)角的準確性以及患者體位的誤差，都能保證射野中心軸通過腫瘤或靶區(qū)中心。因此該技術(shù)的擺位要求是保證升床準確。其升床的具體數(shù)字可由模擬定位機定位確定。,,旋轉(zhuǎn)(ROT)技術(shù)與SAD技術(shù)相同，也是以腫瘤或靶區(qū)中心T為旋轉(zhuǎn)中心，用機架的旋轉(zhuǎn)運動照射代替SAD技術(shù)中機架定角照射。,二、高能電子束和X(γ)射線射野設(shè)計原理,(一)高能

25、電子束照射劑量建成區(qū)治療區(qū)劑量跌落區(qū)能量不要太大單野效果好,（二）X(γ)射線照射1．單野照射,,,2．共面射野兩野交角照射,,,兩野對穿照射,,,,,,三野照射,,,①靶區(qū)位于體位中心而不能使用兩野交角照射；②兩野對穿照射因不能得到較高的射線能量，射野間距又很大，不能獲得大于1的治療增益比；③靶區(qū)附近有重要器官而不能使用四野照射技術(shù)。,,,,,,3．共面射野的局限性綜上分析，在體位固定技術(shù)普遍采用的今天，射野對穿技

26、術(shù)最好不要用于根治性放療，應(yīng)多使用共面或非共面交角射野。Sherouse提出了非共面射野設(shè)計的兩個基本原則：①所用射野應(yīng)避免彼此構(gòu)成對穿野；彼此間交角應(yīng)盡量大，以使使用的楔形板角度較小。②所用射野在三維空間內(nèi)應(yīng)盡量保持幾何對稱。,三、相鄰野設(shè)計,,(一)共面相鄰射野間距的計算,,,(二)乳腺切線野與相鄰野技術(shù),,,,,,,,,,,,(三)正交野相鄰,,,,,,四、不對稱射野射野中心軸偏離線束中心軸的射野稱為不對稱射野。,,,,,,

27、五、鼻咽癌布野技術(shù),第四節(jié) 時間劑量因子,一、分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ),(一)細胞存活理論,,靶理論,靶理論認為，細胞內(nèi)存在敏感的靶，只有將它擊中，細胞才能被滅活。每個細胞內(nèi)應(yīng)被滅活的靶數(shù)和導(dǎo)致細胞滅活的每個靶應(yīng)受到的打擊數(shù)，決定了細胞存活曲線的形狀。最簡單的靶理論模型認為，每個細胞內(nèi)只存在一個靶點，它只要受到一次擊中，該細胞就可以被殺滅。該理論稱之為單靶單擊模型。,,單靶單擊和多靶單擊的結(jié)合作用，它揭示了細胞的放射損傷是由于

28、不可修復(fù)的直接致死損傷和可修復(fù)的亞致死損傷的聯(lián)合作用的結(jié)果。,線性二次(L-Q)模型,修復(fù)的亞致死損傷的聯(lián)合作用的結(jié)果。線性二次(L-Q)模型 線性二次模型認為，如果一個DNA分子的兩個鏈或一個染色體的兩個臂同時受損時，細胞才被殺滅，它可以是單個電離粒子作用的結(jié)果，也可以是兩個不同電離粒子協(xié)同作用的結(jié)果。,非常重要的推斷,,(二)細胞內(nèi)放射損傷的修復(fù)響腫瘤和正常組織的輻射生物效應(yīng)的因素很多，總結(jié)起來主要決定于細胞受照射損傷后的修復(fù)

29、(repair)、再群體化(repopulation)、細胞周期的再分布(redist ribution)及腫瘤內(nèi)乏氧細胞的再氧合(reoxygenation)4“R”因素的相互作用。,,細胞受照射后產(chǎn)生的損傷可以是：①亞細胞水平的損傷，特別是染色體的損傷和畸變；②細胞增殖周期的延長或分裂延遲以致細胞群放射敏感性的改變；③某些細胞群喪失分裂能力；④細胞死亡及繁殖能力的喪失，導(dǎo)致正常組織的損傷或腫瘤組織的消退。,,將增殖性的組織分

30、成兩大類：照射后損傷出現(xiàn)早或增殖快的組織稱為早或急性反應(yīng)組織；若損傷在照射開始后很長時間才表達或增殖慢的組織稱為晚反應(yīng)組織。早反應(yīng)組織包括皮膚、黏膜、小腸上皮細胞等，晚反應(yīng)組織如肺、腎、脊髓、腦等組織。大部分腫瘤組織屬于早反應(yīng)組織，其放射生物學(xué)特點與早反應(yīng)正常組織的相仿。,,細胞的亞致死性損傷可用細胞的修復(fù)速度和能力來表示修復(fù)速度：半修復(fù)期，50%細胞損傷修復(fù)的時間修復(fù)能力：α/β,,,為控制腫瘤必須要大于D交1 立體定向或調(diào)強適

31、形放射治療2 分次治療,,,按L-Q模型，獲得最大治療增益的分次治療方案是分次數(shù)應(yīng)無限多、分次劑量應(yīng)無限小，相當于連續(xù)低劑量率照射，但這不是一種可行的分次方案，因為沒有考慮其他因素特別是再群體化的影響。,,（三）細胞增殖晚反應(yīng)組織因增殖速度慢，在整個放射治療療程之內(nèi)不會產(chǎn)生細胞的增殖，對晚反應(yīng)組織來講，影響射線生物效應(yīng)的主要因素是細胞的修復(fù)，而不是增殖。早反應(yīng)組織經(jīng)照射后會發(fā)生增殖。增殖開始的時間與組織增殖動力學(xué)、照射引起的細

32、胞周期的阻滯等有關(guān)。細胞更新快、細胞增殖發(fā)生較早。細胞開始增殖時，速度很快，如骨髓干細胞受到照射后增殖速度比正常骨髓快近10倍，達到峰值后就處于平穩(wěn)狀態(tài)，直至治療結(jié)束。,,照射能促進腫瘤細胞快速增殖，其原因是：①腫瘤生長過程中，不斷發(fā)生細胞丟失，照射后腫瘤細胞生理性的丟失減少，相對地造成腫瘤干細胞增加；②腫瘤細胞存在異質(zhì)性，不同部位的干細胞生長速度不一樣，照射雖然同樣的殺死生長速度不同的細胞，其結(jié)果是腫瘤內(nèi)大部分由增殖快的細胞占有，相

33、對地增加了干細胞數(shù)；③由于照射殺死了腫瘤的部分干細胞，啟動了體內(nèi)自動平衡機制(homeostatic control mechanism)，促進了腫瘤于細胞的增殖。,(四)細胞周期的重新分布,細胞群的細胞常處于不同的細胞增殖周期中，對射線敏感也不一致。最敏感的是M期細胞，G2期細胞對射線的敏感性接近M期，S期細胞對射線敏感性最差。對于G1期的細胞來講，G1早期對射線的敏感性差，但G1晚期則較敏感。對放療敏感的細胞被清除，引起癌細胞群中

34、細胞周期再分布，使不敏感細胞轉(zhuǎn)化為較敏感細胞。,(五)腫瘤內(nèi)乏氧細胞的再氧合,小結(jié),早反應(yīng)組織：修復(fù)能力低 修復(fù)速度快慢反應(yīng)組織：修復(fù)能力高 修復(fù)速度慢由于腫瘤組織內(nèi)部分乏氧，不能用單次或少數(shù)幾次大劑量將它們殺滅，加上腫瘤組織周圍早、晚反應(yīng)正常組織的存在和限制，必須采取恰當?shù)膭┝糠执畏绞健＝陙沓珜?dǎo)的和正在實驗中的超分割照射(hyperfractionated radiadion)和加速分割照射(accelerated fract

35、ionation)等。,,二、時間劑量因子數(shù)學(xué)模型(了解),(一)時間劑量因子數(shù)學(xué)模型的歷史發(fā)展總結(jié)和建立了6種形式的時間劑量因子模型：①總劑量與總時間關(guān)系的圖示模型；②劑量分次的列表模型；③劑量分次的諾模圖；④經(jīng)驗數(shù)字模型；⑤細胞動力學(xué)模型；⑥時間劑量因子經(jīng)驗公式。,,,1．總劑量與總時間關(guān)系的圖示模型,2．劑量分次的列表模型,,3.劑量分次的諾模圖,,,4經(jīng)驗數(shù)字模型,,5細胞動力學(xué)模型多靶理論、L-Q模型、LPL模型

36、等L-Q模型：,(三)分次劑量大小的重要性,腫瘤控制概率(TCP)和正常組織并發(fā)癥概率(NTCP)隨照射總劑量變化的典型曲線示于圖6—52，稱為“S”型分布。,,當分次劑量越大時，治療窗越窄，醫(yī)生越難給出一個安全的、有效的處方劑量。當分次劑量d大于3 Gy時，會出現(xiàn)負的治療窗(圖6—67)。此時必須付出代價：要么進一步降低對腫瘤控制概率的要求，要么進一步擴大正常組織的放射并發(fā)癥。,,第五節(jié) 腫瘤控制概率和正常組織并發(fā)癥概率三維物理

37、劑量分布對生物效應(yīng)的轉(zhuǎn)換,目前僅限于用來作治療計劃設(shè)計的評估工具，進行治療方案的比較，而作為預(yù)測治療方案的臨床效果仍為時過早。,一基本概念,腫瘤控制率正常組織并發(fā)癥概率,,,二、腫瘤控制概率及其影響因素,,,,,三、正常組織并發(fā)癥概率,,3．“串型”組織和“并型”組織,“并型”理論計算的整體器官的NTCP值與觀察到的NTCP值基本符合。但在部分體積受照射情況下，當較大體積受到較低劑量照射時，與Lyman模型的預(yù)測值符合；當較小體積受到

38、較高劑量照射時，“并型”模型給出的NTCP值在較小值處飽和并接近于零，而Lyman模型給出的NTCP值較大。這說明存在“體積閾值效應(yīng)”，緣于功能維持的群體分布。“串型”特征的器官和組織有：脊髓、神經(jīng)、小腸等，整個器官或組織的功能會因鏈上任何一個功能單元的破壞而受損，且有較小的體積效應(yīng)。 一些組織如肺、肝、腎等，功能單元以“并列”方式影響組織或器官的功能，只有足夠數(shù)量的功能單元(最低單元數(shù))同時受損，整個組織或器官的功能才可能受

39、損，具有較大的體積效應(yīng)。,,四、無并發(fā)癥的腫瘤控制概率與最佳靶區(qū)劑量,五、小結(jié),劑量生物效應(yīng)的計算應(yīng)遵從統(tǒng)計規(guī)律，模型中的公式形式又比較復(fù)雜，應(yīng)用時，應(yīng)注意它們成立的條件和局限性。描述NTCP的公式大多從較少的臨床數(shù)據(jù)中擬合出來的。放療實踐中，能夠得到的有關(guān)正常組織損傷的數(shù)據(jù)，大都只是NTCP≤5％的情況，NTCP>5％的數(shù)據(jù)無法取得，而多數(shù)腫瘤的TCP劑量效應(yīng)曲線至今沒有。,,人們會悲觀地認為，這或許是一種“垃圾進、垃圾出”的