正常组织并发症概率模型预测食管癌患者行同步放化疗时发生中-重度急性放射性食管炎的效能

目的探讨正常组织并发症概率(NTCP)模型预测食管癌患者行同步放化疗时发生中-重度急性放射性食管炎的效能。方法纳入71例食管癌患者,均给予紫杉醇联合顺铂化疗,并行同步放疗。收集放疗相关数据,获取剂量体积直方图(DVH)参数并输入NTCP模型,使用最大似然估计算法拟合参数。采用多因素Logistic回归模型分析中-重度急性放射性食管炎发生的影响因素,并使用受试者工作特征曲线评价相关参数预测中-重度急性放射性食管炎的效能。结果NTCP、双肺受照射量≥50 Gy的体积(V50)和55 Gy剂量照射的环周食管长度(LETT55)是中-重度急性放射性食管炎发生的影响因素(均P<0.05)。NTCP模型预测中-重度急性放射性食管炎的曲线下面积达0.860,均大于V50和LETT55(均P<0.05)。结论与V50、LETT55等物理参数相比,NTCP模型能更好地利用DVH信息,对行同步放化疗的食管癌患者发生急性放射性食管炎的预测价值更高。

肺癌放疗后放射性肺损伤CT分级与正常组织并发症概率的关系

目的探讨非小细胞肺癌（NSCLC）三维适形放疗（3DCRT）后放射性肺损伤的CT分级与正常组织并发症概率（NTCP）的关系。方法将3DCRT治疗后CT随访6个月以上的169例Ⅰ-Ⅲ期NSCLC患者按随访CT放射性肺损伤的表现分级并分为CT阳性组（2—4级）和CT阴性组（0、1级），复习全部病例的治疗计划，按全肺NTCP和患侧肺的NTCP分布各分为5组，对比分析放射性肺损伤CT分级与NTCP的关系。结果不同CT分级的全肺和患侧肺NTCP值差异有统计学意义（全肺P=0．004，患侧肺P=0．000）；全肺NTCP分组和患侧肺NTCP分组研究均显示患侧肺CT分级阳性率组间差异有统计学意义（全肺P=0．003，患侧肺P=0．000）。结论NSCLC行3DCRT后放射性肺损伤的CT分级与NTCP密切相关。

小细胞肺癌全脑预防性照射中腮腺限量降低正常组织并发症概率

[目的]在小细胞肺癌患者全脑预防性照射(PCI)中通过限制腮腺的剂量来降低其正常组织并发症概率(NTCP),为全脑放疗中腮腺的保护提供依据。[方法]选择行PCI照射的SCLC患者24例,勾画腮腺轮廓作为危及器官(OAR),按照腮腺不同限量程度分别设计2D、2D_M和IMRT三种计划并评估其剂量体积和NTCP。[结果] 24例患者两侧腮腺体积平均为(36.04±4.41)cc。其中左侧腮腺(17.89±3.86)cc、右侧腮腺(18.15±4.41)cc;三种技术(2D、2D_M和IMRT)的T腮腺生物等效剂量(BETD)平均值分别为(1684±416)cGy、(1210±366)cGy和(839±128)cGy。在T2D技术腮腺不限量时有10例患者(41.67%)存在超量情况,其中左右两侧腮腺各有7个(29.17%)超过了2000cGy,并且各有2个(8.33%)超过了2500cGy。2D_M技术中仅有1例患者(4.16%)的单侧腮腺BED>2000cGy(2023cGy),而IMRT技术中则无超量腮腺T。三种技术的NTCP平均分别为(5.08±2.56)%、(3.12±1.42)%和(1.91±0.40)%,腮腺限量后其NTCP明显降低(P均<0.001)。[结论]在小细胞肺癌全脑预防性照射中不保护腮腺可能会导致其毒副反应的发生,在治疗计划设计中通过腮腺限量可以有效降低其正常组织并发症概率。

血清TGF-β、IL-6联合正常肺组织并发症概率对肺癌放疗继发放射性肺炎的早期预测价值

目的 探究血清转化生长因子-β(TGF-β)、白细胞介素-6(IL-6)联合正常肺组织并发症概率(NTCP)对肺癌(LC)放疗继发放射性肺炎(RP)的早期预测价值。方法 选取2018年7月-2020年7月于重庆大学附属肿瘤医院行放疗的125例LC患者为研究对象,根据RP发生情况分为RP组28例和非RP组97例。收集患者一般资料及检测放疗前1 d和放疗5周时以及放疗完成后1 d血清TGF-β、IL-6水平、放疗5周时NTCP,单因素和多因素Logistic回归分析LC放疗继发RP的相关影响因素;受试者工作特征(ROC)曲线评价血清TGF-β、IL-6联合NTCP对LC放疗继发RP的早期预测价值。结果 125例LC患者中有28例(22.40%)继发RP,多为Ⅱ级,多发生于放疗后1个月内;单因素和多因素分析显示:放疗剂量、放疗5周时NTCP是LC放疗继发RP的影响因素(P<0.05);RP组患者放疗中血清TGF-β水平、放疗后血清TGF-β水平、放疗前血清IL-6水平、放疗中血清IL-6水平、放疗后血清IL-6水平均高于非RP组,差异均有统计学意义(P<0.05)。ROC分析显示:LC放疗继发RP患者,放疗中血清TGF-β、放疗中血清IL-6、放疗5周NTCP等3指标均具有早期预测价值,联合应用价值高于各指标单独应用(P<0.05)。结论 血清TGF-β、IL-6联合NTCP对LC放疗继发RP具有较高的早期预测价值和临床参考价值。

自动uARC计划在左侧乳腺癌同步加量调强放疗中的可行性研究

目的 比较联影计划系统中左侧乳腺癌同步加量调强放疗自动优弧(uARC)计划和人工计划的剂量学和正常组织并发症概率(normal tissue complication probability,NTCP)差异,为临床应用提供依据。方法 回顾性收集2021年5月至2022年5月在河南省人民医院已完成同步加量调强放疗的左侧保乳术后女性乳腺癌患者21例。应用联影计划系统分别设计人工计划和自动uARC计划。评估两组计划靶区的平均剂量(mean dose,D_(mean))、D_(2%)、D_(98%)、均匀性指数(homogeneity index,HI)、适形性指数(conformity index,CI)、危及器官剂量、计划时间和机器跳数的差异,计算并比较患侧肺、健侧肺及心脏的NTCP差异。结果 自动计划的靶区HI、CI、D_(mean)及V_(50)均优于人工计划(均P<0.05),而人工计划的处方剂量为60 Gy的计划靶区(planning target volume,PTV)(PTV_(60))的D_(98%)优于自动计划(P<0.05)。自动计划患侧肺和心脏D_(mean)均优于人工计划[(9.35±0.47)Gy vs (9.61±0.37)Gy,(7.66±1.18)Gy vs (8.50±1.10)Gy,均P<0.01]。两组计划心脏V_(30)和患侧肺V_(30)比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。自动计划和人工计划的计划时间分别为(25.00±2.30) min和(64.57±7.17) min(P<0.01)。两组计划机器跳数比较,差异无统计学意义(P=0.207)。自动计划肺和心脏的NTCP均低于人工计划(均P<0.01)。结论 使用联影智能计划模块实现乳腺癌自动uARC计划具有一定可行性,并且能够提高靶区剂量覆盖,减少计划设计时间。

鼻咽癌调强放疗期间重度口腔黏膜炎相关参数的预测因素分析

目的探讨接受调强放疗(IMRT)的鼻咽癌患者发生严重口腔黏膜炎(SOM)的影响因素,建立预测SOM的正常组织并发症概率(NTCP)模型并进行验证。方法对2021年6月至2022年3月接受评估和治疗的95例鼻咽癌患者的临床变量和辐射剂量学参数进行回顾性分析。使用基于最小绝对值收缩和选择算子(LASSO)回归模型建立NTCP模型,确定SOM的最佳预测因素。建立单变量截止剂量NTCP模型,以确定剂量-体积限制,并对NTCP模型的辨别能力进行评价。结果95例患者中有43例(45.3%)出现SOM。利用LASSO法筛选变量,IMRT后鼻咽癌患者V 35、T分期、年龄和诱导化疗周期数是影响SOM的独立预测因素(P<0.05)。NTCP模型为S=-16.220+(V_(35)×0.059)+(T分期×0.655)+(年龄×0.083)+(诱导化疗周期数×0.537)。基于V 35拟合体积-反应曲线,拟合参数包括T分期、年龄、诱导化疗周期数,当鼻咽癌患者口腔黏膜V 35约为44.5%时,SOM风险为50.0%。NTCP的受试者工作特征曲线下面积为0.89(95%CI:0.83~0.96)。结论本研究建立并验证了预测SOM的NTCP模型,尤其是V 35,可用于预测鼻咽癌患者放疗后SOM的发病风险。

通量平滑度对食管癌放疗计划的影响

目的 比较Monaco计划系统4种通量平滑度对食管癌放疗计划的影响。方法 选取我院23例食管癌患者为研究对象,按照计划靶区50 Gy/25次的处方剂量,分别使用4种通量平滑模式(Off、Low、Medium和High)设计4组放疗计划,将处方剂量归一至95%的靶区体积后,统计各评价指标,并使用基于等效均匀剂量的参数化正常组织并发症概率(Normal Tissue Complication Probability,NTCP)模型进行评估。使用SPSS 27.0软件进行单因素方差分析,比较各组之间的差异,并使用优劣解距离法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)进行综合评估。结果 4组计划在靶区剂量(D_(98)、D_(2)、D_(mean)、适形度指数、均匀性指数)、危及器官剂量(双肺V_(30)、V_(20)、V_(10)、V_(5)、D_(mean)、NTCP;心脏V30、Dmean、NTCP;脊髓Dmax)以及计划执行时间和计划总控制点数目方面差异均无统计学意义(P>0.05),在治疗机器跳数(Monitor Units,MU)方面差异显著(P<0.05),且随着通量平滑程度增加,MU呈降低趋势。TOPSIS综合分析结果显示LOW组综合评分最高。结论 在食管癌放疗计划设计中,4种通量平滑模式均能满足临床治疗要求,通量平滑度的提高可降低治疗MU;考虑计划整体指标的情况下,可选择Low模式达到最优的剂量结果。

脑胶质瘤放疗计划设计的探索和评价

目的:设计一种通过降低脑胶质瘤瘤床区(GTVtb)剂量均匀性来降低正常脑组织受量的放疗计划,并利用剂量学以及放射生物学指标评价。方法:选取20例脑胶质瘤术后患者放疗用CT图像。处方剂量为计划靶区(PTV)60 Gy/30 f(2 Gy/f),使用容积旋转调强(VMAT)技术分别设计两组计划,一组是常规计划(PTV均匀性控制在处方剂量的95%~107%之间),另一组适当降低GTVtb剂量均匀性(95%~110%之间),分别命名为Vhomo、Vinho。在95%体积的PTV满足处方剂量的前提下评价两组计划。利用剂量学指标评价两组计划中靶区和正常脑组织的剂量差异。基于等效均匀剂量(EUD)编写Matlab程序计算正常组织并发症概率(NTCP),评价正常脑组织的放射性损伤概率。利用机器跳数(MU)和计划系统计算的预计出束时间评价计划执行效率。结果:两组计划PTV剂量的D_(2%)、D_(98%)以及D_(mean)三项指标均具有显著的统计学差异(P<0.001)。Vinho组D_(2%)、D_(mean)高于Vhomo组,Vinho组的D_(98%)低于Vhomo组。两组计划PTV的CI均值为0.88±0.03,无统计学差异;HI均值分别为0.08±0.01、0.10±0.02,具有显著统计学差异(P=0)。Vinho组的正常脑组织受量评价指标V_(50)、V_(40)、V_(20)以及D_(mean)均较低,具有显著统计学差异(P<0.001),两组计划的NTCP(5.21±3.30 vs 4.79±2.77)具有统计学差异(P=0.048)。Vinho组计划MU多于Vhomo组,具有显著统计学差异(P=0.001),但并未延长治疗时间,二者的出束时间几乎相同,无统计学差异。结论:对于脑胶质瘤的放疗计划,通过降低靶区均匀性限制,可减少正常脑组织的受量,进而降低患者的放射性毒副反应,可为临床计划设计提供参考。

计划轮照在肺癌三维适形放疗中剂量学的研究

目的:比较肺癌三维适形放疗(3DCRT)两种治疗方案之间的差异,以期减少正常组织损伤。方法:选择9例病理证实的原发性肺癌,为每个病例设计两套治疗计划,计划1、计划2,每套计划均采用5个非等角共面野等中心照射,要求计划1和计划2在靶区(GTV、CTV)内的剂量分布是等同的,但每套计划的射野入射方向彼此不同。通过添加不同楔形角度的楔形板、调整射野入射的方向、权重等,使计划1与计划2满足临床要求。在治疗计划系统(TPS)中模拟,方案1:计划1与计划2独立照射,处方剂量皆为60 Gy,每次2 Gy;方案2:计划1与计划2每天轮照,处方剂量皆为30 Gy,每次2 Gy。将方案1与方案2比较。结果:两方案治疗计划GTV的Dmax、Dmin和Dmean的均数没有显著性差异(P>0.05);HI、CI值的均数没有显著性差异(P>0.05);脊髓Dmax、食管V50、心脏V40,两肺V20、V5、Dmean的均数没有显著性差异(P>0.05)。但是方案2的肺正常组织并发症概率(NTCP)小于方案1,有显著性差异(P<0.05)。结论:方案2每天轮照,因卷入射野内的正常组织有一天以上的休息和对损伤的修复时间,在肿瘤剂量一定的情况下,可减少正常组织损伤。

肺癌放疗后放射性肺炎剂量学相关预测因素的研究进展

放射性肺炎(radiation pneumonitis,RP)是肺癌放射治疗的主要并发症之一,本文现将近年来通过剂量体积直方图(dose-volume histograms,DVH)有关参数评估放射性肺损伤的研究现状并作系统回顾。

RTOG推荐靶区与中国推荐靶区对T1-2期鼻咽癌IMRT计划内耳及耳蜗NTCP差异性研究

目的探T1-2期鼻咽癌IMRT中中国推荐靶区和RTOG推荐靶区IMRT计划间内耳及耳蜗NTCP的差异,为鼻咽癌IMRT中保护内耳及耳蜗提供剂量体积效应依据。方法选择T1-2期鼻咽癌患者20例,分别在其CT定位图像上勾画内耳及耳蜗,针对每位患者按照RTOG0225推荐靶区定义方法(RTOG靶区方法)和2010年中国鼻咽癌临床分期工作委员会推荐的靶区定义方法(中国靶区方法)分别勾画靶区和设计计划,计算两种靶区定义方法之间内耳及耳蜗的受照射剂量及NTCP差异性。结果 RTOG推荐靶区定义方法和中国推荐靶区定义方法的左侧内耳受照射剂量Dmean分别为(4489±440)、(4039±482)c Gy;右侧内耳受照射剂量Dmean分别为(4339±749)、(3926±739)c Gy;左侧耳蜗受照射剂量Dmean分别为(5109±396)、(4584±474)c Gy;右侧耳蜗受照射剂量Dmean分别为(4855±774)、(4381±783)c Gy。两种推荐靶区定义方法间左右侧内耳及耳蜗的P值均为0.000。RTOG推荐靶区定义方法和中国推荐靶区定义方法的左侧内耳受照射剂量Dmax分别为(6369±355)、(5901±426)c Gy;右侧内耳受照射剂量Dmax分别为(6247±463)、(5699±529)c Gy;左侧耳蜗受照射剂量Dmax分别为(5794±354)、(5230±387)c Gy;右侧耳蜗受照射剂量Dmax分别为(5616±562)、(5061±649)c Gy。两种靶区定义方法间左右侧内耳及耳蜗的P值均为0.000。RTOG靶区定义方法和中国靶区定义方法的左侧内耳NTCP[中位数(四分位间距)%]分别为12(5.25~23.5)、3.5(2~9.5);右侧内耳NTCP分别为8(2.25~19.75)、2.5(1~8);左侧耳蜗NTCP分别为23.5(16.25~35.75)、9(5.25~16.75);右侧耳蜗NTCP分别为14(6.25~33.75)、6(1.25~12.5)。两种靶区定义方法间左右侧内耳及耳蜗的P值分别为0.000、0.000、0.000、0.001。结论 T1-2期鼻咽癌IMRT中内耳的NTCP与其受照剂量及受照体积密切相关,耳蜗的NTCP与其受照量有关,与受照体积无明显相关性;在两种靶区定义方法中,中国推荐靶区定义方法的内耳及耳蜗受照射剂量和NTCP都明显小于RTOG推荐靶区定义方法。

基于EUD鼻咽癌调强放疗中NTCP和TCP的计算程序设计研究

目的设计一个基于等效均一剂量(EUD)的计算程序来计算鼻咽癌调强放疗(IMRT)计划中正常组织并发症概率(NTCP)和肿瘤控制概率(TCP)。方法采用具有较强数学特性及友好交互界面等优势的高效编程语言Matlab编写计算NTCP和TCP程序,其中NTCP数学模型选用基于EUD的Lyman-Kutcher-Burman模型,而TCP模型则选用Schultheiss逻辑模型。收集3例接受IMRT治疗的鼻咽癌患者的正常组织和靶区剂量体积直方图(DVH),计划系统为医科达precise plan。结果编写计算机代码保存为Matlab可执行程序。3例鼻咽癌患者的4种正常组织(脑干、脊髓、左右侧腮腺)和肿瘤的EUD被编写程序算出,进而计算出NTCP和TCP。结论编写的程序对正常组织耐受量的计算结果与理论值非常吻合,有助于临床选择更安全和高效的治疗方案,将来还可将程序用于其他肿瘤如前列腺癌和肺癌的放疗计划中。

非小细胞肺癌大体肿瘤靶区勾画的差异及其对心脏的影响

目的 :比较非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)大体肿瘤靶区(gross tumor volume,GTV)勾画差异及其对心脏正常组织并发症概率(normal tissue complication probability,NTCP)的影响。方法:放疗科医师和影像科医师各3名,为6例接受三维适形放射治疗的非小细胞肺癌患者的CT图像勾画GTV,计算患者GTV的体积值,比较不同医师勾画所产生的差异。然后以不同医师勾画的GTV为基础,制定适形放射治疗计划。按二项式模型计算心脏的NTCP。每位患者会出现6个不同的NTCP值,观察每位患者NTCP的差异。结果 :3位影像科医师与3位放疗科医师勾画的GTV体积差异有统计学意义(P<0.05),放疗科医师勾画的GTV更大。对于同一患者而言,不同的医师的勾画会导致患者心脏的NTCP值不一致。其中3例患者心脏的NTCP波动较大。结论:放疗科医师和影像科医师在靶区勾画上存在较大的差异,这些差异所导致的心脏NTCP的变化不容忽视。

计划轮照在肺癌三维适形放疗中剂量学的研究

目的 比较肺癌三维适形放疗（3DCRT）两种治疗方案之间的差异,以期减少正常组织损伤。方法 选择9例病理证实的原发性肺癌,为每个病例设计两套治疗计划,计划1、计划2,每套计划均采用5个非等角共面野等中心照射,要求计划1和计划2在靶区（GTV、CTV）内的剂量分布是等同的,但每套计划的射野入射方向彼此不同。通过添加不同楔形角度的楔形板、调整射野入射的方向、权重等,使计划1与计划2满足临床要求。在治疗计划系统（TPS）中模拟,方案1：计划1与计划2独立照射,处方剂量皆为60Gy,每次2Gy;方案2：计划1与计划2每天轮照,处方剂量皆为30Gy,每次2Gy。将方案1与方案2比较。结果 两方案治疗计划GTV的Dmax、Dmin和Dmean的均数没有显著性差异（P〉0.05）;HI、CI值的均数没有显著性差异（P〉0.05）;脊髓Dmax、食管V50、心脏V40,两肺V20、V5、Dmean的均数没有显著性差异（P〉0.05）。但是方案2的肺正常组织并发症概率（NTCP）小于方案1,有显著性差异（P〈0.05）。结论 方案2每天轮照,因卷入射野内的正常组织有一天以上的休息和对损伤的修复时间,在肿瘤剂量一定的情况下,可减少正常组织损伤。

LKB NTCP模型对食管癌调强放疗所致放射性肺损伤的预测价值

目的探讨Lyman-Kutcher-Burman(LKB)正常组织并发症概率(NTCP)模型对食管癌调强放疗所致放射性肺损伤(RILI)的预测价值。方法收集2013年1月至2017年12月于本院接受调强放疗的182例食管癌患者(单一放疗131例、同步放化疗51例),根据剂量体积直方图用最大似然法估算LKB NTCP模型的参数值,完成治疗计划后分析不同程度RILI的肺平均剂量(Dmean)、V5、V10、V15、V20、V25、V30、V35、V40、NTCP值和肿瘤长度,采用Logistic回归进行多因素分析,受试者工作特征(ROC)曲线评价LKB NTCP模型在预测食管癌调强放疗中RILI发生风险的效能。结果全组随访6.0~56.0个月,中位随访15.0个月,未发生RILI的患者均随访超过6个月。182例中26例出现≥2级RILI,发生率为14.29%(26/182)。LKB NTCP模型的参数:n=0.13、n=1、TD50=20.3 Gy。单因素分析提示RILI与全肺Dmean、V10、V15、V20、V30、肿瘤长度和NTCP值有关(P<0.05),进一步多因素分析发现仅V20(OR=4.758,95%CI:1.475~15.350)和NTCP值(OR=6.128,95%CI:2.168~17.321)为与RILI发生相关的独立因素(P<0.05)。ROC曲线结果显示LKB NTCP模型(m=0.13、n=1、TD50=20.3 Gy)的曲线下的面积为0.858。结论新的LKB NTCP模型在预测食管癌调强放疗所致RILI的发生中有一定的价值,但应用于临床还需要进一步深入探讨。

一种基于生物准则的IMRT方案优化方法

针对调强放射治疗方案优化中,物理准则无法准确描述生物组织在非均匀剂量分布下的生物反应的问题,提出了基于生物准则的方案优化方法。首先根据病人各组织的剂量约束条件,建立基于生物准则的方案优化目标函数;然后采用L-BFGS-B算法求解方案优化问题。实验结果表明,在保证靶区剂量覆盖率的同时,相较于基于物理准则的方案优化方法,该方案优化后的危及器官并发症概率下降6.86%;相较于采用L-BFGS算法进行方案优化,该方案优化后的危及器官并发症概率下降1.30%。分析实验结果可得,将生物因子引入方案优化,能够更精确地反映组织的生物效应;采用L-BFGS-B算法能够快速、精确地求解方案优化问题。

临床计划评估的放射生物学模型研究进展

放射治疗计划评估方式主要是基于体积剂量,未能反映肿瘤以及正常组织接受剂量后的生物学效应,将生物学模型应用到放疗计划评估中进一步反映其生物学效应和临床效果。本研究主要对细胞存活率模型、肿瘤控制率模型、正常组织并发症模型以及次级肿瘤风险预测模型等不同生物学模型的发展进行简要概括。对于细胞存活模型简述其典型模型线性二次模型,以及针对高剂量、高剂量率以及损伤修复等提出的其他修正模型。在肿瘤控制率以及正常组织并发症模型简述基于泊松函数和逻辑关系的不同泊松模型、逻辑模型。对于次级肿瘤风险预测模型主要对基于线性二次模型以及考虑细胞增殖等不同的预测模型发展进行简要概括。

一种新的放射治疗计划优化方法

在采用多射线束的放射治疗中,治疗计划优化是一个重要的步骤。本文描述了一种新的治疗计划优化方法。它是基于治疗医师对治疗过程中各因素的综合考虑,弥补了传统方法的不足,具有较高的准确性。

基于TCP和NTCP模型的鼻咽癌放疗的比较分析

目的通过作者编程实现肿瘤控制概率(TCP)和正常组织并发症概率(NTCP)模型的数值计算,实现鼻咽癌放疗的比较分析。方法选择2006～2008年40例行放射治疗的病人的治疗方案,利用Matlab分别计算TCP和NTCP,并对计算结果进行统计分析。结果常规放疗和适形放疗的TCP统计结果无差异,而在NTCP计算结果中,常规放疗的脑干以及腮腺的NTCP要高于适形放疗,尤以腮腺更为显著。结论 TCP和NTCP模型都能有效评估放射治疗计划的效果。